Радиолокационные измерители дальности и скорости by Саблин В. Н. (z-lib.org) (852905), страница 27
Текст из файла (страница 27)
3.1.1. Изменилась лишь структурадискриминатора, генератора опорного сигнала и фильтра в контуре следящего измерителя. Однако по-прежнему структура дискриминатора определяется структурой наблюдений (3.1.7) и тем, какой параметр подлежит оцениванию, а структура фильтра в контуре следящей системы определяется только моделью информативного процесса.Итак, в простейшем случае синтеза оптимальных автономныхизмерителей дальности и радиальной скорости, когда все неинформативные параметры сигнала известны, структура оптимального измерителя совпадает с той, которая была предложена эвристическим путем. Однако ситуация с полной априорной информацией о параметрах принимаемого сигнала не характерна для радиолокационных измерений.
Более типична ситуация, когда неинформативные параметры являются случайными величинами,значения которых в данном сеансе приема неизвестны. Поэтомурассмотрим задачу синтеза автономных измерителей дальности ирадиальной скорости при наличии случайных неинформативныхпараметров сигнала.3.1.4.Оптимальнойоценивание дальности и радиальнойСКОРОСТИ ПРИ СЛУЧАЙНЫХ НЕИНФОРМАТИВНЫХ ПАРАМЕТРАХ СИГНАЛАОбщие подходы к синтезу оптимальных измерителей при наличии неинформативных параметров сигнала описаны в §1 .6 . Рассмотрим задачу оценивания дальности, полагая, что на вход приемника поступает импульсный сигнал с известной амплитудой ислучайной начальной фазой, единой для всей последовательностиимпульсов, т.е. осуществляется некогерентный прием когерентнойпоследовательности импульсов. Изменение дальности во времениописывается уравнениями (3.1.8), (3.1.9) и (3.1.17).
Тогда, с учётом (1.6.16), запишем:доV1х= 7 ; В=;(3.1.26)где F и С определяются из (3.1.11), аX(t,x) = 7x2(t,x) + x2(t,T);т = Стх;(3.1.28)Xe(t»x) = Jz(t)h(T-T3)coe(ffl(T-x3))dx;(3.1.29)X ^t, x) = | z(x)h(x - x3) an(a)(x - x3))dxИз (3.1.29) следует, что в оптимальном некогерентном измерителереализуется формирование квадратурных компонент X c^ ( t ,x 3) ивыделение огибающей X(t, та) согласованного фильтра.Как следует из приведенных уравнений структура оптимального измерителя не изменилась.
Изменилась лишь структура оптимального дискриминатора. Эти изменения обусловлены вариацией структуры наблюдаемых данных z(t), в которых сигнал имеет неизвестную начальную фазу.Рассмотрим случай, когда амплитуда сигнала, также как иначальная фаза, неизвестна, случайна и постоянна для всей последовательности импульсов.
В этом случае, как следует из §1.6,уравнение оптимального измерителя по-прежнему имеет вид(3.1.26), а уравнение оптимального дискриминатора определяютсяиз (1.6.20)д_Оа3t _2Ga(GH+acTi/2)X2(t,x3) , (3.1.30)где X ( t ,i a) определяется уравнениями (3.1.28), (3.1.29), аa = jf^(x)dx(3.1.31)О- эффективная длительность сигнала, которая возрастает с увеличением времени наблюдения, что отражает факт «когерентногонакопления» внутри последовательности импульсов.Таким образом, наличие у принимаемого сигнала случайнойамплитуды также не изменило общей структуры измерителя, апривело только к изменению структуры оптимального дискриминатора.Рассмотрим теперь задачу оценивания радиальной скорости.Пусть модель изменения радиальной скорости определяется уравнением (3.1.20).
Положим, что используется импульсный сигналеВЧПИ с постоянной, но случайной начальной фазой, и известнойамплитудой. Тогда, используя общие уравнения (1.6.17), (1.6.18),получаемV = apjIC+Dcu„,(t);(3.1.32)’ a^‘ n I’ (AG ;1X(t,“ 4(8-1-38)где X(t,<Sfl) определяется уравнениями (3.1.28), (3.1.29).Положим теперь, что амплитуда принимаемого сигнала такжеслучайна и постоянна для всех импульсов принимаемого сигнала.В этом случае из (1.6.20) следует, что измеритель радиальной скорости описывается уравнением (3.1.32), а уравнение оптимальногодискриминатора имеет видд5сопoiд®„ at(ЗЛ.34)Таким образом, из приведенных результатов синтеза оптимальных измерителей дальности и радиальной скорости в различных условиях следует, что приведенная на рис.
3.1.1 структурнаясхема измерителя универсальна. Поэтому, оставаясь в рамкахданной структурной схемы, в последующих разделах данной главы будут более подробно рассмотрены ее отдельные блоки.3.1.5.Оп ти м ал ьн оен е п р е р ы в н о -д и с к р е т н о е о ц е н и в а н и ед ал ьн о стиир а д и а л ьн о й ск о ро стиХарактерной особенностью радиотехнических приложений, втом числе и радиолокационных, является наличие аналогового радиосигнала, т.е. сигнала, формирующегося и принимаемого антенной системой непрерывно во времени. Импульсный характерсигнала не меняет его аналоговой сущности, а говорит лишь отом, что сигнальная функция f„(t) на одних интервалах времениотлична от нуля, а на других равна нулю.
Измеряемые координаты объекта: дальность и скорость сближения также непрерывноменяются во времени. Поэтому, если при синтезе оптимальнойсистемы не делать никаких допущений, то синтезированная оптимальная система также является аналоговой и описывается соответствующими дифференциальными уравнениями,например(3.1.18). Однако, если потребителя интересуют оценки информативных параметров сигнала не в любой момент времени, а лишь внекоторые фиксированные дискретные моменты времени, то возникает задача построения системы, обрабатывающей оптимальнымобразом аналоговый сигнал, но формирующей на выходе оценкиинформативных параметров лишь в дискретные моменты времени.По существу, в такой системе не нарушается оптимальная обработка сигнала, имеющая место в полностью аналоговой системе,но выходная информация (оценки информативных параметров)формируется и выдается не непрерывно, а лишь в дискретные моменты времени.
Такие алгоритмы обработки мы будем называтьнепрерывно-дискретными. Общие уравнения оптимальной непрерывно-дискретной фильтрации имеют вид (1.5.22)-(1.5.25). Конкретизируем их применительно к измерителю дальности при полностью известном импульсном сигнале.
Пусть tk - тактовые моменты времени, такие, что tk-tk.1 =T, где Т - тактовый период выдачи информации потребителю. Используя векторное обозначение(3.1.10), (3.1.11) и (1.5.22), запишем:x(k) = x3(k)+ | %,3гк-1)D($)(3.1.35)эхэ(9) = Ф(Э, tk_i)x(k -1 );dO(t, 3)/dt = F<D(t, 3);(3.1.36)Ф(3,3) = E;(3.1.37)d % , 3 )/d S = < % , S)[F - D fa J C C 'G ^ d < т э, Э )/& э)2] ;®(tk,tk) = E,(3.1.38)где тэ - экстраполированная на следующий шаг вычислений задержка.Уравнение для матрицы дисперсий ошибок фильтрации имеетвид (3.1.13), а матрицы F, G, С определяются формулами (3.1.11).Из уравнения (3.1.35) видно, что в подынтегральное выражение входит соотношение (3.1.14), определяющее процесс u^S) навыходе оптимального аналогового дискриминатора. Поэтому уравнение (3.1.35) можно записать в эквивалентной формех(к) = хэ(к) + JФ(1к>3)к(3)идт(9)<19,(3.1.39)fck-lгде К(3) определяется выражением (3.1.16).Уравнение (3.1.39) описывает оптимальный яепрерывнодискрет-ный измеритель дальности, структурная схема котороготакже как и выше определяется рис.
3.1.1. В этой структурнойсхеме дискриминатор, генератор опорного сигнала и датчик корректирующих сигналов такие же, что и в аналоговом измерителе.Изменилась лишь структура фильтра в контуре следящего измерителя. В непрерывно-дискретном измерителе сглаживающийфильтр также является непрерывно-дискретным и состоит из аналоговогофильтрасимпульснойхарактеристикойg(t, 3) = 4>(t, 9)к(д) и сбросом в конце каждого тактового интервала длительностью Т и дискретного линейного фильтра.Уравнение (3.1.39) получено без использования каких либоограничений на тактовый период tjc-tjc„1 =T.
В простейшем случаеэто может быть период повторения импульсов Тп. Однако это может быть и более длительный интервал, охватывающий, например, последовательность из N импульсов T=NTn. Однако некоторые ограничения на длительность тактового периода возникают всвязи с конечностью апертуры дискриминационной характеристики временного дискриминатора. Более подробно этот вопрос будетобсужден в §3.2.Вид уравнения (3.1.39) не зависит от формы принимаемогосигнала. Форма сигнала, в соответствии с приведенными выше результатами, определяет лишь структуру дискриминатора, т.е.формирование процесса идт в (3.1.39).
Поэтому при измененииформы (или структуры) принимаемого сигнала структура измерителя, понимаемая в том виде, что приведена на рис. 3.1.1 не меняется. Изменяться будет лишь структура дискриминатора. Так,при приеме импульсного сигнала с известной амплитудой и случайной начальной фазой, структура оптимального дискриминатораопределяется формулами (3.1.27)-(3.1.29). При приеме когерентной пачки импульсов с известной амплитудой и случайной длявсей пачки начальной фазой оптимальный дискриминатор описывается теми же уравнениями(3.1.27)-(3.1.29), однако в уравненияхдля квадратурных компонент (3.1.29) интегрирование проводитсяв пределах каждой пачки, т.е. от NTn int(t / (NTn)) до t, а не за всёвремя наблюдения. Бели принимаемый сигнал имеет не толькослучайную фазу, но и случайную амплитуду, то уравнения оптимального дискриминатора имеют вид (3.1.30) и так далее.Рассмотрим теперь задачу синтеза непрерывно-дискретногоизмерителя радиальной скорости.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
