Максимов М. В. - Защита от радиопомех (768830), страница 77
Текст из файла (страница 77)
При этом может применяться селекция как по дальности (положение импульса на шкале времени), так и по величине дапплеровского сдвига частоты. Таким образом, мы расчленили задачу самонаведения на две самостоятельные, решаемые одиокоардинатными измерителями, Изменения во времени угла у обусловлены двумя причинами: относительным движением точек О, и О„и колебаниями продольной оси объекта О,х„ так что у = е — д.
(9.!.1) Из рис. 9.2 вытекает, что е = (1/г)(и, з!п д — и„з!п дд). Поэтому ! ( - .~- — „~((.. дре — ~ ...ь,.е) о о (9.!.2) (9.1.3! и, следовательно, результаты измерений е будут искажены колебаниями продольной оси объекта. При этом угол д ме. кается значительно быстрее, чем угол е. Угол д или его ли его производная могут быть измерены с помощью позиционного или скоростного гироскопов соответственно. Поэтому при использовании формулы (9.1.1) радиотехническая следящая система должна отслеживать изменения во времени угла е, а угол д можно измерять гиродатчиком. При наличии гиродатчика нет необходимости иметь широкополосную следящую радиотехническую систему.
Более тога, при наличии иа борту объекта соответствующих измерителей можно учесть и изменения угла е, обусловлен. ные поступательным движением измерителя. В са д, с ставляющая ее угла е, обусловленная этим двиеле сос самом жеиием и равная ! ее = ! ие ойп Ф(! + еео .) о где ео = е (, Измерение е ьюжет быть осуществлено только за счет сопровождения пели па углу у. Но где е,о =е, ), о, может быть определена с помощью автономных нерадиотехнических средств и выступать в качестве априорных данных для угломерного канала. Тогда угломерному каналу придется отслеживать только изменения угла, обусловленные движением цели е„= — ! ид з!и д е(! + е.„о, ! Г о где еде-— ед(,= .
(9.1.4) го + ~ ид соз е)д ~~! ~ ие соя д Й, о о где г, — начальная дальность между точками О, и О„. Урав- нение (9.1. 4) показывает что изменения дальности обусловле- ны как движением самого измерителя, так и движением це- ли. Составляющая г, = — ~ и,создо(1, о (9.1.5) Совершенно очевидно, что при соответствующем выборе структуры измерителя знание углов д и е, позволяет резко сузить полосу прапускания следящего радиотехнического угломера и тем самым повысить его помехоустойчивость. Поскольку изменения угла д во времени выступают как помеха, их можно исключить из результатов измерения, использовав сигналы гиродатчика.
На первый взгляд, кажется, что задачи измерения у и е в соответствии с формулами (9.1.1) и (9.1.3) диаметрально противоположны. На самом леле это не так. Дело в том, что в обоих случаях радиотехническая следящая система должна обеспечить надежное сопровождение цели, т. е. отслеживать изменения угла у. Но в первом случае выходной сигнал угломера должен содержать е и д, а во втором — только е. Пути технического решения указанных задач мы рассмотрим ниже, а сейчас обратимся к задаче измерения (отслеживания) изменений дальности. Из рис. 9.2 следует: где г„= г„( ~=э, или ее производные по времени могут быть измерены навигационными средствами. Результаты этих измерений для радиотехнической системы будут выступать в качестве априорных данных, снижая требования к динамике следящего дальномера или измерителя скорости.
Из проведенного рассмотрения видно, что задача комплексирования состоит в учете априорных сведений о движении рассмотренного радиотехнического измерителя, полученных с помощью других измерителей, именуемых ц дальнейшем измерителями собственного движения (ИСД). Априорные сведения позволяют снизить требования к динамике следящей радиотехнической системы, повьппают точность и помехоустойчивость комплекса и прежде всего радиотехнических измерителей.
Априорная информация может быть полной или неполной. В рассмотренных примерах ее можно считать полной при условии о„= О. Задача радиотехнических измерителей здесь сводится к уменьшению ошибок ИСД. Комплексные системы подобного типа называются системами с полной информацией. Если о„~ О, можно построить только систему с неполной информацией. Чем полнее информация, полученная от ИСД, тем помехоустойчигее будет радиотехническая система.
Может показаться, что создание комплексных измерителей при вч = О лишено смысла, поскольку автономные измерители позволяют в принципе получить всю необходимую информацию для решения задачи наведения. Однако это далеко не всегда так. Дело в том, что автономные измерители имеют ограниченную точность и задача самонаведения беэ радиотехнических измерителей решена не будет. Радиотехнические измерители задачу самонаведения решают успешно, но всегда желательно повысить их помехоустойчивость и точность. Комплексирование измерителей не ограничивается учетом собственного движения. Оно оказывается полезным и для неподвижных измерителей.
Для подтверждения сказанного достаточно привести один пример. Пусть наземным комплексом производится измерение параметров движения спутника. Высокая стабильность указанного движения позволяет рассчитывать упрежденные координаты спутника, которые выступа1от в качестве априорных для радиотехнической следящей системы, т. е. вьпюлняют роль сигналов ИСД. Следовательно, измерители должны отслеживать ие полные изменения координат, а только ошибки нх ИФ предварительного прогнозирования. Таким образом, в лю. бом случае, когда имеется возможность априори получить сведения об отслеживаемом параметре, могут быть использованы идеи комплексирования.
Роль ИСД в случае измерения координат спутника выполняет вычислитель его ожидаемых координат. Выигрыш в помехозащищеиности, получаемый за счет комплексирования измерителей, зависит не только от полноты априорной информации об измеряемом параметре радиосигнала, но и от способов ее реализации, т. е.
от структуры комплексного измерителя. Способов комплексного использования информации, полученной от различных измерителей, существует достаточно много. Но все их можно разбить на две группы: системы с независимо работающими измерителями и системы с измерителями, связанными цепями коррекции. 9.2. КОМПЛЕНСНЫЕ СИСТЕМЫ С НЕЗАВИСИМЫМИ ИЗМЕРИТЕЛЯМИ Существует по краинеи мере два типа комплексных систем с независимо работающими автономным и радиотехническим измерителями, выходной сигнал которых отображает координату с ошибкой, меньшей погрешности каждого измерителя.
Основной задачей, решаемой в данном случае, является задача повышения точности измерений. Простейшей по идее является система с параллельно работающими измерителямн и согласующими фильтрами. Упрощенная функциональная схема такой системы показана на рис. 9.3. Параметр 5 = з (() радиосигнала, измеряемый радиотехнической следящей системой (РСС), поступает на ее вход вместе с радиопомехой. Действие последней уч- Рис. 9.3.
тено добавлением к полезному сигналу некоторого эквивалента реальных помех П' = П'и (т). Эквивалентность состоит в том, что сигнал Пр, приложенный ко входу следя. щей системы, вызывает появление на ее выходе ошибок с теми же статистическими характеристиками, что и реальные помехи со входа радиоприемника. Для линейных или линеа. ризованных систем такая замена правомочна, а ее использование резко упрощает качественный анализ следящих измерителей.
С выхода радиотехнического измерителя координата (предполагается, что она прямопропорциональна з (т)) в виде электрического сигнала эр = 5„+ Пр, где з„— измеренное значенае координаты, а Пр — помеха, искажающая 5, подается на вход фильтра Ф,. Автономный измеритель (АИ) измеряет координату У. На его входе также действует возмущение П,', эквивалент. ное реальному. Вычислительное устройство (ВУ) пересчи. тывает выходной сигнал автономного измерителя У„ в систему координат, в которой определяется 5 так, что из выходе вычислителя илтеем за = Р (О) )!Ра (О) Э + % а (О) Па где Р (О) = Ота — оператор, определяющий связь измеря. емых координат, а Фа (О) — передаточная функция АИ и ВУ для помехи П;. При этом М может принимать значения: 0; -т-1; ~2.
Если необходимо определять координату 1', вычислительное устройство следует включить на выходе радиотехнической системы. При определении некоторой третьей координаты Х вычислители должны содержатьси В ОбОИХ КаиаЛаХ. СИГНаЛ заа ПОСтуПаЕт На ВХОД фИЛЬтра Фа Фильтры Ф, и Ф, предназначены для согласования масштабов и РазмеРностей зр и ьаа, а также минимизации ошибок измерения г за счет фильтрации ошибок Пр и П, = =-К, (О)П„'. Эти фильтры могут также осуществлять операции дифференцирования или интегрирования. Обозначим через Рр (О) и Ра (О) передаточные функ. ции согласующих фильтров Ф„и Ф, соответственно. Ошибка выходного сигнала г = г (() в общем случае складывается из динамической погрешности, обусловленной инерционностью измерителей, и ошибки, вызванной возмущениями Л; и П,'.
Условно вторую составляющую будем имено. вать флуктуациоиной. Обозначим пеРедаточные фУнкции РСС и АИ чеРез (йтр (О) и %'а (О), а для упрощения выкладок будем полагать, что 444 лр' + 5 ! 1 Рас. 9.4. нерадиотехнический измеритель определяет координату У П) =- Р (О) 5 (1). С учетом всех сделанных замечаний динамическую структурную схему комплексного измерителя можно представить в виде, чтоказаином на рис. 9.4. Выходной сигнал комплекса Х (1) = и (1) + г (1) в соответствии со схемой может быть представлен в виде + з=((УтрРр + РУ Р~) 5 + П рРрПр + )(Р~Р~П~. (9 2.1) При этом здесь и в дальнейшем для сокращения записей оператор О в передаточных функциях опускается, а вместо з (1), и (т) и т.
д. записываются 5, и и т. д. Если известны корреляционные функции возмущений П;, П,' и сигнала 5, то ~ложно поставить и решить задачу отыскания передаточных функций Рр (О) и Ра (О), обеспечивающих получение минимальной дисперсии а', ошибки измерения г. В такой постановке задача решалась в (181. Если же статистика полезного сигнала не известна, что наиболее часто имеет место на практике, задачу решают при некоторых ограничениях. Прежде всего, необходимо, чтобы передаточная функция полезного сигнала для э ((Р % рРр + Ртг' Р обеспечивала его неискаженное воспроизведение.
Неискажающей функция (р', будет только в том случае, когда для всех частот спектра 5 модуль комплексного коэффициента передачи ! йт, ((ат) ! = !. Следовательно, должно выполняться условие !(РрРр ! Р Ю Г (9.2.2) Равенство (9.2.2) в теории комплексных систем называют условием инвариантности (независимости) ошибки измере; иий от характеристик входного сигнала. Фактически это соответствует такому выбору параметров системы„при ко- 445 гором динамическая ошибка равна нулю. Условие ннвариантности удобно представить в виде Рр = (1 — Р йааРа)(йгр (9.2.3) Физическая реализуемость звеньев системы требует, чтобы в пеРедаточных фУнкциЯх (Рр (О), Рр (О), йг, (0) и Р, (О) порядки полиномав числителей были равны или ниже порядков полинамов знаменателей.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
