Меркулов В.И., Дрогалин В.В. Авиационные системы радиоуправления. Том 1 (2003) (1151997), страница 29
Текст из файла (страница 29)
Эти части цели, отражающие падающую на них волну и являющиеся вторичными излучателями, обычно называют блестящими точками (БТ). Число БТ и распределение их в пространстве определяется типом цели и ракурсом, под которым она наблюдается, В итоге сигнал, наводимый в антенне, представляет собой результат интерференции сигналов, отраженных от БТ. Поскольку размеры реальных целей существенно превышают длину радиоволны, то таких точек может быть достаточно много. При случайных изменениях положения целей в пространстве, вызываемых турбулентностью атмосферы, нестабильностями сгорания топлива и особенностями траекторного управления, взаимное расположение БТ в пространстве также изменяется случайным образом.
Соответственно по случайному закону изменяются и результаты интерференции сигналов БТ, которые приводят к случайным изменениям положения фазового фронта пеленгуемой радиоволны. В такой ситуации нормаль к фазовому фронту характеризует направление на так называемый кажушийся центр отражения (КЦО). Необходимо отметить, что в зависимости от типа цели и ракурса ее облучения КЦО в процессе своих перемешений может выходить за пределы контура пеленгуемой цели.
Так, для самолетов тактической авиации математическое ожидание модуля ошибок пеленгации, обусловленных угловым шумом, могут превышать 0,5 угловых размеров цели, а вероятность Р„,„выхода КЦО за пределы контура цели характеризуется значениями Р„„„<0,2. Рассмотрим качественно влияние углового шума на точность наведения РЭСУ. При этом для определенности будем полагать, что в состав ИВС РЭСУ входит моноимпульсный угломер. Если расстояние до цели велико, то углозой шум не приводит к значительным ошибкам пеленгации и его влиянием на точность управления можно пренебречь.
Такая ситуация характерна для РЭСУ самолетов-ракетоносцев. Однако на малых расстояниях, когда угловые размеры цели соизмеримы с шириной диаграммы направленности антенны, угловой шум может вызвать значительные ошибки пеленгации. Кроме того, даже небольшие ошибки пеленгации, обусловленные угловыми шумами, могут сопровождаться достаточно большими случайными ошибками оценивания угловой скорости линии визирования.
Наличие таких ошибок по углу и угловой скорости приводит к появлению соответствующих ошибок наведения. Для РЭСУ ракет, по мере их прнбли- 140 Рис. 5.6 жения к цели влияние этих ошибок становится на- д кз Ор1 ц столько большим, что при- орг 'мрк т водит к недопустимо боль- ь, шим промахам. Во избежа- Ь >Ь1 ние этого управляемое наведение ракет прекращают на некотором расстоянии Д, от цели. После достижения этого расстояния полет становится неуправляемым. Если на момент окончания управления имела место угловая ошибка наведения ярк (рис. 5.6), то линейный промах Ь возрастает с увеличением Д,.
Особенно актуально уменьшение Дк для ракетных систем высокоточного наведения на интенсивно маневрирующие цели. Для решения этой задачи необходимо снижать влияние угловых шумов на точность измерения углов и оценивания угловых скоростей линии визирования. К настоящему времени применяют различные способы борьбы с угловыми шумами [24, 39).
Один из них основан на использовании в системах обработки сигналов ограничителей снизу, поскольку при больших отклонениях КЦО от РСН уменьшается отраженный сигнал, принимаемый по суммарному каналу, вследствие снижения коэффициента направленного действия. Если это уменьшение превышает некоторое значение, то процесс слежения за целью по направлению прекращается и угломер переводится в режим памяти (экстраполяции).
Такой прием, позволяя избавиться от наибольших ошибок пеленгации, обусловленных угловыми шумами, не устраняет влияния небольших угловых ошибок. Кроме того, он не избавляет от ошибок оценивания угловой скорости линии визирования, которые могут быль весьма значительными и при малых угловых ошибках. Другой способ состоит в усреднении угловых шумов во времени либо за счет использования медленной автоматической регулировки усиления (АРУ), либо за счет применения алгоритмов калмановской фильтрации. Такие приемы дают возможность снизить влияние угловых шумов не более чем на 30%, поскольку при этом ослабляются лишь их высокочастотные составляющие.
Проведенные исследования показали, что наиболее интенсивные составляющие спектра угловых шумов лежат в полосе до 1О Гц, совпадающей с шириной спектра колебаний линии визирования за счет траекторных нестабильностей цели. По этой причине фильтрация (усреднение во времени) угловых шумов не может значительно снизить погрешности измерений. 141 Эффективная фильтрация угловых шумов затруднена также тем, что к настоящему времени отсутствуют достаточно точные математические модели как флуктуаций линии визирования цели из-за траекторных нестабильностей, так и эволюций угловых шумов. Последнее объясняется сложной зависимостью корреляционных свойств угловых шумов не только от типа цели, но и от ракурса ее наблюдения.
Одним из наиболее эффективных способов борьбы с угловыми шумами является усреднение результатов пеленгации не во времени, а по частотам. Однако для его реализации требуется одновременный или последовательный подсвет цели на нескольких частотах, Такой прием позволяет существенно снизить угловые ошибки только тогда, когда несущие частоты СПЦ достаточно разнесены, поскольку только в этой ситуации угловые шумы отраженных сигналов будут некоррелнрованы между собой. Исследования показали, что в трехсантиметровом диапазоне волн существенная декорреляция результатов измерений углов имеет место при разносе частот на 20...35 МГц. На рис. 5.7 приведены зависимости математического ожидания (МО) ш1Л)ч) модуля погрешности измерения, обусловленной угловыми а.з Рва~к йа 11 алв а.а вм алг а.аа О.г а а зг н га г 4 а и за а) б) Рнс.
5.7 Таблица 5.1 !42 где ~~'Р» «Е»»Б»р~Б»» (5.20) 1») — число частот усреднения; Ад», Ау» — оценка и текушее значение ошибки, вносимой угловым шумом; Е»„Е»„— амплитуды сигналов в суммарном и разностном каналах пеленгатора. Следует отметить, что ни один из перечисленных способов уменьшения влияния угловых шумов в сочетании с традиционными схемами построения угломеров не позволяет удовлетворить совокупности требований к точности, быстродействию и устойчивости сопровождения высокоманевренных целей. Все эти требования выполняются при использовании алгоритмов статистической теории оптимального управления [29, 62).
5.3. ВЛИЯНИЕ БОРТОВЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЕЙ НА ТОЧНОСТЪ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ РЭСУ 5.3.!. ВИДЫ ОШИБОК, ВОЗНИКАЮЩИХ В БОРТОВОЙ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЕ НРИ РЕШЕНИИ ЗАДАЧ РЭСУ Большинство алгоритмов функционирования РЭСУ, начиная от первичной обработки оцифрованных радиолокационных сигналов и заканчивая формированием сигналов управления ЛА, реализуется про- 143 шумами, и вероятности Р„„, выхода КЦО за габариты цели для самолета тактической авиации от числа )»! частот СПЦ. Наибольшие снижения ш((АнД и Р,в, (от 2 до 7 раз) имеют место при двух- и трехчастотной пеленгации.
Дальнейшее увеличение числа 1Ч нецелесообразно. Для количественной иллюстрации эффективности усреднения по частотам в табл. 5.1 приведены результаты пеленгации самолетов тактической авиации с одним (тип А) и двумя (тип В) двигателями при наблюдениях в ППС и ЗПС на одной, двух и трех частотах. В табл.
5.1 А! — линейные перемешения КЦО в одной плоскости, а Р„„„— вероятность выхода КЦО за пределы контура цели. Поскольку угловая ошибка, обусловленная угловыми шумами, статистически связана с амплитудой сигнала в суммарном канале моно- импульсного пеленгатора, то наилучшим по минимуму СКО алгоритмом усреднения результатов измерения на нескольких частотах является взвешенное усреднение по правилу: и н сир„= 2,'»Ту„Е,„! 2„'Е», граммно в бортовой цифровой вычислительной системе (далее БВС).
Чтобы составить себе представление о влиянии цифровых способов обработки информации в БВС на точность функционирования РЭСУ рассмотрим схему последовательных преобразований (рис. 5.8) непрерывного сигнала х(1) аналого-цифровым преобразователем в дискретный х(1„), его преобразование в процессоре в у()„) и последующее преобразование цифроаналоговым преобразователем в у(~). х(1) х(ц)=х(пТ) у(ц)=у(пТ) у(с„) А х(!) Рис. 5.8 Каждое преобразование выполняется не идеально и привносит свои ошибки. В аналого-цифровом преобразователе (АЦП), выполняющем квантование по времени (с некоторым периодом) и оцифровку аналоговой величины, возникает ошибка (шум) квантования, дисперсия О, которой имеет вид 159] 2 2 12 !+— 2 Е Ч' 12 144 где Ч вЂ” интервал дискретности (квант), а Г„(Б) — характеристическая функция измеряемой величины. Преобразование дискретного сигнала (сигналов) (т.т.
Б, В на рис. 5.9) в цифровой вычислительной машине (ЦВМ) привносит свои погрешности, которые являются ошибками реализации численных алгоритмов. Специфика применения ЦВМ заключается в дискретном характере решения на них задач, что связано как с конечной системой команд (операторов), ограниченной разрядной сеткой ЦВМ, так и ограниченными производительностью и памятью. Действительно, так как ЦВМ выполняет только арифметические действия, то такие математические понятия, как тригонометрические функции, дифференциальные уравнения, интегралы, квадратные корни, логарифмы — все должны быть выражены через элементарные арифметические операции.
То есть для каждого случая должен быть выбран или разработан подходящий численный метод, обеспечивающий устойчивость вычислительного процесса, требуемую точность и допустимые потребляемые ресурсы (производительность и память). В процессе численного решения некоторой задачи приходится иметь дело с тремя основными видами ошибок: ошибками, содержащимися в исходной информации, ошибками численных методов решения задачи и ошибками, возникающими в результате необходимости представлять число в виде конечной последовательности цифр (ошибками округления).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
