Лепин В.Н. Помехозащита РЭСУ летательными аппаратами и оружием (2017) (1186260), страница 26
Текст из файла (страница 26)
1+ту~~> у' х ехр Аналогично можно построить такой дискриминатор по частоте на основе выходных сигналов доплеровских фильтров. Однако в большинстве случаев поиск максимума отношения правдоподобия обеспечивается поиском нуля производной отношения правдоподобия по оцениваемому параметру: — 11Х) = У(Х) = О, Й дХ при Х = Х . Раскладывая .У'1А) в окрестности Хз гэкстраполированной координаты цели) в степенной ряд и ограничиваясь линейным членом разложения: 170 4. Алгоритма вторичной обработки информации в условиях помех У(Х)=У(Х,)+У'СХ,)Д +..., получим выражение для формирования невязки Ллс Л,=Х-Х,= „ х э т(Х)' (4.17) Выражение (4.17) описывает алгоритм дискриминатора, т.е.
формирование оценки координаты на интервале накопления. Реализация алгоритма (4.17) основана на представлении производных У(Хэ) и У(Хэ) в разностном виде: .г Х + —,У Х,— .Г Х+ +У Х,— (4.18) Выражение (4.18) соответствует широко используемым алгоритмам функционирования дискриминаторов с устранением зависимости выходного сигнала дискриминатора Л» от амплитуды принимаемого сигнала.
Значение измеренной доплеровской частоты (как и дальности) служит целеуказанием для угловых (суммарный и два разностных — по азимуту и углу места) каналов. Путем соответствующей нормировки на выходах угловых каналов формируются угловые координаты цели относительно строительной оси самолета (земной или иной системы координат). На рис. 4.10 представлена схема пеленгатора (дискриминатора по угловым координатам) по азимуту.
Сигналы, принимаемые суммарной (к.) и разностной по углу места (Лхм) или азимуту (Лдз) диаграммами направленности, преобразуются в приемниках в цифровой сигнал. В процессоре обработки сигналов, по данным целеуказания, сигналы выбранной цели стробнруются по дальности (СД) и селектируются по доплеровской частоте (ДФ), а затем поступают на схему нормировки, на выходе которой формируется дискриминационная характеристика х, (тс).
При этом размер строба по дальности и ширина доплеровского фильтра могут превышать разрешающую 171 4. Алгоритиы вторинной обработки информации в условилх помех способность РЛС по этим координатам. Схема нормировки необходима для исключения зависимости угловых измерений от амплитуды отраженного сигнала.
Г п работки целеукатаиие Рисунок 4.10 Схема дискрииинатора по угловым координатам При отсутствии информации о дальности до цели или ее доплеровской частоте (например, при сопровождении помехи по угловым координатам) также проводится стробирование по дальности и доплеровская фильтрация принимаемого сигнала, но результаты нормировки к (ус) усредняются по всем каналам дальности и доплеровской частоте, в которых произошло обнаружение помехи, Угловой дискриминагпор при компенсации помехи по боковыи лепесткам реализуется аналогичным образом.
Прн этом отношение правдоподобия формируется при наличии коррелированной помехи по угловым координатам путем адаптивной компенсации помехи на основе анализа сигнала, принимаемого основной (суммарно-разностной) и компенсационной антеннами. Для углового дискриминатора компенсация помехи производится идентичными алгоритмами в суммарном и разностном каналах моноимпульсной антенны, а далее производится нормировка сигнала по тем же алгоритмам, что и при отсутствии помех. 172 4. Алгоритмы вторичной обработки информации в условиях помех На рис.
4.11 приведены разностные ДНА до и после компенсации двух помех, действующих по боковым лепесткам. На рисунке отчетливо видно смещение нуля разностной антенны, что приводит к искажению пеленгационной характеристики по угловым координатам. Более детальный анализ произведен в гл, 5 при анализе адаптивного компенсатора. КНг1 дБ 0 -20 -80 †1 — 20 — 15 -10 — 5 О 5 !О !5 20 О, град Рисунок 4.11 Диаграмны направленности разностной антенны до и после компенсации двух источников помех; --- - исходная сумиарнаяДНА; ..' - исходная разнопная ДНА; - результирующая суммарная ДНА; " - результирующая разносгная ДНА,' "' - компенсационные ДНА Несмотря на сложные и многообразные алгоритмы работы многомерного дискриминатора, на его выходах формируются сигналы «невязки», соответствующие разности между истинными Х(гь) и экстраполированными Х,(гг) координатами цели ЬХ = Х(г ) — Х,(гь) в адлитивной смеси с шумовыми выборками в момент времени й = !гТ: К„= а1Х!г,)- Хлг,)]+ и(г,), где С( ) — в общем случае матричная нелинейная функция разности между истинными и экстраполированными координатами це- 173 4, Алгоритмы вторичной обработхи информации в условиях помех ли; п(й) — вектор независимых шумовых выборок с матричной дисперсией и,.
При анализе следящих систем нелинейную функцию С() считают линейной с крутизной в нулевой точке по рассогласованию Н = с(хя/оЛХ~ Х(г„) = Н[Х(т,) — Х,(т ) )+в(тв), (4.19) что справедливо при малых рассогласованиях и когда отношение сигнал/помеха достаточно велико. Кроме того, при синтезе и анализе следящих систем в дискриминаторе, описываемым (4.19), пренебрегают взаимным влиянием ошибок одной координаты на другую. В результате матричный дискриминатор (4.19) преобразуется в векторный: У(тв)=~гд(тв',г,®,г Я,2 '(т,)', Х(т,)=(д(т,),~,(т,),бу (т,),~ (у,)! где У (тв) — дискриминатор по дальности (задержки) с крутиз- ной Нд и ошибками пд(гв): 2„Ю= Нд~йЫ-Д,Ю~+пд(тв'); (4.20) 2 (г„) — дискриминатор по азимуту с крутизной Н и ошибками п (а) (4.22) Я „(тв ) — дискриминатор по углу места с крутизной Н „и ошиб- ками п „(й): 174 Еу (тв ) — дискриминатор по доплеровской частоте с крутизной Н~ и ошибками п~(гв): 2;(г,)=Н 7~,Я-у„Я~+п,(т,), (4.21) В.
Алгоритмы вгориммой обрвбогхи информации в условиях помех Х Я=Н ~В '1гв )-В '1гвЯ+н~(гв). (4.23) 175 Напомним, что нелинейные зависимости С~Х(гв) — Х,(гв)~ от разности координат называют дискриминационной характеристикой, а спектральную плотность ошибок дискриминатора характеризуют флуктуационной характерцстикой дискриминатора при нулевом рассогласовании дискриминатора (рис. 4.4). При наличии помех дискриминационные и флуктуационные характеристики меняются существенным образом. Для их получения необходимо провести анализ дискриминатора при наличии конкретной помехи и при включенных схемах (алгоритмах) защиты от помех. Однако можно выделить некоторые общие качественные закономерности воздействия помех на дискриминаторы: ° при действии широкополосной помехи уменьшается крутизна дискриминационной характеристики (до нулевых значений при действии мощной помехи) н увеличивается спектральная плотность флуктуационной характеристики; ° при действии имитирующей помехи происходит смещение нуля пеленгационной характеристики и уменьшение ее крутизны вплоть до нулевых значений при мощной помехе; е применение компенсационных схем помехозащиты, например адаптивных компенсаторов помех по боковым лепесткам„ также искажает характеристики дискриминатора (смещение нуля, уменьшение крутизны, рост случайных ошибок), но в меньшей степени.
На рис. 4.12 для сравнения приведены пеленгационная Ед1йу,) и флУктУационнаЯ .0л(Лг,) хаРактеРистики дискРиминатора по задержке в условиях отсутствия помехового сигнала — кривая 1 и в условиях воздействия имитирующей помехи соизмеримой по мощности с полезным сигналом (дп, = 2 дБ ) при различных временных рассогласованиях Лги между помехой и целью: кривая 2 — Лг„= 0,5г„„и(0,05 мкс), кривая 3 — урги = 0,5г „(0,1мкс).
При этом отношение сигнал/шум а,ы — — 20 дБ . 4. алгоритмы вторичной обработки инфорнации в условиях понех й„ 0,4 2 1 0,5 0,3 0,2 0,1 0 -2 -1 0 1 2 с!си 10 ' мко :2 -1 0 1 2 Ж,, 10 ' мко Рисунок 4.!2 Дискриминационные (а) и флуктуационные (б) характеристики дискриминатора по дальности при действии уводящей помехи При попадании в строб дальности помехового сигнала незначительной иощности происходит уменьшение крутизны и смещение нуля дискрииинационной характеристики на положение, соответствующее энергетическому центру снеси полезного и помехового сигнала.
При атом значительно возрастает уровень флуктуаций выходного напряжения дискриминатора. Дискретный алгоритм фильтрации Калнина Модель параметров сигнала; Х(/с+!) = т(гс)Х()с)+п,()с). Модель наблюдений: к(ус) = Н(ус)Х(ус) + п(гс) . Начальньсе условия: м(х(о)) = х,; м(х(о)х'(о)) = уз,. Априорные данные: М(п,(гс)) = М(п(гс)) = О; (4.24) (4.25) (4.2б) 176 Фильтры сопровождения реализуют совместно с зкстраполятором на основе дискретных алгоритмов фильтров Калмана, а — уу -фильтров или упрощенных сх -фильтров.
4, Алгоритмы вторичной обрвботхи инфоривции в условиях поивх М~п„(й)п.'О)] =Р,йй-у); М(пОг)п(1)3 = 1ч)ооОг — У); М~п Ог)п О)] = М~и(Уг) Х(0)~ = М~и (Уг) Х(0)~ = О. Алгоритм фильтрации: ХЬ+1)=Р(Уг)Х(Уг)+КОс)~ХОг) — НЬ)Х,(уг)], (4.27) где Х, Ог) = Е(гг)Х(уг) — экстраполированное значение Х на такт; е. (А ) — Н(гг) Х, Ог) = т(гг) — сигнал «невязки» фильтра. Коэффициент усиления КОс) = Р(й) Н'(й))ц,'.
Экстраполированная (априорная) дисперсия Р,(й+1) = Р(й)Р(й)Р'(й)+Р,. Апостериорная дисперсия РОг+1) = [1- К(7г) Нй)ЗР,(й+ 1) . Дисперсия сигнала «невязка» Р (Уг) Н(/г)Р (7г)Н (уг)+1ч1 . (4,28) (4,29) Дискретный алгоритм а — р -фильтрагвии анны или эпизодически меняются по априорным сведениям, а соответствующие коэффициенты фильтров Калмана зависят от времени и эта зависимость описывается уравнением Риккати.
Например, в случае фильтрации лальности и скорости сближения 477 По своей структуре а —,О-фильтры совпадают с дискретными фильтрами Калмана при полиномиальной модели изменения фильтруемых параметров. Отличие состоит лишь в том, что в а - Гу-фильтрах коэффициенты усиления невязок а и,Г7 посто- 4. Алсоритиы вторичной обработки инфорнвции в условиях лемех Х(тс) =~ Д(сс),Р;вл(х) /' при наблюдении только дальности до цели гд(ус) =ДОс)+и (тс), алгоритмы а —,8-фильтрации имеют вид: ДЫ) =Д,(тс)+а~Яд(/с)-Д,(тс)~, (4.30) Рсбл ('с) Рубл (Ус 1)+ ~2д ('с) Дз (Ус)~ ~ Т, Д,(ус) = Д(Ус — 1)+Р „(Ус — 1)Т, (4.31) итмами дискретной фильтрации Калмана, 0 Т , а матрица К(ус) превращается в век- 0 0 что совпадает с алгор когда матрица Г(ус) = тор К(й) = ~а, Ду Т, ~ с постоянными коэффициентами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
