Автор неизвестен - Сборник научных трудов 3-го международного радиоэлектронного форума прикладная радиоэлектроника - страница 30

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 

а

\

 

 

 

 

 

\

 

-0.4

-0.2

Ри0с. 4

0.2

0.4 0.6

СКО а1 алгоритма без нормирова­ния (4). Для всех алгоритмов наблю­дается увеличение СКО по краям ра­бочего участка ДХ, что объясняется уменьшением крутизны ДХ и ослаб­лением сигнала АР при излучении и приеме. Для разных интенсивностей сигналов в каналах приема (Ьс1 = 1, Ьс2 = 4) зависимости СКО оценки показаны на рис. 4. Значения СКО особенно малы для а > 0.3, что обу­словлено увеличением интенсивно-стей сигналов, принятых каналами с ХН /2 ( ) и /20 ( ) . Оценка со­гласно (4) в данном случае является смещенной ( см = 0.24, рис.2) и пол­ная ошибка 81 превышает 0,24 ши­рины луча, что намного больше а л и а . С ростом отношения интенсив-

ностей сигналов каналов приема вы­игрыш в точности алгоритмов (5) и (6) увеличивается.

у

СРРСН'2008

1-ч.1 - 175

Алгоритм (8) является эффективным при совпадении знаков направлений прихода сигнала и смещения оценок. Кроме того, оценка ар получена для условия, когда она со­ответствует линейным участкам несмещенных и смещенных ДХ. При больших смещени­ях ДХ последнее условие может нарушаться и привести к увеличению ошибок измере­ния. На рис. 5 показана зависимость полной ошибки измерения е(а) оценки (8): кривая 1

0.6 є(а) 0.4

0.2

Л

1/

 

 

і

* 1

У\

 

 

1

•*?

2

 

 

4 а*

3

-0.8

-0.4

0.4

0.8

для Ьс2/Ьс1=4, а кривая 2 для Ьс2/Ьс1=1. При относительно боль­шом смещении (асм > 0.24) ошибка оценки (8) увеличивается. Область а < 0 с относительно большой ошиб­кой оценивания соответствует нели­нейным участкам смещенных ДХ.

Этот недостаток можно устранить, используя априорную информацию в виде зависимости смещения нуля ДХ А1(а) от известного отношения ин-тенсивностей сигналов. С учетом этого можно изменить интенсивность сигнала одного из каналов приема в к раз и преобразовать ДХ (4) и (7) к виду [5]

-112|/+ Щ/к)    , А2"=(2ю| - |2|/к)/(2ю| + ^/к). (9)

По значениям А1 , А 2   и приведенной выше методике найдем оценки а1 , а2 и

определим смещение результирующей оценки а'с'м =а1 -а2 . Используя аСм, определим отношение интенсивностей сигналов п и найдем результирующую оценку направления прихода сигнала по ДХ

0

Рис.

5

Аі  = ^,| - \Z2\Hv к))Щ + \Z2\Hv к))   . (10)

Алгоритм (10) приближается к (4) при условии равных интенсивностей сигналов. Это позволяет значительно повысить точность результирующей оценки, что подтверждается результатами математического моделирования (рис. 5, кривая 3). Здесь кривая 3 близка к аналогичным кривым (рис.4), полученным для нормированных статистик (7) и (8).

Выводы. 1. Получены новые алгоритмы многоканального неследящего измерения на­правления прихода пространственно-некогерентного сигнала при частотно-многолучевом зондировании пространства и независимых начальных фазах и амплитудах сигналов в кана­лах приема, которые эффективны как при вращении, так и неподвижности АР.

2. Предложены методы существенного ослабления влияния различий интенсивно-стей сигналов в каналах приема на точность измерения угла, которые могут быть реали­зованы дополнительным введением в состав измерителя двух антенно-приемных каналов со слабо направленными характеристиками. Эффективность предложенных методов по­казана на основе расчетов и математического моделирования.

Литература

1. Радиоэлектронные системы: Основы построения и теория. Справочник. Изд. 2-е. - Под ред. Я. Д. Ширмана. - М.: Радиотехника, 2007.

2. Справочник по радиолокации: т4. - Под ред. М. Сколника. - М.: Сов. Радио, 1978.

3. Гриб Д. А., Голованов В.П., Климченко В.Й., та ін. Озброєння та військова техніка РТВ. Побудова РЛС 19Ж6: Навчальній посібник. Частина 1. Х: ХУПС, 2007.

4. Багдасарян С.Т., Хачатуров В.Р., Васильєв В.А. - Многоканальное измерение на­правления прихода сигнала при частотно-многолучевом зондировании пространства. -Х.: Прикладная радиоэлектроника, 2008, том 7, №1.

5. Васильєв В.А. - Поліпшення характеристик пеленгації багатоканальної радіосис­теми при частотно-багатопроменевому зондуванні простору. - Системи озброєння та військова техніка. - Х: ХУПС, 2008, Вип. 1(13) .

СРРСН'2008

І-ч.1 - 176

ИЗМЕРЕНИЕ УГЛОВ МЕСТА МАЛОВЫСОТНЫХ ЦЕЛЕЙ МНОГОЧАСТОТНОЙ МОНОИМПУЛЬСНОЙ РЛС НАД НЕРОВНОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ РАЗДЕЛА

Педенко Ю А. Институт радиофизики и электроники им.Усикова А.Я. Национальной Академии Наук Украины 61085, г.Харьков, ул. ак. Проскуры 12, тел.(057) 720-33-33, E-mail: pedenko@,ire.kharkov.ua; факс (057) 315-21-05 By statistical computer simulation it is learned, that use of monopulse radar at work with three separated frequencies allows considerably, up to several times, to reduce low-altitude tar­get elevation errors at difference of side frequencies no more than 10-20% from central fre­quency.

Введение. Радиолокационное сопровождение маловысотных целей происходит в условиях многолучевого распространения, связанного с отражением радиоволн от по­верхности суши или моря. Многолучёвые сигналы, поступая на вход приёмного устрой­ства РЛС наряду с прямыми сигналами от цели, приводят к ошибкам измерения коорди­нат цели, в частности угла места, а также способствуют срыву автосопровождения цели.

Известно, что в случае преимущественно зеркального характера отражений радио­локационных сигналов от гладкой поверхности величина и знак ошибки углового дис­криминатора РЛС зависит от разности фаз прямого и зеркально отражённого сигналов. В связи с этим, используя для каждого положения цели сигнал ошибки, полученный путём усреднения по нескольким фазам, можно ожидать уменьшения ошибки измерения угла места. Реализовать такое усреднение можно при работе РЛС одновременно на несколь­ких разнесенных рабочих частотах излучения.

При диффузном отражения при работе не нескольких частотах следует ожидать уменьшения корреляции принимаемых сигналов, а следовательно и сигналов ошибки, с увеличением разноса частот РЛС.

В условиях смешанного характера отражения оба этих фактора при соответствую­щем способе формирования сигнала ошибки могут позволить снизить ошибки измерения угла места.

В последние годы вследствие совершенствования усилителей СВЧ появилась воз­можность работы РЛС одновременно на нескольких частотах в полосе частот до 20-30% от центральной рабочей частоты [1]. Это позволяет осуществить многочастотное изме­рение угла места цели на практике.

Настоящая работа ставит своей задачей дать оценку ожидаемого улучшения точно­сти ошибок измерений углов места маловысотных целей при одновременном использо­вании РЛС нескольких рабочих частот .

Методика исследований. Исследования проводились путём численного статисти­ческого моделирования на ЭВМ с использованием модели поля, разработанной нами [2] на основе теории "блестящей" поверхности [3].

На первом этапе вычислялся набор комплексных структур поля в раскрыве верти­кальной эквидистантной линейной решётки, создаваемых имитатором цели, представ­ляющим изотропный источник излучения, расположенным над неровной поверхностью раздела. Вычисление реализаций поля проводилось на трёх равноудалённых частотах с разнесением между крайними частотами 2Af //0 = 4, 8, 12 и 16%. При дальнейшем изло­жении предполагается, что такие величины и характеристики как разность фаз, минимум либо максимум поля, экстремум поля относятся к центральной частоте (либо длине вол­ны).

Исходные данные для моделирования: длина волны //=3,2 см, вертикальный раз­мер решётки - 2,5 м (156 элементов с расстоянием между ними ///2), ширина суммар­ной диаграммы направленности ©05 =17,5 мрад (около 1°), уровень боковых лепестков не

СРРСН'2008

1-ч.1 - 177более минус 31 дБ, высота РЛС над поверхностью раздела 12 м, дистанция 2 км, средне-квадратическое значение угла наклона неровностей поверхности раздела данном слу­чае моря) 0,05 рад, углы места источника излучения £ист = (0,2 - 0,5) ©0 5 .

С целью исследования зависимостей ошибок измерения от разности фаз прямого и зеркального сигналов, фаза отражения от поверхности искусственно задавалась так, что­бы в центре решётки на центральной частоте обеспечить набор разностей А^0= 0, 20,

40.. Л80°. Такой набор при строгом подходе можно было бы получить путём определён­ных вариаций геометрии трассы, например за счёт изменения высоты РЛС, однако это затруднило бы интерпретацию результатов. Следует также учесть, что статистики оши­бок измерения угла места, полученные при некоторой разности фаз А^0, действительны

и при разностях +А^0 + 2пт, где т - любое целое число.

Высоты неровностей поверхности раздела были подобраны так, чтобы для каждой геометрии трассы распространения обеспечить ряд взаимосвязанных пар значений ко­эффициентов диффузного рл /зеркального р отражения: 0,10/0,93, 0,20/0,81, 0,30/0,65, 0,36/0,50. Количество статистически независимых реализаций для каждого сочетания па­раметров трассы и разности фаз было выбрано равным десяти тысячам для каждой из ра­бочих частот.

На втором этапе моделировалось измерение угла места с использованием моно-ипульсного амплитудного суммарного-разностного метода в режиме автосопровожде­ния. Сигнал угловой ошибки формировался в виде суммы действительных частей отно­шений разностных сигналов к суммарным на всех трёх рабочих частотах. Для каждой реализации поля измерение угла места осуществлялось независимо от предшествующих измерений и выполнялось следующим образом: равносигнальная ось антенны РЛС уста­навливалась под углом места 0,5 ©0 5   относительно горизонта, затем в соответствии со

знаком сигнала угловой ошибки моделировалось движение оси до изменения знака сиг­нала ошибки. Угол места равносигнальной оси, при котором сигнал ошибки обращался в ноль, принимался за измеренный угол места цели.

На третьем этапе выполнялась статистическая обработка полученных результатов.

Результаты исследований. Рассмотрим зависимости средних ошибок измерения угла места от разности фаз между прямым и зеркальным сигналами.

Первая особенность этих зависимостей состоит в том, что при увеличении разноса частот наблюдается существенное уменьшение (до нескольких раз) абсолютных значений средних ошибок, особенно в экстремумах поля, при всех использованных при моделиро­вании параметров неровностей поверхности раздела. В минимумах поля это уменьшение ярко выражено во всём диапазоне исследуемых углов места, а в максимуме - при углах места более 0,3 ©05 . Это хорошо видно, например, из рис. 1, а (еист =0,2 ©05) и рис. 2, а

(£ист =0,4 ©0 5), полученных при коэффициенте зеркального отражения 0,5.

Вторая особенность состоит в том, что с ростом разноса частот изменяется моно­тонный характер изменения средних ошибок, присущий одночастотному варианту РЛС, при котором изменение средних ошибок происходит от отрицательных значений в мак­симуме поля (А^0 =0°) к положительным в минимуме (А^0 =180°).

При достаточно большом разносе ошибки измерения в экстремумах поля могут из­менить знак на противоположный. Из рис. 2, а видно, что при угле места 0,4 ©0,5 такая

ситуация наступает в промежутке разноса частот 12 - 16%. При угле места 0,5 ©05 это

происходит раньше, в промежутке 8 - 12%. Анализ полученных зависимостей показыва­ет, что при этом и в остальной области разности фаз наблюдается наименьшее отклоне­ние кривой средних ошибок от нулевой линии.

На рис. 1,б и 2,б приведены среднеквадратические отклонения ошибок в функции разности фаз. Здесь также наблюдается их снижение достигающее нескольких раз по

СРРСН'2008

1-ч.1 - 178

МРФ'2008


 

0.2

 

 

0.1

 

ф

 

 

\

 

 

А

0

 

Ц)

 

 

 

 

 

V

-0.1

 

 

-0.2

 

 

0.1

 

 

 

 

ъ

0

 

а)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

■у.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0 30

60 90 120 Аср(], градусы

150 180

б)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

30

60 90 120 А(р{], градусы

150 180

24Г//о

= 0 % ■ 4%-8%-12 % ■ 16%-

сравнению с одночастотным режимом работы. При этом оно наблюдается при тех же условиях, при которых описано выше снижение средних ошибок.

Наиболее общее представление об эффективности многочастотного режима работы можно получить, используя для анализа зависимости средне­квадратичных    ошибок    £ист от

разноса крайних частот, получен­ных путём усреднения по всему ансамблю разностей фаз между прямым и зеркальным сигналом на интервале 0...2п. Эти зависимости приведены на рис. 3, а-в.

Как видно из графиков, с увеличением коэффициента зеркального отражения эффектив­ность многочастотного режима возрастает. При достаточно больших разносах частот (рис. 3, в, и рис. 4, в) величина ошибок становится практически независимой от величины неровностей поверхности. Начиная с угла места 0,3 ©0 5 уменьшение

среднеквадратичных ошибок составляет 2-5 и более раз.

Выводы. С использованием разработанной ранее модели поля многолучёвого сигнала над взвол­нованной морской поверхностью [2] выполнено статистическое компьютерное моделирование моноимпульсного метода измерения угла места маловысотных целей с использованием суммарно-разностной амплитудной РЛС. Особенность измерений состояла в том, что для формирования сигнала ошибки использовалось усреднение ошибок, полученных на трёх разнесенных рабочих частотах.

Установлено, что работа на трёх частотах позволяет сущест­венно, до нескольких раз, уменьшить ошибки измерения угла места маловысотных целей при разносах между крайними частотами не более 10...20%, освоенными современной техни­кой СВЧ.

Рисунок 1. Ошибки измерения в функции разности фаз при £ист =0,2 ©0 5;

рй = 0,36, р =0,5: а) - средние ошибки; б) - среднеквадратичные отклонения ошибок

0.2

0.1

А

3

-0.1 ^

-0.2

£ 0.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-------

------

 

-Уу£---

.......

.......

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

30

60 90 120 Аср0, градусы

150 180

ад

ь

о

о

30

60     90     120    150 180 Аср0, градусы

Рис. 2. Ошибки измерения в функции разности фаз при £ист =0,4 ©0 5;

рй = 0,36; р5 =0,5: а) - средние ошибки; б) - среднеквадратичные отклонения ошибок; (условные обозначения как на рис. 1)

СРРСН'2008

1-ч.1 - 179

МРФ'2008


 

 

 

а)

 

--

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б)

 

 

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