Радиолокационные измерители дальности и скорости by Саблин В. Н. (z-lib.org) (852905), страница 44
Текст из файла (страница 44)
Один из наиболееупотребительных критериев важности цели состоит в определенииминимального времени tМИН=Д/У, оставшегося до встречи с нею.При автоматическом сопровождении одиночной цели луч антенны всё время направлен на одну цель. В такой ситуации измеритель дальности и скорости, входящий в состав ИДРЛС, позволяет непрерывно получать точную информацию 6 дальности и скорости сближения с целью.
Эта информация используется для самонаведения летательных аппаратов, формирования целеуказанийракетам и экстраполяции положения цели. Последняя задача решается на основе знания оценок составляющих скорости цели.Информация о пространственном положении цели нужна для некоторых типов ракет с комбинированными системами управленияна этапах автономного и командного наведения [45]. Кроме того,на основе информации о дальности и скорости в ИДРЛС осуществляется автоматическая селекция сигналов цели по времени запаздывания и доплеровской частоте.
В силу важности последней задачи указанные измерители часто называют автоселекторамидальности и скорости. В результате автоматической селекции вканалы формирования оценок дальности и скорости поступаетсигнал только от одной цели. Следствием этого является повышение точности оценивания на 1 ,. 2 порядка по сравнению с измерителями, в которых оценивание осуществляется без предварительной селекции [34]. Суть селекции по дальности состоит в отпирании приёмника БРЛС (РГС) только на время прихода сигнала, отражённого от нужной цели.
Селекция по скорости состоит в узкополосной фильтрации отражённых сигналов, при которой узкополосный фильтр настроен на доплеровскую частоту, обусловленнуюскоростью сближения с селектируемой целью.Полуактивные доплеровские РЛС, как правило, работают врежиме сопровождения одиночной цели, качественно идентичномрежиму СОЦ в ИДРЛС.
Отличием является только то, что в качестве первичных измерений используются значения скорости Уи,получаемые на основе анализа доплеровской частоты. В связи сэтим в таких системах формируются только оценки скоростисближения и её производных.Таким образом, для получения оценок дальности и скорости,поступающих к потребителям информации, в доплеровских РЛСпрежде всего осуществляется обнаружение цели с учетом устранения слепых зон по дальности и скорости и формирование первичных измерений дальности Ди и скорости Уи с учетом устранениясоответствующих неоднозначностей. Однако в различных режимахработы РЛС первичные измерения играют различную роль. Если врежиме ОБЗОР они являются единственными источниками информации о дальности и скорости, то при АСЦРО и СОЦ первичные измерения используются в качестве начальных условий и длявычисления ошибок сопровожденияДД=ДИ-ДЭ,AV=V„-Va,(4.1.4)в алгоритмах фильтрации, где формируются более точные, чем Дии V„ значения оценок дальности Д, скорости V и их производных.
Следует отметить, что формирование оценок Д и V можетвыполняться по различным алгоритмам: оптимального линейного(1.4.3И1.4.6), (1.4.19Н 1-4.23) и нелинейного (1.5.2), (1.5.3) оценивания; а-р- (1.4.29) либо а-р-у-фильтрации (3.6.33), либо с помощью аналоговых следящих систем с астатизмом первого и второго порядка [50]. Весьма перспективными являются алгоритмыформирования оценок дальности и скорости и их производных вмногоконтурных следящих системах, синтезированных на основеалгоритмов СТОУ (1.10.12)-(1.10.14),(1.10.16М1.10.19) и(1 .12 .6), (1.12.7).При использовании импульсного зондирующего сигнала формирование первичных измерений выполняется в два этапа.
Напервом - определяются значения времени запаздывания и доплеровской частоты сигнала цели. При этом в режиме ВЧПИ доплеровская частота измеряется однозначно, а время запаздывания неоднозначно. В режиме СЧПИ оба параметра измеряются неоднозначно. При использовании сигналов с НЧПИ время запаздыванияопределяется однозначно, в то время как доплеровская частота неоднозначно. Использование непрерывного (прерывистого) СПЦобеспечивает только однозначное измерение доплеровской частоты.На втором этане путем использования специальных процедур устранения неоднозначности формируются измерения дальности Ди искорости Уи.Для получения однозначных отсчётов Ди и Уи могут быть использованы различные приёмы. Наиболее употребительные изних, связанные с использованием линейной частотной модуляциизондирующего сигнала, переменной частоты повторения, нониусного способа и различных вариантов их комбинаций будут рассмотрены ниже.4.2.
ФОРМИРОВАНИЕ ПЕРВИЧНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ ДАЛЬНОСТИИ СКОРОСТИ В ИДРЛС4.2.1.У стран ен и е « с л е п ы х »зо н п р и о б н а ру ж е н и и ц елиДля устранения «слепых» зон в ИДРЛС используется методизменения частоты повторения зондирующих импульсов Fn отпачки к пачке, который основан на том, что скорость движениялуча ДН при сканировании обеспечивает прием нескольких пачек(от 4 до 8 ) зондирующих импульсов, отраженных от цели в течении времени ее облучения. Следовательно запас времени позволяетоблучить цель пачками с различной Fn. Частота повторения импульсов в пачках выбирается таким образом, чтобы «слепые» зоныприсущие одной пачке, были свободными для другой.В режиме ВЧПИ изменение Fn приводит к смещению «слепых» зон по дальности вследствие изменения моментов времени, втечении которых излучаются зондирующие импульсы (рис. 4.2.1).Рис.
4.2.1.Необходимое для устранения «слепых» зон количество частотповторения зависит от скважности зондирующих сигналов и оттребуемого участка дальности, свободного от «слепых» зон. Какправило для устранения всех «слепых» зон достаточно 3-5 пачек сразличным значением Fn. В режиме СЧПИ количество частот повторения больше (5-8), что обусловлено необходимостью устранения «слепых» зон не только по дальности, но и по скорости(частоте). Механизм устранения последних основан на том, что если истинная доплеровская частота цели Fw >Fn, а наблюдаемаячастота Рдн такова, что сигнал цели попадает в область спектра,соответствующую отражениям по главному лучу ДН (рис.
4.2.2),то при изменении частоты повторения изменяется наблюдаемаядоплеровская частота и цель выходит из «слепой» зоны.Положение зоны фильтрации па частотной оси также изменяется при смене частот повторения, обеспечивая тем самым обнаружение целей вне зоны отражений от земли по главному лучуДН. Однако, если цель попавшая в «слепую» зону является малоскоростной, то есть Ffl4<Fn, то она не выходит из «слепой» зоныпри изменении частоты повторения. Следует отметить, что дляустранения «слепых» зон по скорости требуется изменение Fn вотносительно широких пределах (например в диапазоне 20-40кГц), а для обнаружения цели она должна одновременно находиться и в свободной зоне по дальности, и в свободной зоне поскорости.4.2.2.
И з м е р е н и е д о п л е р о в с к о й ч а с т о т ыи в ре м е н и зад е рж к иСИГНАЛА ЦЕЛИФормирование первичных измерений дальности Да и скоростиVH обнаруженной цели основано на возможности инструментального контроля времени задержки отражённых сигналов и доплеровского сдвига частоты в устройстве обработки сигналов. Оптимальным устройством обработки радиолокационных сигналов являются или согласованные фильтры или корреляционные приемники [17]. Для когерентной пачки импульсов, применяемой вИДРЛС, используются корреляционные устройства с последовательным выполнением операции согласования опорного сигнала ссигналом, отраженным от цели в два этапа.
На первом этапе выполняется согласование во временной области путем стробирования принимаемого сигнала по дальности, а на втором этапе - согласование по доплеровским частотам путем узкополосной фильтрации в наборе доплеровских фильтров. Каждый фильтр настроенна определенное значение доплеровской частоты. Эти фильтрывыполняют роль интеграторов в корреляционном устройстве. Полоса каждого фильтра Д£ф выбирается в соответствии с временемtxn когерентной обработки (временем когерентного накопления) поправилу Af(j,= l/tKH. В современных РЛС она составляет величинуот десятков до сотен Гц.Упрощенная схема оптимального корреляционного устройстваобработки радиолокационных сигналов в типовых ИДРЛС приведена на рис. 4.2.3.
Первый этап обработки сигналов реализуетсяРис. 4.2.3.набором селекторов дальности (СД), на которые в течении каждогопериода повторения поступают стробирующие импульсы от устройства формирования стробов, связанным с синхронизаторомРЛС. Второй этап обработки реализуется в каждом канале дальности набором доплеровских фильтров (Ф), за которыми следуют амплитудные детекторы (АД) и пороговые устройства (ПУ). При превышении уровня порога сигналом с выхода доплеровского фильтрацель считается обнаруженной и в запоминающем устройстве ЦВМей присваивается номер строба дальности, в который попадаетсигнал цели (соответствует «наблюдаемой» задержке отраженногосигнала), и номер «звенящего» доплеровского фильтра (соответствует «наблюдаемой» доплеровской частоте сигнала).
Используя этиданные ЦВМ формирует первичные измерения дальности и скорости цели с учетом устранения соответствующих неоднозначностейизмерения времени задержки и доплеровской частоты сигнала.В зависимости от режима работы и частоты повторения импульсов количество стробирующих каскадов и доплеровскихфильтров может быть различным. Так при ВЧПИ применяетсяодин или два канала стробирования по дальности, потому что зонаоднозначности по дальности не превышает протяженности 2-3стробирующих импульсов, но имеется большое количество доплеровских фильтров, перекрывающих весь возможный диапазон изменения доплеровских частот принимаемых сигналов.
При СЧПИколичество каналов селекции по дальности увеличивается и обычно соответствует скважности сигнала. Количество доплеровскихфильтров в этом режиме меньше, так как зона однозначности подоплеровским частотам не может быть больше частоты повторенияимпульсов.Измерение доплеровской частоты отражённого от цели сигналапроизводится совокупностью доплеровских фильтров расстроенныхотносительно друг друга на частоту Af<Af,j, (рис. 4.2.4). Частотанастройки i-ro фильтрагде ia$ - частота начала зоны фильтрации относительно ближайшей спектральной линии излученного сигнала. Значениезависящее от условий применения РЛС, режима работы и частоты повторения, обеспечиваетразмещение АЧХ фильтров при ВЧПИ в зоне свободной от мешающих отражений от земли (рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
