Трухачев А.А. Радиолокационные сигналы и их применения (2005) (1151792), страница 46
Текст из файла (страница 46)
Здесь ':;; ';-';;:. с — скорость света. Величина ЛЯт регулируется скоростью изменения линейной со- „-'ф! ставляющей несущей частоты передатчика. Чем больше девиация -'44::частоты передатчика за фиксированный промежуток времени, тем ' меньше период неоднозначности ЛЯР Круговую частоту излучаемого сигнала запишем в виде ::- ш = в„+ й„1, где ш, — постоянная составляющая, й — скорость ": изменения частоты.
Чтобы обеспечить заданный период неоднознач: ности ~Иг, скорость должна быть равной й, =-+с12лР,)Я2~И ). 235 Далее для определенности полагаем, что доплеровская частота полезного сигнала положительна. Девиация частоты отрицательна. В этом случае при обработке сигнала псевдодоплеровская частота складывается с доплеровской частотой. Обозначим через /; и /; замеры частоты сигнала в первом и втором зондированиях.
Результат измерения псевдодоплеровской частоты равен У ./2 -./' Р .2'2 ~./2 ° /, ~- Р„при /, < /, . Результат измерения дальности частотным способом равен Для простоты не будем использовать неоднозначный замер дальности, полученный амплитудным способом в первом зондировании.
Аналогичный замер дальности, полученный во втором зондировании, обозначим через 22. Полагаем, что ошибки измерения г, пренебрежимо малы по сравнению с ошибками измерения Я . Измерение г, неоднозначно. Период неоднозначности равен ЛЯ = сТ„/2, где с — скорость света, Т, — - период повторения импульсов.
Число периодов неоднозначности, утерянных в процессе получения замера 22, находим по формуле (л--;1 12 = гоипд ~ Ля)' где гоипд(х) означает округление х до ближайшего цегого. В результате устранения неоднозначности измерений определяем дальность до цели 2 22 Неоднозначность устранится правильно, если ошибка измерения дальности частотным способом не выйдет за пределы + ~И/2. Полагая, что ошибки измерения распределены по нормальному закону, находим вероятность появления неправильного решения гЯ//2М Р = 1 — ~ е ' '~ 222х, -422//2о/ где а — среднеквадратичная ошибка измерения дальности частотным способом.
Далее находим 23б ч2а -- среднеквадратичная ошибка разности частот, и С неквадратичная ошибка измерения частоты КН сигнала. ющей главе предложена модель ошибок измерения пара- сигналов. Согласно этой модели, при вероятностных расанных с устранением неоднозначности измерений, среднею ошибку измерения частоты следует оценивать по = 0,22/Т., где Т, — длительность обрабатываемой пачки . Эта формула была использована в численных расчетах и учае.
Результаты расчетов представлены на рис. 8.3. .'где :сред чет ;. фор . '!О 10 200 В следу ров КН ах, связ рати чну муле о/- пульсов ином сл Рис. 8.3. Зависимость вероятности появления неправильного решения от периода неоднозначности вычисленной дальности. Расчеть2 проведены при Р„= 100 кГц и Т, = 3 мс ЬЯТ, км 400 300 Теперь видно, что при выборе скорости изменения несущей час:: тоты необходимо учитывать и вероятность неправильного устране::ния неоднозначности измерений. С уменьшением скорости измене:ния частоты будет увеличиваться период неоднозначности вычис;:ленной дальности.
Однако при этом будет возрастать вероятность :, ошибки. При использовании КН сигналов существуют частотные мертвые зоны. Если нет модуляции несущей частоты, а доплеровская частота "пассивной помехи равна нулю, то условие попадания доплеровской : частоты /, в мертвую зону имеет вид 237 — ф'+ 2Р'„< /; < Ь~+ хГ„, (8.7.2) где /2/ = 0,5.(/г /Т,) — полуширина главного лепестка взаимно корре- В';,';:-,,'2ляционной функции КН сигнала, / — — коэффициент (см. 85.7), Ф Т,— длительность обрабатываемой пачки импульсов, х — любое .1 21:,-':;:, целое число.
Полушнрина А/ отсчитывается по уровню частотных ,ф:: боковых лепестков Доплеровские частоты ~, на которые настроены каналы обнару: жения, не должны удовлетворять условию 12). В противном случае в ' 'соответствующем канале полезный сигнал будет маскироваться ин:.- тенсивной пассивной помехой. При введении модуляции несущей частоты появятся пассивные ;. помехи с ненулевой псевдодоплеровской частотой. Частоты всех пас- сивных помех должны находиться в стороне от частоты, на которую — ф и ~Р'„<,~,' + г < л1 ~- 7', + чР'„ (8.7.3) при отрицательной девиации частоты передатчика, и (8.7,4) — ф —,~' „+ з Р'„< 7, + 7 < ф + чХ'„ при положительной девиации.
Существуют дальности до цели, при которых выполняется условие попадания частоты сигнала в мертвую зону. Следовательно, на дальностной оси есть мертвые зоны, обусловленные наличием частотных мертвых зон. Рассмотрим вначале случай, когда знак доплеровской частоты не совпадает со знаком девиации частоты. Если при этом доплеровский сдвиг полезного сигнала ~у",~ мал, то дальности, составляющие ближайшую мертвую зону, будуг определяться условиями (3) и (4) при ~ = О.
Условия выполняются, когда и < Рг, — Ал . (~ 7; ~ -А7')/Е.. (8.7.5) Если доплеровский сдвиг частоты не является малой величиной, то правая часть неравенства (5) отрицательна. В этом случае дальности Я, составляющие ближайшую мертвую зону, определяются усло- вием йщ — бя<Я<Ф'~Я„+бй, (8.7.6) где Я вЂ” дальность до цели, при которой выполняется условие и) /7, +у ! = Р'., БЯ = ЛЯфХу7Т„) — длина интервала, являющегося отображением полуширины главного частотного лепестка иа ось дальностей. Следующие мертвые зоны располагаются на дальностной оси спериодом ЛАд Дальность, при которой ~,гя +7 ~ = г,„равна Я" = АК-(1 — !7„'~У"„). Величинами'~'ориентировочно показывает удаление мертвой зоны, определяемой условием (6).
настроен канал обнаружения. Поэтому условия отстройки канала от пассивной помехи имеют другой вид, Предположим, что радиолокатор расположен на равнине и единственной пассивной помехой являются отражения от земной поверхности. Участки земной поверхности, отражающие помеховый сигнал, находятся на интервале дальностей от О до А„, где А„ — дальность до радиогоризонта. Если девиация частоты передатчика отрицательна, то псевдодоплеровские частоты отражений расположены на интервале ог О до у,„, где ~р„— — Я„,.Р.!Лйг.
При положительной девиации псевдодоплеровские частоты отражений расположены на интервале от — 7р„до О. Частота полезного сигнала попадает в мертвую зону, если его доплеровская частота 7„и псевдодоплеровская частота Г удовлетворяют некоторому условию. Это условие имеет вид Из предположения, что в первом зондировании доплеровские ', частоты определяются однозначно, следует )7;, ~ < г„/2.
Поэтому -.:,~И,-/2 < Ф" < ЛИ,, Если знак доплеровской частоты полезного сигнала совпадаег со ' знаком девиации частоты передатчика, то дальности, составляющие - ближайшую мертвую зону, определяются условием й~ ~ — бЛ < К < К~"' + 77„„- - и, !~':"-'",~~!'; 'где Ф ~ — дальность до цели, при которой 7„ь 7 = О. !~","'.-:!!'-' равна Ф~' = Лйг(~ ~ДГ„), причем Ф ~ < ЛЯг72.
Приведенные соотношения иллюстрируются на р ! .".~::,':: тальными полосами показаны частотные мертвые зон Целесообразно руководствоваться следующим п '".'.,~';-"',по результатам первого зондирования доплеровская ч '";:„"~~~",:,го сигнала положительна, во втором зондировании и '".,"-'~'-;",';':.'дуляция с отрицательной девиацией. Если доплеров .!';;!':;;,-;"ицательна, используется модуляция с положитель .,-~~.:,'.
огда, при малых доплеровских сдвигах, примыка ';,"'~~~!':;::;::, дальности мертвая зона будет иметь меньший размер '„:'„';;:, 'ровский сдвиг ие является малой величиной, реал ',"-,;=,~~;,'-„',::..удаление ближайшей мертвой зоны. Если помимо отражений от земной поверхносг ,.~~~. пассивная помеха от дождя, то на частотной оси буд3 ",:~~~,': дополнительные мертвые зоны. Размеры и располо ;,-;;~4!;:..: определяются псевдодоплеровскими частотами отраж Напрашивается вывод, что применение линейной :.~~.;:; сущей частоты может быть затруднено в условиях в ,:;:~.:;-'; сивных помех. Это относится к случаям, когда рассе ,,,А-"-;,:,'э ты значительно удалены, но находятся в пределах д вия радиолокатора. В качестве примера таких объе звать не только зоны метеоосадков, но и гористую ме Метод устранения неоднозначности измерений ~~:;.!!!': нии линейной модуляции несущей обладает и преи ~;:,:."„-"'~,: может применяться, когда одновременно наблюд целей (в том числе, когда цели имеют одинаковую р Трудности возникангг, например, ко~да при нали доплеровские частоты сигналов отличаются, а нео :" ~-'''- ' держки сигналов совпадают.
В (321 предложено в так изводить не одно дополнительное зондирование, а дв ных зондирования. В дополнительных зондирования разные скорости изменения несущей частоты. Получ ",,-,~!:::::, ты позволяют устранить неоднозначность измерений Эта дальность ис. 8.4. Горизоны. равилом. Когда астота полезноспользуется моская частота отной девиацией. ющая к нулевой А когда доплеизуется большее и присутствует т располагаться жение этих зон ений от дождя.
модуляции неоздействия пасивающие обьекальности дейстктов можно настность. при использовамуществом. Он аются несколько адиальную ско- чии двух целей днозначные заих случаях проа дополнительх используются аемые результа- 239 Р,/2 Хр. О Я"' ЛЯ//2 й/" и) О ./ж о, = Т/Рэ/9,) (9.1.1) — Р,/2 Я~~~ ЬЯ//2 /1'1~ б) 240 Рис. 8.4. Зависимости частоты сигнала от дальности до цели при отрицательной 1а) и положительной 16) девиации частоты передатчика: / — при положительной доплеровской частоте; 2 — при малом значении положительной доплеровской частоты; 3 — при нулевой доплеровской частоте; 4 — при отрицательной доплеровской частоте й.
УСТРАНЕНИЕ НЕОДНОЗНАЧНОСТИ ИЗМЕРЕНИЙ ПРИ НАЛИЧИИ ОДНОЙ ЦЕЛИ 9.1. Модель ошибок измерении параметров квазинепрерывных сигналов В предыдущей главе показано, что при разработке алгоритмов !'!)-,:::,!,'.:, устранения неоднозначности необходимо учитывать ошибки измере;,;;;зф.:,::, ния параметров сигналов : Ъ;::,;":! ' ' Прежде чем переходить к анализу влияния ошибок измерения на ':",,:",.„'::: эффективность решения задачи, необходимо задаться величиной этих Ошибки измерения параметров сигналов зависят как от конкрет- ного способа формирования замеров, так и от отношения сигнал/шум !~.',-,''для полезного сигнала.
Рассматривать здесь весь обозримый диапа- :",~"'!",; зон ошибок измерения нецелесообразно. Зададимся одним наиболее "'~~:.:::.,: характерным вариантом описания ошибок. При этом не будут учиты-:;:;~~!::,, ваться несущественные количественные отличия, обусловленные той ;-, или иной реализацией приемного устройства обработки сигналов Такой подход позволит сформулировать более конкретные выводы и :- рекомендации Ошибка измерения задержки сигнала является гауссовской слу:;:,': чайной величиной с нулевым средним значением. Среднеквадратич'- ная ошибка измерения принимается равной где Т вЂ” длительность импульса, др — отношение сигнал/шум на вхо-:::%-:;: !„% де приемника ':,~. <~: Формула (1) получена в предположении, что для формирования измеренных значений параметров сигналов используются результаты =:,~~~'::; — обработки сигнала, снимаемые с выходов каналов обнаружения.
Вы- ~';~':,',-,' вод формулы основан на изложенных в [43, 461 результатах. Она дос- таточно точна при сравнительно нестрогих условиях, в частности при ':.ф, до>5" 10 :"Ф:,'-' Теперь оценим отношение сигнал/шум, которое целесообразно ,.::,'-:.':. принимать для анализа эффективности устранения неоднозначности измерений. В первую очередь нас должны интересовать удаленные цели, которые еще не находятся на автосопровождении. Кроме того, 1~!!,: даже крупноразмерные цели, а также цели, находящиеся на малых „:~.;:;.:" дальностях, могут наблюдаться краем антенного луча. По этой при- ',;ф:;= ' чине желательно задаться сравнительно небольшим отношением сиг:,".:;; '".: .нал/шум, когда ошибки измерения оказывают существенное влияние. Обозначим через Х нормированный пороговый уровень на выходе ":: канала обнаружения с квадратичным детектором; ).= 1п11/Р), где Г вероятность превышения шумами порогового уровня на выходе 241 канала (при отсутствии полезного сигнала).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
