Радиолокационные измерители дальности и скорости by Саблин В. Н. (z-lib.org) (852905), страница 53
Текст из файла (страница 53)
5.2.5.компенсируется как собственное ускорение носителя, так и ускорение обусловленное вращением линии визирования цели, то эффект от компенсации зависит от величины суммарного ускорения со^Д - ан. Если значение этогосуммарного ускорения велико, то эффект от компенсации будетсущественный, если мало - незначительный. Для самолётных РЛСмаксимальное поперечное ускорение может достигать 5 g, а ускорение, обусловленное вращением линии визирования при пролетецели на расстоянии 50Q-1500 м, как следует из рис.
5.2.3, достигает 25-50 g. На этих участках полета при использовании комплексного измерителя всегда будет иметь место существенноеснижение ошибки оценивания дальности.При движении объектов на расстоянии > 3 -5 км преимуществакомплексного измерителя будет незначительно. Более того, в зависимости от знаков составляющих в сумме (со ^Д - ан) в комплекс-Рис. 5.2.6.номизмерителевозможныдаженесколькобольшие ошибки оценивания, чем вавтономном измерителе.На рис. 5.2.6приведена схемакомплексного следящего измерителя, на вход которого поступает реальный радиосигнал, и которая получена из схемы рис.
6.2.1 по методике, приведенной в §1.5. На рис. 5.2.6 обозначено: ВД - временной дискриминатор; ГОС - генератор опорного сигнала, Б д (В /м ) - крутизна дискриминационной характеристики ВД.б.З. КОМПЛЕКСНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ СПЕРЕКРЕСТНОЙ СВЯЗЬЮ ПО ОЦЕНКЕ ДАЛЬНОСТИ И СКОМПЕНСАЦИЕЙ ЧАСТИ ДИНАМИЧЕСКИХ ВОЗМУЩЕНИЙЕсли для синтеза комплексного измерителя дальности с компенсацией динамического возмущения необходима была толькоинформация о aH(t) ит° для синтеза комплексного измерителя скорости с компенсацией тех же динамических возмущений,как следует из (5.1.9), нужна дополнительная информация одальности до цели. Конечно, формально можно было бы поступитьтакже, как и в §5.2, положив, что такая информация поступает отнекоторого ДКС.
Однако в РЛС таким ДКС является не что иноекак измеритель дальности. А так как настоящая книга посвященаизмерителям дальности и скорости, то более логично рассмотретьсовместную работу двух измерителей (дальности и скорости. Приэтом будем полагать, что в качестве измерителя дальности используется комплексный измеритель, рассмотренный в предыдущемразделе, а формируемая им оценка дальности Д используется вкомплексном измерителе скорости.
Блок-схема такого взаимодействия приведена на рис. 5.3.1. Оценка скорости в такой системевыдается потребителю с комплексного измерителя скорости. В измерителе дальности также формируется оценка скорости (см. рис.5.2.6), однако точность этой оценки хуж е, чем в комплексном измерителе скорости. Объясняется это тем, что в этом случае оценкаскорости формируется из сиг<нала с выхода дискриминатоКомплексныйизмеритель\?ра дальности в результате индальноститегрирования, что приводит кz{t )возрастанию ош ибок. ЗамеUтим, что на рис. 5.3.1 подКомплексный измеритель V .входным сигналом z(t) понискоростимается радиосигнал (5.1.10).Так как оценка дальностиРис. 5.3.1.Д формируется автономнымизмерителем, то при синтезе комплексного измерителя скоростиона может считаться известной функцией, также как и функцииaH(t), ©OT(t). Поэтому синтез комплексного измерителя скоростиможно проводить отдельно от синтеза измерителя дальности.
Далее, так же как и в §6 .2, полагая точность измерения скоростидостаточно высокой, заменяем задачу синтеза нелинейного измерителя при наблюдениях (5.1.10) на линеаризованную задачу синтеза при эквивалентном наблюдении (5.1.14) и априорном уравнении (5.1.9), описывающем изменение скорости. В результате синтеза получаем следующие уравнения для оценивания скоростиV= a>L4-aH+к = D/G„>v;Рис. 5.3.2.K (zv( t ) - V ) ;(5 .3 .1 )D = Gfl-D 2/GKiV(5 .3 .2 )Схема измерителя скорости,описываемого уравнением (5.3.1)приведена на рис. 5.3.2.
Данныйизмеритель представляет собойследящую систему с астатизмомпервого порядка, в котором компенсируются собственное ускорение носителя вдоль линии визирования цели aH(t) и составляющая©L(^)A(t),обусловленнаявращением линии визирования.
В установившемся режиме коэффициент усиления следящей системы постоянный, а его оптимальное значение определяется какк уст -При точно известной дальности, т.е. при Д=Д, динамическимвозмущением для следящей системы рис. 5.3.2 является толькоускорение цели, поэтому и оптимальное значение коэффициентаусиления определяется только интенсивностью ускорения цели,которая характеризуется параметром GA, и спектральной плотностью GH>V аддитивного шума.На рис.
5 .3.3,а приведены графики динамических ошибок вавтономном измерителе скорости, схема которого соответствуетсхеме рис. 5.3.2 при ©лв^О, при пролете цели над неподвижнойРЛС (рис. 5.2.2). На рис. 5.3.3,б приведены аналогичные зависимости в комплексном измерителе скорости с компенсацией уско-рения, обусловленного вращением линии визирования цели, длятех же тактических ситуаций и при GA=2000 mV 3, GHfV= l mV 1(Кус<г“ 44,7 с 1).Как видно из приведенных зависимостей, в комплексном измерителе динамическая ошибка более чем в 100 раз меньше, чем вавтономном измерителе.
Более того, если учесть конечность апертуры дискриминатора реального следящего измерителя скорости,то в автономном измерителе будет наблюдаться срыв слежения поскорости.Уменьшить ошибку измерения в автономном измерителе можно увеличив астатизм следящей системы. Как было отмечено в§3.6, при построении измерителей скорости часто используютсяследящие системы с астатизмом второго порядка.
Автономный измеритель скорости с астатизмом второго порядка описываетсяуравнениямиV =a+K1( z v( t ) - V ) ;4 = K2( z v( t ) - V ) ,(5.3.3)(5.3.4)где Ki, к2 - коэффициенты усиления следящей системы.Формально такой измеритель может быть получен в результате решения задачи синтеза применительно к следующей моделиописания скорости сближенияV = а;а = £(t),(5.3.5)где £(t) - гауссовский белый шум с нулевым математическим ожиданием и спектральной плотностью Gv.При такой модели информационного процесса оптимальныезначения коэффициентов усиления в (5.3.3), (5.3.4) описываютсяуравнениями (5.2.3), в которых следует положить ©OT= 0, Gfl-»GV,В отличие от следящей системы с астатизмом первого порядка, в следящей системе с астатизмом второго порядка проводитсяоценка ускорения вдоль линии визирования цели, которая используется в контуре оценки скорости сближения.
Это приводит куменьшению динамической ошибки. Для оценки такого эффекта,на рис. 5.3.4 приведены динамические ошибки слежения в автономном измерителе скорости с астатизмом второго порядка придвижении цели и РЛС в соответствии со схемой рис. 5.2.2.Для корректного сопоставления динамических ошибок коэффициенты усиления Kj, к2 в (5.3.3), (5.3.4) выбирались таким образом, чтобы полосы пропускания двух измерителей (с астатизмомпервого и второго порядков) были одинаковыми ( k ^ ^ I c*1,^уст^^ЗЗе 2).Как следует из графиков,h-500мвследящейсистеме с астатиз/мом второго порядка динамическая ошибка уменьшилась в5 раз по сравнению с аналогичной ошибкой в системе састатизмом первого порядка.Однако она, все же, остаетсясущественно больше, чем вкомплексном измерителе скорости. В комплексном измерителе скорости также можноРис.
5.3.4.использовать следящую систему с астатизмом второго порядка. Синтез такого измерителя проводится в предположении омодели изменения скорости видаV = юлвД+ аг = ЮдзД+ аца н»(6 .3 .6 )Для линеаризованной модели наблюдений (5.1.14), оптимальный комплексный измеритель описывается соотношениями(5.3.7)(5.3.8)£ц = K2(zv( t ) - V ) ;Ki = Dn /GH,v;*2 = d 12/ g „iV;Du = 2D12 - Dix/ g „ v; D12 = D22 - DUD12/G„ v ; (5.3.9)D 22 = G v “ D 12/ G h, v •Линеаризованная схеме комплексного измерителя с астатизмом второго порядка приведена на рис.
5.3.5.В установившемся режиме коэффициенты усиления следящегоизмерителя постоянны, а их оптимальные значения получаютсяиз решения системы уравнений (5.3.9) и равныKi1 у ст=V2VGv/(H,Vк 2уст-y/G v / G H,v •Комплексный следящий измеритель скорости с астатизмомвторого порядка имеет лучшие точностные характеристики придвижении цели с изменяющимся во времени ускорением или наличием у цели «рывков» ( а ц * 0 ).Эффект от компенсацииДдинамического возмущения,обусловленного вращениемI—» Xлинии визирования цели, вкомплексномизмерителе,> г { 3 - ^ р [ У приведенном на рис. 5.3.5,примерно такой же, что и ванизмерителе, схема которогоприведена на рис.
5.3.2:максимальнаядинамичесРис. 5.3.5.кая ошибка измерения скорости составляет - 0,0002 м /с.Переход от линеаризованных схем (рис. 5.3.2 и 5.3.5) к реальным схемам, в которых в соответствующих дискриминаторахобрабатывается радиосигнал, выполняется по методике, приведенной в §1.5. Не останавливаясь, для краткости, на каждой такойсхеме, приведем лишь конкретизацию обобщенной схемы комплексного измерителя дальности и скорости (рис. 5.3 .1), в которойдля оценки дальности и скорости используются следящие системыс астатизмом второго порядка и компенсируются динамическиевозмущения, обусловленные вращением линии визирования цели.На рис. 5.3.6 обозначено: ВД - временной дискриминатор; ЧД- частотный дискриминатор; ГОС - генератор опорного сигналаJ*шззоРис.
5.3.6.дальномерного и скоростного каналов; 8Д>Д - крутизна дискриминационной характеристики временного дискриминатора; вд у крутизна дискриминационной характеристики частотного дискриминатора.5.4. КОМПЛЕКСНЫЙИЗМЕРИТЕЛЬДАЛЬНОСТИИСКОРОСТИСПЕРЕКРЕСТНЫМИСВЯЗЯМИПООЦЕНКАМКООРДИНАТВ схеме комплексного измерителя, приведенной на рис. 5.3.6формируется две оценки скорости: V - в измерителе скорости; V- в измерителе дальности.
Выше отмечалось, что точности этихоценок, как правило, существенно различаются: точность оценкиV выше, чем точность оценки V Тогда естественно возникаетмысль об использовании точной оценки V , формируемой в каналеслежения за скоростью, в канале слежения за дальностью вместоV. Такой комплексный измеритель действительно можно построить (рис. 5.4.1) и его будем называть к о м п л е к с н ы м и з м ер и т ел емд а л ьн о ст и и с к о р о с т и с п е р е к р е с т н ы м и с в я з я м и п о о ц е н к а м к о о р дин ат , так как в нем в измеритель скорости вводится оценкадальности, а в измеритель дальности вводится оценка скорости,формируемая в измерителе скорости.Измеритель дальностиГОС*LГ* ВД* X№)«->z(t)Измеритель скорости4^1ЧД^ к1,у/Бд,у |-ИЗ)—м%>—» 4-Щ~4K2 .T /Sff,v~hш—г о с * -1Рис. 5.4.1.Комплексный измеритель дальности и скоростиными связями по оценкам координат синтезируетсящей постановке задачи:1) синтез измерителя скорости проводится такжет.е. с использованием априорной модели (5.3.6),(5.1.14) и известных функций a ^ t), <BOT(t) и fl(t) =с перекрестпри следуюкак и в §5.3,наблюденийуравнениясинтезированного измерителя скорости имеют вид (5.3.7)-(5.3.9);2) синтез измерителя дальности проводится при априорноймодели изменения дальности'(5.4.1)A -v (t)+ ?,(t),где V(t) полагается известной функцией времени, равной V , формируемой в измерителе скорости, a £fl(t) - гауссовский белый шумс нулевым математическим ожиданием и спектральной плотностью Gfl, описывающий флуктуации скорости; модель дальномерных наблюдений описывается соотношением (5.1.13).
Уравнениясинтезированного измерителя дальности имеют вид:Д = V + к1)Д(гд - Д);к1,д = ®д/^и,д»(5.4.2)Од=Од- Бд/вдд,(5.4.3)В установившемся режиме К 1дуст = ^Од/О и>д .Анализ комплексного измерителя дальности и скорости с перекрестными связями по оценкам координат (рис. 5.4.1) целесообразно проводить в два этапа. Общим для этих двух этапов является рассмотрение линеаризованной модели измерителя, описываемой уравнениями (5.3.7}-(5.3.9) и (б.4.2)-{5.4.3) с установившимися значениями коэффициентов усиления. На первом этапе анализа исследуется влияние компенсации динамических возмущений сйдзД и ад на динамическую ошибку измерения скорости в заданных тактических ситуациях.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
