Автор неизвестен - Сборник научных трудов 3-го международного радиоэлектронного форума прикладная радиоэлектроника - страница 29

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60  61  62  63  64  65  66  67  68  69  70  71  72  73  74  75  76  77  78  79  80  81  82  83  84  85  86  87  88  89  90  91  92  93  94  95  96  97  98  99  100  101  102  103  104  105  106  107  108  109  110  111  112  113  114  115  116  117 

АМПЛИТУДНОЕ МОНОИМПУЛЬСНОЕ ИЗМЕРЕНИЕ НАПРАВЛЕНИЯ ПРИХОДА СИГНАЛА ПРИ ЧАСТОТНО-МНОГОЛУЧЕВОМ ЗОНДИРОВАНИИ ПРОСТРАНСТВА

Багдасарян С.Т., Васильев В.А., Хачатуров В.Р. ГП МО Украины «НИИ РЭТ», Харьковский университет Воздушных Сил им. И. Кожедуба 61166, Харьков, ул. Сумская 77/79, тел. (057) 704-96-07, E-mail: vasvadan@mail.ru The synthesis of algorithms of multichannel angular nontracking meters and results of analysis of parameters of their accuracy are given with reference to radio engineering systems with the frequency-multibeam sensing of space. It is shown, that use of redundant information of reception channels with near-omnidirectional characteristics allows to measure an angle of signal arrival at the fixed and rotatable antenna, and increases accuracy of its measurement.

1

0.5

0

В настоящее время находят применение различные радиотехнические системы с частотно-многолучевыми (ЧМ) антеннами. Каждому лучу соответствует своя частота из­лучения и приема. Известно, что вследствие зависимости эффективной площади цели от частоты ее облучения отраженные сигналы в смежных частотных каналах приема имеют случайные и независимые амплитуды и фазы [1,3]. Моноимпульсные (многоканальные) методы измерения направления прихода таких сигналов , исследованы недостаточно. Их теория и техника нуждается в развитии.

Известен метод определения высоты цели в РЛС с ЧМ антенной решеткой (АР) за счет излучения импульсов различных частот и приема отраженных сигналов отдельными каналами [2]. Однако в [2] отсутствуют сведения об операциях совместной обработки сигналов. Подобная обработка (сравнение) сигналов, принятых линейной в вертикальной плоскости ЧМ АР при ее вращении по азимуту, описана в [3]. Здесь угол места (высота) цели определяется путем сравнения длительностей сигналов (пачек импульсов), приня­тых двумя смежными лучами. Такой метод определения угла места цели, как разновид­ность амплитудного моноимпульсного, является сравнительно простым. Но среднеквад-ратические ошибки измерения угла места цели получаются большими - 0,3... 0,15 ши­рины луча на дальностях 50...100 км. Кроме того, при неподвижной АР исключается возможность измерения угла места цели. Все это приводит к необходимости разработки новых многоканальных измерителей, использующих ЧМ АР.

Цель - разработка и анализ алгоритмов амплитудных многоканальных измерителей направления прихода сигнала при ЧМ зондировании пространства.

Оценивание направления прихода сигнала при ЧМ зондировании простран­ства. Пусть в режимах излучения и приема антенная решетка формирует две частотно-разнесенные в пространстве характеристики направленности (ХН) /1(а) и /2(а) (рис. 1).

Значения а указаны в долях ширины луча. От­раженные на разных частотах сигналы отлича­ются по интенсивности и имеют независимые и случайные амплитудные множители и началь­ные фазы [1]. Плотности распределения на­чальных фаз сигналов задаются равномерными на интервале (0,2 п), а амплитудных множите -лей - релеевскими. Тогда логарифм отношения правдоподобия (ОП) 1п / = 1п /1 + 1п /2 определя­ется через аналогичные статистики каналов

01

7

Л

1

1

V

Л-

\

\

f20(0^

f2(a

 

/

/

1

1

1

1

\

V

\

\

fi(a /

у-

 

 

 

 

 

__"

•ч

-2

0

Рис.1

1

2

приема [1]

i 2

'1,2

J 71,2 (t) X   (t) dt

(1)

CO

N

0

СРРСН'2008

1-ч.1 - 173где \Z\2\ ~ м°ДУльные значения весовых (корреляционных) интегралов временной обра­ботки первого и второго каналов; 7, 2 (?) - комплексные амплитуды колебаний, прини­маемых первым и вторым каналами; X (?) - комплексная амплитуда ожидаемого сигнала; N0 - спектральная плотность мощности внутреннего шума.

С учетом (1) и дополнения выражения ОП до квадрата суммы оценка направления прихода сигнала определяется из уравнения правдоподобия [4]

й [ 1>| • /,(а) + |1 2| /2(а)|/йа = 0   при а = а у. (2)

В окрестности направления настройки смежных лучей а = а0) = 0 характеристики /,(а) и /2 (а) представим первыми тремя членами ряда Тейлора. Используя это в (2), находим алгоритм синтеза дискриминатора в виде [4]

А л 1 = 1п(|     - 1п(| 12|) (3)

или

А, = -1211 +121). (4) При регулярности измерения направления прихода ас сигналов с фиксированными амплитудными множителями Ьс, и Ьс2 в (4) и (5) модульные значения Ц и |12 можно

заменить их сигнальными составляющими |112| и |1с1^| = Ьс12 д0 (ас), где q0 - пара­метр обнаружения для одного канала при /12 (ас) = 1. Тогда из (4) при Ьс1 = Ьс2 и ас = 0

получим несмещенное значение нуля ДХ. Если Ьс1 ф Ьс2 и ас = 0, выходные эффекты дискриминаторов А5л1 ф 0 , А51 ф 0, т.е. оценка является смещенной. Величина смещения зависит от соотношения интенсивностей сигналов и часто оказывается превалирующей ошибкой. Так, для Ьс2 / Ьс1 = 4 и Ьс2 / Ьс1= 10 величина смещения соответственно состав­ляет 0,24 и 0,36 ширины луча.

Алгоритмы несмещенной оценки. Получаются с использованием избыточной информации, которая формируется в результате дополнительного введения в состав из­мерителя угла двух антенно-приемных каналов со слабонаправленными и частотно-разнесенными в пространстве характеристиками /ю(а) и /20(а) (рис. 1). Эти антенно-

приемные каналы позволяют по аналогии (1) вычислить достаточные статистики |1ю| и 12^ . Заменяя в (3) и (4) Ц нормированной статистикой Ц/| 1ю|, а |12 - статистикой 12/1201, получим:

А л   = 1П(| 11 ю|) - 1П(| 12\/\ 120 |) , (5)

А   =(Щ 1ю\ -12/120Ц\ 1101 +12И1201) (6)

Несмещенную оценку ар можно также определить на основе использования двух смещенных, в общем случае, оценок и 10 . Оценка находится согласно (4) по вы­ходу дискриминатора с остронаправленными /1(а) и /2(а), а оценка а10 - по выходу дискриминатора

А2 =( 110 -1)/(110 +1120 )| (7) со слабонаправленными /10 ( ) и /20 ( ) характеристиками.

На рис. 2 согласно (4) и (7) приведены несмещенные А1 = А^а), А2 = А2(а) и сме­щенные А1 = А1 (а), А2 2 (а) с2/Ьс1= 4) дискриминаторные характеристики. Они отличаются по крутизне, ширине рабочего участка и величине смещения. Направление прихода сигнала аС1 обозначено стрелкой. В случае равенства интенсивностей сигналов

разных частот (Ьс1 /Ьс2 =1) оценки ау и ау0 определяются по несмещенным ДХ А1(а),

СРРСН'2008

1-ч.1 - 174

0.8 0.4

0

-0.4 -0.8

А1(а)

А 2(а)

А1 А2

а 2 •­I

А1

А2

*-с1

/

' (а)

-0.56

-0.28

0

Рис. 2

0.28

0.7

А2(а). Если  ЬС1С2 ф 1, то оценки у = 1   и    у0 2   определяются по

выходным эффектам  А1   и  А2 сме­щенных ДХ (рис.2). Оценки а1 и а 2 не совпадают и существенно отлича­ются от направления прихода сигнала

С1 . Однако, используя 1 и 2 , а также эталонные несмещенные ДХ А1(а) и А2(а), в линейном прибли-

жении можно найти несмещенную оценку [5]

'       ' '

а р = а1 +    2). (8)

Анализ эффективности алгоритмов (3)...(8). Проводится по величине средне-квадратической ошибки (СКО) или полной ошибки, включающей СКО и смещение асм , оценивания направления прихода сигнала в пределах всего рабочего участка ДХ. Анали­тический расчет ошибок при этом усложняется, поэтому они определяются по результа­там математического моделирования. Последнее проводилось для измерителей с линей­ными АР, излучатели которых размещены с постоянным шагом й = Л/2 . Остронаправ­ленные ХН формируются при числе излучателей М = 63, а слабонаправленные - при

Мсн = 7...15. Параметр обнаружения #0 = 38 для остронаправленных и #01= 19 - для сла­бонаправленных характеристик.

На рис. 3 приведены зависимости СКО оценки от направления прихода сигнала для алгоритмов (4), (5) и (6) при М = 63, Мсн = 15 и Ьс1 = Ьс2 =1. Имеет место некоторое увеличение СКО а л и а алгоритмов с нормированием статистик (5), (6) относительно

0.16

0.12

0.08

0.04

 

ал

Ьс2/ Ьс1 = 1 _ М - {.Ъ _

 

1*"/

 

 

Мсн =

= 15

 

 

 

">.»

 

 

 

 

 

 

»           ««.

•••»»«♦"»*•

0* ~*

 

-06

-04

-02

0

Рис. 3

02

04 06

0.16

0.12

0.08

0.04

0 -06

1 V % / Ч /

 

 

 

Ьс2/

_м =

Ьс1 =4

63

Ж

 

 

 

М сн

=15

«л

 

 

 

Страницы:
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  21  22  23  24  25  26  27  28  29  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  41  42  43  44  45  46  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60  61  62  63  64  65  66  67  68  69  70  71  72  73  74  75  76  77  78  79  80  81  82  83  84  85  86  87  88  89  90  91  92  93  94  95  96  97  98  99  100  101  102  103  104  105  106  107  108  109  110  111  112  113  114  115  116  117 


Похожие статьи

Автор неизвестен - 13 самых важных уроков библии

Автор неизвестен - Беседы на книгу бытие

Автор неизвестен - Беседы на шестоднев

Автор неизвестен - Богословие

Автор неизвестен - Божественность христа