Бакулев (560825), страница 38
Текст из файла (страница 38)
226 Контрольные вопросы 9.1. Каковы алгорнпиы оптимального оцепиванил параметров сигнала сисполь- зоаанием критерия Байеса? 9.2. Каковы алгоритмы оптимальной сценки параметров сигнала по критерию максимального щжвдоподобия'? 9.3. Что такое состоятельность оценки' ? 9.4. Что такое несмсшснность оценки? 9.5. Что заков эффективность оценки? 9.6. Каков физический смысл потенциальной точности оценки параметров сипзала? 9.7. Какова структура оптимального измерителя параметров сигнала? 9.8.
Как выглядит структурная схема следящего измерителя параметров сигнала? 9.9. Для чего нужны схемы поиска и захвата? 9.10. Что собой представляет оптимальный дискриминатор? 9.11. Как работает измеритель фазы (разности фаз) принятого сигнала? 9.12. Как работает измеритель времени запаздывания? 9.13. Как рабогаст измеритель частоты принятого сигнала? 9.14. Каковы особенности спектров сигналов, оптимальных длл точного измере- ния и наилучшего разрешения? 9.15.
Характеризуйте особенности построения дискриминаторов следящих из- мерителей парамстроа сигнала? 9.!6. Зачем в схеме следящего излшритсля используется экстраполятор? 9Л7. Что вызывает появление динамической ошибки? 9.18. Почему нельзя одновременно уменьшить и флу«туационную, и динамиче- скую ошибки' ? 9.19. Каков критерий минимизации суммы флуктуационной и динамической ошибок' ? Глава 10. Радиодальномеры Радиотехнические устройства, измеряюшие дальность до объекта (цели) называют радиодаяьномерции (РД).
Дальность до цели Ю определают по вРемени запаздываниЯ отРаженного сигнала: ~я = 2)(/с, где с— скорость распространения радиоволн. Измерив это время, можно определить расстояние до цели й=0,5сгя с мгновенной относительной погрешностью Лй Ьс Лгя — = — +— й с гя Полагая Ьй и Лгк случайными неизвестными и независимыми величинами, находим относительную точность РД: Дисперсия ц,.' обусловлена точностью, с которой известны скорость распространения радиоволн, и ее непостоянством вдоль трассы. Для вакуума скорость распространения (м!с) с = 299792458+о',, а гг,/с = !О ~.
В атмосфере а,7с =!О '..П О~, поэтому даже в отсутствие аппаратурных погрешностей (при идеальной аппаратуре), когда о,„ = О, предельная точность измерения дальности зависит от того, насколько точно на данный момент известна с и от возможности учета о.„.. Можно получить относительную погрешность дальнометрии порядка 1О прн измерении одной и той же дальности на нескольких, минимум двух„частотах. Например, при распространении сигнала через атмосферу используется алгоритм зависимости погрешности измерения дальности Ьй от частоты/сигнала: где К вЂ” постоянный коэффициент; Ч' — функция, связанная с принятой моделью параметров атмосферы. Истинное расстояние Р определяется решением системы уравиеиий по результатам измерения Р „: ~ Р ., = Р+ бР, = Р+ йр//,', 'Л'Р „= Р+ЛР~ = Р+йгр/~~~.
В идеальной среде (ос=0) нижний предел погрешности о, соответствует потеициальиой точности измереиия, которая реализуется при оптимальиом построении измерителя: он/Р а~к/ггг й (а~/г)яы Поскольку Р= МО, где Π— измеряемый параметр сигнала, а М— масштабный козффициеит, зависящий от метода измерений параметра, а.я/Р = ов/О е (ов/О)„ где (а /О), — потенциальная точность измерения параметра О (фазы, частоты или времени запаздывания).
Таким образом, основными составляющими ошибки измерения дальности являются ошибка за счет изменения условий распространения о„„,„„=сг,, флуктуацггоннал ошибка а „=ай„и аппаратурные по- ил грешггости сг, = о Кроме того, при измерении гя приходится учитывать и другие составляющие погрешности измерения, например, сгя — из-за перемеще- иия центра отражения цели; о.г, — динамическая погрешность, возникаюшая при движении цели (сильио сказывающаяся в автодальиомерах); аг — методическая погрешность, зависящая от метода измерения.
ь Следовательно, при независимости составляющих погрешностей суммарная погрешность Существует три основных метода, измерения времени запаздываиия: г/газовый, когда измеряется набег фазы за время запаздывания; частотный, когда измеряется разность частот зоидируюшего и отражеииого сигналов за время запаздывания, и импульсньш, иепосредствеиио измеряющий время запаздывания отраженного сигнала. Эти методы используются в фазовых, частотных и импульсных радиодальиомерах. 229 10.1. Фаэовые радиодальиоморы Принцип действия фазового радиодальномера (РД). Простейший фазовый РД (рис. 10.!) измеряет дальность на несущей частоте езо (переключатели П в положении )). Сигнал генератора масштабной частоты (ГМЧ) (ь)„=сон) усиливается в усилителе радиочастоты (УРЧ).
Зондирующий сигнал является непрерывным гармоническим колебанием и имеет вид сб(1) (l ! созсР! (уп! С(Б(зсмг+фо!) а отраженный сигнал иэ(1) = (Упэ СОЗСР, = (У„О СОЗ(11„(1-Гя)+СРщ+~Р,„+СР ), где (/пь(упз — амплитуды сигналов; срь срз — их мгновенные фазы; ср„ -начальная фаза; ср,„— сдвиг фаз в аппаратуре радиодальномера; ср, изменение фазы при отражении сигнала от объекта. Фазометр ИФ определяет разность фаз сро опорного (зондирующего) и отраженного сигналов: 8зь =сР~ сРг =()пгн сРпп сР р откуда (10.!) к = О,эс(срп +Чзап + ср )ззп Фазовый сдвиг ср можно исключить из (10.1) прн калибровке РД, когда часть сигнала с выхода УРЧ подается на вход приемника Прм, а ИФ измеряет срд = ~р,„. Изменение фазы при отражении сигнала сильно влияет на точ- ность, так как при отраРне 10.1.
Структурная сзснп фазового рплнолппьнонсрп женин от металлов и диэлектриков ср, меняется на 180'. Поэтому обычно выбирают й„< озо и работают в режиме модуляции сигнала ГРЧ по какому-либо параметру сигналом генератора масштабной частоты (ГМЧ) (переключатели П в положении 2).
В этом случае величиной ср в (1О.!) можно пренебречь, при этом основное уравнение фазового РД примет вид 230 где М = с/2й„= А„/4я — масштабный коэффициент (А„= с/г'„) . Неприятной особенностью фазового РД является влияние просачивающегося на вход приемника зондирующего сигнала и, который, складываясь векторно с отраженным иь образует суммарный сигнал с мгновенной фазой и ,з1 р,+и '«р ~рс(Г) = агсгй игм совр, +и созф„„. Просачивание происходит за счет связи по боковым лепесткам ДНА. Поскольку и . л и,, то ух -+у, не несущей информации о дальности.
Для уменьшения влияния просачивающегося сигнала применяют пространственный разнос приемной и передающей антенн или переходят к системам с активным ответом и трансформацией частоты в ответчике. Другой особенностью ФД является возможность многозначного отсчета дальности, когда одному измеренному ИФ значению уд соответствует несколько значений л, отличающихся, как следует из (! 0.2), на 1гЛ„/2, где 1г= 1, 2,.... Причина многозначности в том, что из-за цикличности фазы ИФ выдает один и тот же результат рз при рз.ь1г 2п, Во избежание этого явления необходимо выполнение условия однозначности отсчета фазы у „„=й„б < 2я. Отсюда — условие для выбора масштабной частоты Г„ь (2й „„/с) '. Точность измерения дальности.
Из (10.2) следует Лй/11=АМ/М+Лу /у или(при независимости ЬМи Ьу ) где и„' и гг' — дисперсии изменения масштабного коэффициента и измерения фазы соответственно. Составляющая о.„устраняется при постоянстве масштабного коэффициента, что достигается стабилизацией масштабной частоты (например, применением ГМЧ с кварцевой стабилизацией), при которой й„= сопз1 на интервале измерения гя. Тогда о л = Мач, откуда следует, что для повышения точности РД нужно уменьшить М, т.е.
увеличить масштабную частоту й„. 231 Таким образом, в фазовом РД существуют противоречивые требования к выбору масштабной частоты: увеличение й„способствует по- вышению точности, но приводит к неоднозначности измерения дальности. Обычно это противоречие разрешают с помощью многошкальных (т.е. работающих на нескольких масштабных частотах) измерителей. Что касается величины сг, то для различных измерителей фазы ее можно представить в виде 1а,.~: /,аг,~) где К„„>1 — коэффициент потерь прн неоптимальной обработке, зависящий от вида ИФ; ту= Р, 1Р— отношение сигнала к шуму по мощности на входе ИФ. Если К =1, то отношение (Р,'уР '1 „= 2(Рс „1Р,„') =2гу,„, и точность фазового РД характеризуется погрешностью а'я — — Я„/4л,/20 .
Принцип действия следящего фазового РД. Такой РД (рис. 10.2) служит для автоматического сопровождения цели по дальности. На фазовый детектор следящего измерителя фазы (СИФ) приходит опорный сигнал от ГМЧ с мгновенной фазой р, =<ря+л/2+~р и отраженный сигнал с фазой ~р, = ~ро, +й„гя, где ~ре, — сдвиг фазы в управляемом фазовращателе. В этих условиях выходное напряжение фазового детектора и„= К,„и.,и., (р, - ра), Рмс. а0.2. Струатурааа схема саеяащето фазоаого РД где К~ — коэффициент передачи фазового детектора. ТаК КаК ях-аа, =<р~ +т/2-й„уя, тО У~ =К У„,У,З1П(~р~ -ймуя) И формируется дискриминационная характеристика с нулем в точке ааь, = й„гк, положительной ветвью при де, > й„уя и отрицательной при рь, < й„га.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
