Радиолокационные измерители дальности и скорости by Саблин В. Н. (z-lib.org) (852905), страница 46
Текст из файла (страница 46)
Частотасигнала на выходе приемника (после гетеродинирования) сдвинутаотносительно номинального значения промежуточной частотыW “f o“*ro на величину Fw , т.е.^Прм1=г^ц1“^ГОВ=^Пр^”^дц-(4.2.10)При излучении второй пачки импульсов f H3^ = f 0-St. Несущая частота принимаемого сигнала ^ ^ и з л г ^ з Н ^ д ц , где т3=2Д/со - время задержки сигнала при распространении до дели и обратно.Частота гетеродина также изменяется по линейному законуfr2 =fro-St, поэтому ЛЧМ на выходе приемника устраняется иfnpM2=f42-fr2=fnp+ST3+*W(4.2.11)Таким образом, сдвиг частоты сигнала при приеме измерительной пачки обусловлен двумя эффектами: во-первых, доплеровским сдвигом частоты Fдц= 2 Ус6А при взаимном движении цели иистребителя; во-вторых, сдвигом частоты Affl“ Sx3, вследствие задержки принимаемого сигнала относительно излучаемого.
Поэтому при приёме пачки в режиме обнаружения происходит измерение доплеровской частоты принимаемого сигнала F ^ , а при приеме измерительной пачки суммарного сдвига частоты Afi=Affl+Fw.Затем вычисляется однозначная дальность до цели по формуле_ c0(Afz -F w)2S(4.2.12)Согласно полученному выражению точность измерения дальности методом ЛЧМ зависит от точности измерения частотныхсмещений Af£ и Fw , а также от стабильности изменения крутизнынесущей. Полагая точность измерения Af£ и Fw одинаковыми получим, что дисперсия ошибки измерения дальности при точномвыдерживании крутизны изменения частоты определяется соотношением__ c0DfОд =2S2(4 .2 .1 3 )где Df - дисперсия оценки доплеровского смещения частоты.Техническая реализация процедуры измерения дальностиосуществляется путем вычитания частот настройки фильтров, вкоторых произошло обнаружение сигнала цели по первой и второйпачкам импульсов.
В первом такте, когда используется пачка импульсов без ЛЧМ, обнаружение цели осуществляется в некоторомдоплеровском фильтре, настроенном на частоту Гдц, а во второмтакте измерения при включенной ЛЧМ сигнал цели обнаруживается в фильтре, настроенном на частоту Afr (рис. 4.2.9). Этотфильтр расположен правее предыдущего на величину сдвига, равного Мд (если несущая частота при включении ЛЧМ увеличивается, а не уменьшается, как в рассмотренном примере, то фильтрбудет расположен левее). Бели доплеровскую частоту цели на первом такте определить по номеру фильтра Кф1, то на втором тактеномер фильтра обнаружения N4,2 окажется больше чем N,^.Очевидно, что разность номеров этих фильтров определяет дальномерную частотуДОфа-Иф!) М = М д ,(4 .2 .1 4 )где Af - расстояние между соседними фильтрами по частоте.
Тогдадальность до цели можно определить по формулеД = Co(N«>2 - ^ A f .2S(4.2.15)Представленный способ имеет недостаток, заключающийся втом, что измерение расстояния до дели становится дискретным.Величина дискрета АДд^ соответствует разности номеров фильтров, равной единицеД Д лчм =^.(4.2.16)Например, при Af=200 Гц и S=5 М гц/с, получаем АДЛЧМ= 6 км. Этодостаточно большая дискретность может быть допустимой лишь врежиме обзора для получения информации о расположении целейпо дальности.Из (4.2.13) и (4.2.16) следует, что повысить точность измерения дальности методом ЛЧМ можно увеличивая крутизну S изменения частоты.
Однако величина S не может быть выбрана большой. Основным ограничением при увеличении S является требование, чтобы максимальное значение Afz не превысило диапазонаизмерений частоты набором доплеровских фильтров.Другим недостатком описанного метода является возникновение неопределенности в измерении расстояния, если в пределыстроба селекции по дальности вследствие неоднозначности попадутсигналы от нескольких целей, хотя и имеющие различные скорости (различные доплеровские частоты). В этом случае в наборе доплеровских фильтров на первом и втором тактах появляется неодин «звенящий» фильтр, а несколько.
В результате возникает неопределенность в измерении расстояний из-за ряда ложных сочетаний частот, определенных на первом и втором тактах, но относящихся к различным целям. Например, если в главном луче диаграммы направленности антенны находятся две цели, попадающиев один канал стробирования по дальности, то на первом такте безЛЧМ будут измерены доплеровские частоты первой ¥АЦ\ и второйРдц1 цели.
При использовании ЛЧМ соответственно Afzl=Affli+FOTiи Afsa-Af^+Fjpfl. При вычислении дальномерных частот возможны четыре сочетания Af1 1 =Afi 1 -F;wl, A f^ - A f n - F ^ , Af21 =Afr2-F;wi,Af22=Af12 -Гдц2 - Причем только значения A f^n Af22 соответствуютД1Д1 и Afjg, поэтому вычисление дальностей по разностям Afn иAf22 даёт истинные оценки Д! и Д2, а по разностям Af12 и Af21 ложные.Для устранения этого недостатка применяют несколько дополнительных тактов работы с ЛЧМ несущей частоты импульсов в286пачке, но другими значениями крутизны изменения частоты (рис.4.2.10).В рассмотренном примере достаточно еще одного такта с крутизной ЛЧМ равной S' [10].
В результате изменения крутизны изменяются значения дальномерных частот М д1 и Мд2, поэтому изменятся значения суммарных частот Af^ и AfI2, измеренных наэтом такте. В результате совместной обработки с результатами измерения частот на такте без ЛЧМ будут также получены четыреразности A fu', Af12', Af21', Af22' и вычислены соответствующиедальности с учетом крутизны S'. Дальности, определенные по разностям Afn ' и Af22' равны истинным значениям Дх и Д2. Такимобразом сравнение результатов измерения дальности на двух тактах с ЛЧМ позволяет отбросить ложные значения.4.2.4. И зм ерение дальностии скорости методом переборачастот повторенияМетод перебора частот повторения используется для однозначного измерения дальности и скорости целей в режиме СЧПИ. Описанный выше метод однозначного измерения дальности с использованием ЛЧМ излучаемого сигнала не позволяет устранять, присущую режиму с СЧПИ неоднозначность измерения скорости цели.
При работе с ВЧПИ метод перебора частот повторения используется редко, так как вследствие малой скважности сигнала высока вероятность попадания отраженного сигнала в «слепую» зонупо дальности при изменении частоты повторения.При применении режима излучения с СЧПИ непосредственноизмеренными могут быть только неоднозначные (наблюдаемые)время задержки и доплеровская частота. Тем не менее эти значе-ния, измеренные на различных частотах повторения, позволяютоднозначно оценить дальность до цели. Следует отметить, что впроцессе перебора частот повторения можно однозначно оценитьдальность и скорость используя разные приёмы. Наиболее простыми из них являются описанный ниже приём, связанный с вычислением коэффициента неоднозначности, и приём, основанныйна использовании нониусного способа, рассмотренный в следующем параграфе.Для устранение неоднозначности по дальности последовательно излучаются, как минимум, две пачки импульсов.
Частоты повторения импульсов в пачках Fnl и Fn2 выбираются исходя из базовой частоты повторения Fn0, обеспечивающей однозначное измерение расстояний в пределах всего возможного диапазона измерения дальностей Дтах, т.е.Еио^соДад^х).(4.2.17)Значения Fnl и F ^ не являются кратными и связаны отношениемцелых чиселFni=niFn0;Fn2=n2Fno,(4.2.18)где nj, n2 - целые числа, которые не имеют общего делителя.При приеме отраженных сигналов для каждой пачки измеряется наблюдаемое время задержки тзн1 и тзн2 (рис.
4.2.11,а). Зависимость изменениянаблюдаемых задержек x3Hi и тзн2 для двухчастот повторения от истинной задержки т3показана на рис.4.2.11,6).Из рис. 4.2.11 видно, что по результатам двух измерений наблюдаемых задержек сигнала для истинной задержки можно составить два уравненият3=тТп1+тЗН1 ,(4.2.19)т3=11Тп2-^^зн2>(4.2.20)где ш и п - количество целых периодов повторения импульсовTnl= l /F ni и Тп2=1 /Fn2 , попадающих в пределы интервала истинной задержки т3.Если умножить обе части равенств (4.2.19) и (4.2.20) на с0/2,то получим аналогичные соотношения для истинной дальностицелиД = т ДДодн1+ Дн1 >Д=пДЦода2+Дн2»(4.2.21)(4.2.22)где АДода^СоТщ/2 и АДодаг^СоТпг/ 2 “ интервалы однозначногоизмерения дальности при использовании первой и второй пачекимпульсов; Д„1 и ДН2 - наблюдаемые дальности, связанные с измеренными значениями т8Н| и тЭН2 соотношениями: ДН1= сотзн1/ 2 >Дн2=с0тзн2/2вВ общем случае система уравнений (4.2.21), (4.2.22) обычнымалгебраическим методом не решается, так как на два уравненияимеется три неизвестных: m, п и Д (следует отметить, что приувеличении количества уравнений число неизвестных всегда будетна единицу больше).
Один из вариантов решения заключается впрямом переборе значений т и п начиная от ш=0 и п—О до m =njrlи пв п2-1. При некотором сочетании коэффициентов неоднозначности m и п результирующая величина Д оказывается одинаковой.Это и есть решение системы уравнений для расстояния Д при измеренных величинах Дн1 и Дн2.Рассмотрим пример определения однозначного расстояния доцели методом перебора т и п . Предположим, что выбраны некратные частоты повторения импульсов Fnl=15 кГц, и Fn2=18,7кГц.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
