Вейцель В.А. Радиосистемы управления (2005) (1151989), страница 59
Текст из файла (страница 59)
у — уо). связанной с текущим родиоонзображением или Реализацией релье- ЗЮ о "о Рве. 7.14. Геометрические соатношеиия при эвтовоином Рэдвоупреэлеиии с рзапозомэавием обрезов фа, получаемых с помощью АРС, значительно меньше размеров О, что вызвано ограничениями на параметры бортовой АРС (энергетический потенциал, время обработки и т. и.). Поэтому коордэнаты хо. Ус Уточнакпса в два этапа, котоРые обычно свнэывэются в единый процесс: сначала на большой области О приближенно находится положение области 0 (задача обнаружения), а затем угочняютея координаты хс, уе (задача измерения).
Преобразование сигналов в устройстве обрэбаткн базируется в общем случае на принципах теории распознавания обрезов (7). Понятие обрел представляет собой описавие некоторого объекта в виде соижупности определмгвьж признаков. В данном случае испольэуетсэ описание рэдиоориентиров на местности в виде яркостной рэдиокарты или отреака реалимщии одно- нли двумерной развертки рельефа. Радиояркостный контраст отражающей поверхности, а также ее рельеф описываются в общем случае Функциями двух (х, у) и более аргументов. Они вавывзются яолялои.
Пршеенительно к земной поверхности их называют эеофизичееяилои волями (3, 9). В этом случае под образом можно понимать любой Фрагмент (отрезок) такого поля, описывающий конкретный участок местности. Образы могут представляться и трансформщюватьси в произвольном виде (аналоговом, цифровом, буквенном, графическом и т. д„). Вид представления зависит от пользователя— ЭВМ или челонека-оператора. Принципы построения устройств обработки образов (см.
рис. 7.13) являются определяющими для показателей (точности, надежности, быстродействия и т. и.) точного канала наведения. Ови также определнют требования к АРС и системе наведения в целом. 311 7.4.2. КЛ66СИФИК6ЦИй 3. Пс фаряюхяэээю «тэлсээ эе 5. Па тэхх эхе Сзэхэээяээ 313 313 Устройства обработки образов, Называемые также системами раслозиазаикя образов, можае условно классифицировать по пяти существенным признакам, отмеченным в щтри. ховых рамках на рис. 7.16.
Совпадение измеренного и эталон. ного образов обычно определяется по акстремуму некоторого Фуввдионзла типа Взаимной корреляционной функции меж. ДУ ВХОДНЫМ Зэ И ЭтаЛОНВЫМ Яд П)ЮЦЕССЗМИ СВЯЭЗННЬВЧИ С СО- ~ К По еэмхэсчтэ сэачеи (злгоээтмев) ~ 2. по сэссазу холу ээээ эхолэоа ээфсрмэлхх Рлс. 7.16. Классификация зхтавсмвых разиосисгем, испсльэующнх рзспозэаэанке обрезов отрюхэющей поэерхвсстэ ответствующими образами. Ноатому в [8, 9) системы наведения, ьмботающие на этом принципе, назывшотся корреляци- ОннО-зкс'г(юмзльными навигационными системами, Структура КЭНС может быль весьма разнообразной (рис.
7.16). Но способу полученкз входной информации различают (8): ° КЭНС-1 — система, в которой входная информации в текущий момент с снимается в вточке» на местности (рис. 7.16, а), а сигнал Яе на входе устройства обработки образов яалнется скалярной величиной одной переменной; ° КЭНС-Н вЂ” система. в которой входная информация мгновенно (или эа короткий цикл сканирования) снимается вдаль проиавольной линии ва местности (рис. 7.16, б).
Обычно ливия расположена поперек или вдоль движения. Сигнал бс в деяном случае являетсн вектором; ° КЭНС-Н1 — система, в которой сходная информация снимается с чкадра*, т. е. почти мгновенно с некоторого участка местности (рис. 7.16, е). Сигнал Во является Фрагментом поля и описывается двумерной векторной Функцией ст (х, 6).
Описанные системы мсакно комбинировать. Для реализации КЭНС-1, например, достаточно одного родиовысотомера, который будет снимать развертку профиля релььчра местности в процессе полета. В КЭНС-Н необходимы. например, одно- Рне. 7.16. Геометрические соотношения длз корреляцисияс-экстремальных иээигалисзных систем различного тине временно весколько ралиодвльвомерав или рвдиовысотомеров со сканирующей ав севкой по ливии х или у. Типичный пример КЭНС-Ш вЂ” вто система с бортовой РЛС с сивтезироваввой апертурой (см.
рис. 7.7) или с пассивным радиометром (см. рис. 7.8), которые дают па выходе рвдиокар. ты местности. Описанные системы работают с этеловвыии обрезами, валожеввыми в память ВЭВМ варавее. Этот болыпой класс систем иаеывают сксгкемами с кямяжью [9) или с кредеаригпелькым обучеивем (рис. 7,16). Осваввае достоинство этих сис. тем — высокая точиоогь ввведевия при условии корректвоств и стабильности етелоииых радиокарт. Недостаток — требуемая большая емкость памяти и сложность обработки больших массивов информации. Для преодолевил стих еатруднеиий, во-первых, испольеуегся микимальпвл иибюрмация об абреках в виде атдельвых характервых редиоориевтиров (точек, ливий, контуров и т.
и.). Во-вторых, для обработки образов применяются ве толька корреляциовво-экстремальные, ио и структурио-логические, ввристические и другие вестатистические методы сбрабогки (рис. 7. 16), когда используются отдельвыс прививки обрваав (отрезки ливий, окружности, ивогоугольники и т. п.). Среди КЭНС бее памяти выделяют два типа систем: без обучевия и с самообучевиеи.
Первые используются ари ивмеревии саставляюсцих скорости ЛА, угловых координат, высоты полета и т. д. Входные сигналы принимаются ва несколько развесеввых антенн в активвых или пассивных АРС. Типичвым представителем таких систем является корреляциавиый измеритель скорости (см. рис. 7.6). Здесь эталонным иожво считать задержаввып сигнал с первой автевиы, с которым сраввивапгся (коррелируется) сигнал со второй антенны. Дсстоивство втих систем в том, что ови работают по веввдаввым заранее обраеам (полям), которые могут быть нестабильными во времеви.
Во втором типе систем (с самообучевием) в процессе яаведевия сначала ваписывапгся привятый сигнал. который при иекоторой коррекции являетсв эталоном, по которому еатеи идет наведение. Эталон может переписываться в процессе паведенин иесколыю рав по иере того, квк рввмеры ивобрежеиия пели увеличиваются при сближении. Конкретные примеры построения корреляциавпо-екстремальпых вавигациовиых систем рассмотрены в [9]. 314 7 4.3. Кбн(ур управления Рассмотрим систему АР движевием ЛА в гориаоитальиой плсскости, испольвующую распазпававие обросов (рис. 7.17). Представленный ва рис. 7.17 контур управления аналогичен контуру иа рис.
7.12. Их отличие заключается в используемых АРС. Здесь для примера свата КЭНС-П1, среввивающая двумервые втелоивый О (х, у) и текущий привимеемый О"(х — хс, у — уе) обравы. Кошур составлен по ипфориациоивым параметрам х, у и х, у„с учетом еквивалевтвых помех, которые входят в оценки коордииат хо, ус иа выходе КЭНСЛП. Кииеиатическое соево сваеывает Угад уго и кааРдиваты хс, уе по формулам вида (7.18), (7.14), где для простоты принято х — у,„= О. о „= салль Метод наведения выбран согласие (7.16) и (7.17) с тай лишь разницей, что сцепку текущего впа- чевиЯ Угла у,а дает специельвый датчик Угла вектоРа скоРости, который может быть радиотехническим, иверциальиым или вовдушвым (флюгер) в зависимости ат требований к его точности и сложвости.
Звание статистических характеристик информационного поля (и соответствеиво образов) позволяет найти статистические показатели случайвых ошибок определения место- ~ Кввекеткческое леске ~ Рее. 7.17. Схеие ковтуре автовомвого релиоувреелеввл в гарвеовтельвай плоскости ва оевове КЗНС4П 315 положения ЛА в горызонтальной плоскости: среднее значе. ные (смащеннс оценки) ы дисперсии оценок нз н аг„. Для нзатропной поверхнастн можно пользоваться аелычнной 3 = 2 э и =и„+пюг В результате усредненыя по множеству реалыищнй каррсляцыоннная функция однородного ноля, например рельефа (рнс.
7.18), представляется в виде В„( *, д)=Ц[ь (,у) б )[ь,( +Акр+Ау)- йрм)дэ(х уд)™у (?.21) где Ьх. Ьу — нвтераалы меяпб координатами х, у ы х + Ьх, у + Ау двух пранзвольвых точек поля," Ь (х. У) — воаможназ реализация случвйнога двумерного паля рельефа с плотностью рэспределеныя Рэ(х. У) (абычна гауссовской), а а = П бр„(х. У) рь (х, у)дхду — среднее аначенне высоты Рельефа относвтельно уровня моря. Формула (7.21) есть математнческая ндеэлязацыя, поскольку практически размеры областы поля н прелелы нвтеграла конечны (поле неоднородное).
Для однородного н яэотропного поля рельефа Вэ(бх, Лу) =- = В„(Р). где р .= ./Л,та + Ауэ — расстанные между двумя прокэвольнымн точками поля. Длз конкретнаацын вычысленый точнасты местоопределения требуется задать внд Вь(Р), напРимер, аппроксымыруя ее гауссовской Функцией (рнс. 7.18) Вь(р) = пээсхр[-эрэ/(4ру)), (7,22) Рэа пРоизвоДнаЯ полн Рельефа по Р пРы Р = О; Тс — ынте)юа оценнваныя, на котоРом параметры хс ус меняются медленно. Пры гауссовской аппроксымацны (7.22) получим аэ = 4С рэг/(хптТс). (7,24) Пры следящем наведении аа нвтервал времени ?', = В„/а ы неаазвсвмых опенках косрэннат хе~. Ус минимальное эыаченне конечной дисперсии уменьшается ы равно пэ,в -- пэ,/В, где Ю,рр 7 „/Гс — числО неэазысымых охс"ютоз, Для гипотетического примера [9) пры С„= 2 мэ/Гц, р 1800 м, и„= 10 и, Тс = 0.1 с, В„=бкм, а, .=-300 м/с получнмп = 430 мнп„м Збм.
Сравнывая полученные сшнбкы с ошибками (7.20) грубой сыстеиы нвведення, выдрав, что для точных систем имеет место обратная завнснмость от времени нааеденыя. Следует отыетять, что для точных систем характерно наличие специФических ошыбок, свэээнвьрх, во-первых, с ыскеженняин образов во времеви. особенно длв раднояркостных образов, эавысжцах от мегеоуславнй. Ва-вторых, здесь возникают ошибки декорреляцны обрааов эа счет аволюцыы ЛА. Это п)заводят к нзмененыю масштаба образа, повороту н дополнительным сдныгэм отзасшвльно вталона. 7.5. Автономное терминальное радиоуправление космическими аппаратами СпециФика работы АРС пры затененном раднауправленыы КА была частично рассмотрена в равд. 7.1. Автономное рэдыоуправление находит прымененые пры решении разлычвых аадач ва терэшнальнои (прнпланетном) участке траектории КА.
Для расчета перехода с межпланетной орбиты МО на околопланетнута орбиту М ылы траекторию спуска ТС (рнс. 7.19) необхбкы- рр 31? Рве. 7.18. Пространственная корреляционная функция рельефа местысстя где ат =- Вр(0) -- дисперсия паля Рельефа; Є— м)я)ектквный раляус каррелясмы поля рельефа. 11рн оптимальном алгоритме оценнваныя дисперсия несмещенной оценки для нестранного полн пвэ, = -С,/[В (О) Те) (7 23) где С, — спектральная плотность эквивалентной памехн по пнфориапионнаму параметру ва входе дыскрымнватора УОСр В,",(О) — вта- Рнс.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
