Радиолокационные измерители дальности и скорости by Саблин В. Н. (z-lib.org) (852905), страница 45

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 45)

4.2.4), а при СЧПИ - междудвумя зонами отражений по главному лучу ДН (рис. 4.2.2).Доплеровская частота сигнала цели (однозначная в режимеВЧПИ и неоднозначная - наблюдаемая в режиме СЧПИ) опреде­ляется по частоте настройки доплеровского фильтра, в которомпроизошло обнаружение цели. Однако в зависимости от ширины истепени перекрытия АЧХ фильтров порог обнаружения может од­новременно превышаться в двух или даже трёх соседних допле­ровских фильтрах. Информация о числе одновременно «звеня­щих» фильтров используется для определения помеховой ситуа­ции.

Если это число не превышает порогового значения (например3), то вычисляется либо среднее значение доплеровской частотынастройки «звенящих» фильтров либо центр тяжести спектра от­раженного сигнала.Если спектральная составляющая сигнала цели расположенатак, что наблюдаются отсчёты в нескольких фильтрах, то оценкацентра тяжести (первого момента) спектра отраженного сигналапозволяет получить более точное значение доплеровской частоты.Однако этот метод требует измерения амплитуды сигнала цели вфильтрах. На рис.

4.2.5 в качестве примера показано, что в трехсо седних фильтрах с номерами (i- 1 ), i, (i+ 1 ) получены отсчётныезначения амплитуд Ui спектральных составляющих сигнала цели.Из рис. 4.2.5 видно, что ни одно из значений отсчётов U ^, U,,Ui+ 1 не соответствует центральной доплеровской частоте цели *дц*Следовательно, имеется погрешность отсчета доплеровской часто­ты, обусловленная дискретностью настройки доплеровских фильт­ров. В качестве оценки доплеровской частоты в этом случае нахо­дится первый центральный момент - среднее значение (централь­ная частота uq(f))(4.2.1)Рис. 4.2.5.или в развернутом виде:Аср “Uf - i +Uf + Uf+1(4.2.2)Точность оценки доплеровской частоты цели этим методом при­мерно в 2...3 раза выше, чем оценка по номеру фильтра, (то естьот 1/5 до 1/10 от дискретного значения рссстройки доплеровскихфильтров Afe fj-fi_i). Потенциальная точность характеризуетсядисперсией ошибки измерения частоты радиолокационного сигна­лаDf=(5f/q)2,(4.2.3)где 8Г=АТф - разрешающая способность по частоте; q - отношениеэнергии сигнала к спектральной плотности шума, именуемое вдальнейшем отношением сигнал/шум.Если измерение амплитуды отраженного сигнала в фильтрахне производится, то считается, что в фильтрах, в которых превы­шен порог, U i=l, а в остальных фильтрах и*=0.

Тогда выражение(4.2.2) переходит в выражение оценки средней частоты настройки«звенящих фильтров». Например, при превышении сигналом целипорога в фильтрах с номерами i и i+1 получим fcp**=(fi+fi+ 1 )/2 . Вобщем случаеi+n3/fcp= и / п , ,(4.2.4)где i - номер первого фильтра, в котором произошло обнаружениецели; п3 - число подряд «звенящих» фильтров. Точность измере­ния увеличивается при увеличении степени перекрытия фильтров.Измерение времени задержки отраженного сигнала произво­дится с помощью совокупности временных стробов, разнесённыхво времени с определённым сдвигом. О попадании отраженногосигнала в какой-либо строб свидетельствует превышение порога вфильтрах, соответствующих данному каналу стробирования подальности (рис. 4.2.3). Для уменьшения потерь при обнаружениицели из-за дробления отражённого сигнала стробы могут устанав­ливаться с перекрытием.На рис.

4.2.6 представлено положение отражённого от целиимпульса хЮ£П относительно трёх неперекрывающихся стробов^стр!» ^стр2* Тстр3*Наблюдаемая при ВЧПИ и СЧПИ задержка отраженного сиг­нала соответствует временной задержке т„ середины принятогоимпульса тимп относительно начала излучаемого. Для определениятя используются временные задержки хх, т2, т3 середин временныхстробов Тстрх, ^стР2 > Тстрз относительно начала излучаемого импуль­са тизл. Так как разрешение по дальности определяется длительно­стью зондирующего импульса, то стробирующие импульсы имеютту же (или большую) длительность, что и излученный импульс.Поэтому отраженный импульс может попадать в один или двастроба.

При попадании сигнала в один строб в качестве тн, прини­мается задержка середины соответствующего строба. При превы­шении сигналом порога в двух соседних стробах оценка тн произ­водится по формулам, аналогичным формулам (4.2.2), (4.2.4) из­мерения доплеровского сдвига частоты. Например, если отражен­ный импульс располагается в i-м и (i+l)-M стробах и имеется воз­можность измерения амплитуд сигнала в этих стробах, то_и^±Цщ11±1(4.2.5)U f + Ufrtгде ij, xi+ 1 - значения временных положений центров i и i + 1 стро­бов; Uj, Ui+ 1 - амплитуды сигналов на выходах соответствующихстробов. При перекрытии стробов, отражённый сигнал может пре­высить порог более чем в двух стробах.

Тогда при п>2i+nТ, = S/i+n, / 2 и?,(4.2.6)где п - число соседних стробов, в которых сигнал превысил порог.При технической реализации возведение в квадрат амплитуд Ujможет не выполняться.Оценка центра тяжести отраженного импульса дозволяет при­близится к потенциальной точности измерения времени задержки,определяемой выражениемDt=(6T/q)2,(4.2.7)где DT- дисперсия измерения времени задержки; 8т=ти - разреше­ние по задержке. Если измерение амплитуды отраженного сигналане производится, то оценка времени задержки осуществляется новыражению, аналогичному (4.2.4)Тн=Е\/п.(4.2.8)При этом точность измерения увеличивается с увеличением коли­чества применяемых приёмных стробов и степени их перекрытия.При большом количестве перекрывающихся стробов можноопределять положение переднего фронта или среза принятого им­пульса. Последний способ измерения особенно ценен в случаях,когда часть импульса попадает в зону запирания приёмника.

Нарис. 4.2.7 показана зона приёма, перекрытая ш » перекрываю­щимися стробами. Представлены три положения отражённого отцели сигнала тс1, тс2 и т^.При положении tcj только вторая половина импульса распо­ложена в зоне приёма, сигнал превышает порог в первом и во вто­ром стробах приёмника, а в стробах Tc^-T^pm порог не превышен.Тогда за оценку временной задержки центра принятого импульсапримем величинуРис. 4.2.7.1= ^фрЗ “0 >>где Тфрз - временная задержка начала (фронта) третьего строба от­носительно начала зондирующего импульса, которая соответствуетсрезу отраженного импульса тс1; ти - длительность зондирующегоимпульса. При положениитолько первая половина импульсарасположена в зоне приёма. В такой ситуации принятый сигналпревышает порог всего в двух стробах ^crpm-i* Тстрт- Тогда за оцен­ку временной задержки центра принятого импульса примем вели­чину^H3= ^cp(m -2)“l" 0 ,5 т и ,где тср(т .2) - временное положение среза ( т - 2 )-го строба относи­тельно начала зондирующего импульса, которое соответствуетфронту отраженного импульса т^.

При положении принятого им­пульса тс2 весь импульс расположен в зоне приёма. Порог превы­шен в п стробах, начиная с i-ro. Временная задержка центра при­нятого импульса тс2 может быть вычислена через оценки времен­ных задержек как его переднего фронта, так и среза. В первомслучае'Сн2 =^ср(М)+ 0 , 5 ти,а во второмтн2= тфр(1+п+1)‘ 0» 5ти.По измеренному одним из рассмотренных выше способов зна­чению времени задержки при ВЧПИ и СЧПИ можно определитьтолько наблюдаемую (неоднозначную) дальность до целиДн=сотп/2- Устранение неоднозначности производится с помощьюспециальных алгоритмов. Измерение дальности также возможноприменением модуляции зондирующего сигнала (например по не­сущей частоте).

Отраженные сигналы сохраняют введенные зако­ны модуляции, но ее параметры отличаются вследствие задержкисигнала. Измерение дальности осуществляется путем сравненияотраженного и излучаемого в данный момент сигнала, поэтому вобщем случае стробирование приемника не требуется (достаточноодного строба, открывающего приемник в течении времени от од­ного излучаемого импульса до другого).4.2.3.И зм ерен и ед а л ьн о с т и с и сп о л ьзо ван и ем л и ней н ойЧАСТОТНОЙ МОДУЛЯЦИИ ИЗЛУЧАЕМОГО СИГНАЛАНаиболее распространенным методом однозначного измерениядальности в ИДРЛС при работе с ВЧПИ является использованиелинейной частотной модуляции (ЛЧМ) несущей частоты зонди­рующего сигнала в пределах пачки излучаемых импульсов.

Приэтом измерение дальности происходит за счет совместной обработ­ки сигналов, принимаемых после излучения двух пачек.При излучении первой пачки без ЛЧМ несущей РЛС осущесттвляет обнаружение цели. При принятии решения об обнаружениичастота повторения импульсов Fn-B следующей пачке (пачке изме­рения) остается такой же, как и в предыдущей, для исключенияпопадания цели в «слепую» зону по дальности. Несущая частотазондирующего сигнала в пачке изменяется по линейному закону скрутизнойS=AFM/TM4,(4.2.9)где AFM- девиация частоты; Тшч - длительность пачки импульсов.При этом частота гетеродина f г также изменяется в соответствии сизменением несущей.Необходимость обработки сигнала совместно в двух пачкахвызвана тем, что при использовании ЛЧМ сдвиг частоты прини­маемого сигнала в измерительной пачке обусловлен не только егозадержкой относительно излучаемого, но и движением цели.

Рас­смотрим частоту сигнала на выходе приемника для первой и вто­рой пачек импульсов (рис. 4.2.8).В течении первой пачки частота излучаемого сигнала ^ал1 =^о>а частота сигнала, принимаемого от цели при сближении с ней соскоростью Vtf!где Pдцг=,2 УсбД - доплеровская частота.Частота гетеродина равна номинальному значению Гго.

Характеристики

Список файлов книги