книги из ГПНТБ / Нестеров К.П. Системы автосопровождения [учебное пособие]

АРТИЛЛЕРИЙСКАЯ РАДИОТЕХНИЧЕСКАЯ ОРДЕНА ОТЕЧЕСТВЕННОЙ ВОЙНЫ

АКАДЕМИЯ СОВЕТСКОЙ АРМИИ имени Маршала Советского Союза ГОВОРОВА Л. А.

К. И. НЕСТЕРОВ, С. Р. ПЕРЕПЕЛКИН, Б. Я. РОМАНОВСКИЙ

С И С Т Е МЫ

АВТОСОПРОВОЖДЕНИЯ

1 9 6 4

Настоящее пособие предназначено для изучения специальных систем автоматики по. курсу «Основы автоматического управле­ ния».

В пособии рассмотрены лишь три, наиболее часто встречаю­ щихся в радиолокационной технике, системы автосопровождения: «Система автоматического измерения угловых координат РЛС с линейным развертыванием луча», «Система автоматического со­ провождения по дальности», «Система автоматического сопровож­ дения моноимпульсной РЛС».

Глава I написана К. П. Нестеровым, глава II — Б. Я. Романов­ ским, глава III — С. Р. Перепелкиным.

2

ГЛАВА I

СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВЫХ КООРДИНАТ РЛС С ЛИНЕЙНЫМ РАЗВЕРТЫВАНИЕМ ЛУЧА

§1.1. Принцип измерения угловых координат

Врадиолокационной технике важное значение имеет задача определения направления на различные подвижные объекты, т. е. задача измерения угловых координат объектовДля измерения

угловых координат обычно используют направленные свойства ан­ тенны.

Так как в настоящее время угловые скорости перемещения объектов велики, то устройства, определяющие угловые координа­ ты, должны быть автоматизированы. Только автоматизированные устройства могут обеспечить высокую точность измерения угловых координат.

Автоматическое определение угловых координат можно осуще­ ствить двумя способами:

—путем последовательного обзора пространства антенной на­ правленного действия и автоматического определения направления на объект по временному запаздыванию отраженного сигнала от объекта относительно некоторого опорного импульса;

—путем непрерывного слежения антенной системой за угло­ вым положением объекта.

Метод, при котором осуществляется автоматическое измерение угловых координат первым способом, иногда называют методом «пачек», а метод, при котором осуществляется измерение угловых координат вторым способом,— методом равносигнальной зоны.

Рассмотрим принцип измерений угловых координат системами, работающими по первому способу, который имеет место в радио­ локационных станциях (РЛС) с линейным развертыванием луча.

Пусть антенна радиолокационной станции осуществляет пе­ риодический обзор пространства узкой диаграммой направленно­ сти (рис. 1.1). Причем скорость вращения антенны Q постоянна. При приеме отраженного сигнала от цели па выходе приемного устройства станции получим сигнал в виде «пачки» импульсов. В момент начала обзора, т. е., когда диаграмма направленности совпадает с направлением ON, вырабатывается опорный импульс начала отсчета. Очевидно, что без учета времени движения зонди-

3

рующего импульса до цели и обратно время задержки середины «пачки» относительно опорного импульса равно

„_ Рч

м— тг ’

где

угловое положение цели относительно опорного направ

ления; й— скорость вращения антенны.

Рис. 1.1

Так как Q=const, то v = ^ 4 и> следовательно, процесс измерения угловых координат цели сводится к измерению временного интервала т,.

Таким образом, информация об угловой координате измеряе­ мого объекта заключена во временном положении «пачки» отра­

а) Измерение интервала времени при помощи счетчика коли­ чества масштабных импульсов, приходящихся па интервал тг Точ­ ность системы при этом будет определяться как ошибкой за счет квантования интервала хи так и возможностью фиксации середи­ ны пачки отраженных импульсов. Такое устройство должно иМеть математическую машину дискретного действия, которая должна реализовать тот или иной метод обработки сигналов, поступающих с выхода радиоприемника для определения середины пачки. Кроме этого, необходимо, чтобы машина была способна хранить доста­ точно большое количество информации о координатах, скоростях

4

и ускорениях нескольких целей и выдавать их текущие или упреж­ денные значения.

б) Измерение интервала времени с использованием следящей системы, которая осуществляет автоматическое слежение за вре­ менным положением пачки.

В системах, осуществляющих измерение временных интерва­ лов, можно выделить две больших группы устройств: устройства, осуществляющие временное дискриминирование и временную фик­ сацию импульсов [10].

Временное дискриминирование осуществляется во временном дискриминаторе, где вырабатывается ошибка рассогласования, пропорциональная временному интервалу Ат между серединой сиг­ нала (рис. 1.2,а) и измерительным импульсом (рис. 1.2,6).

Временная фиксация производится при определении временно­ го положения импульсов, при этом за временное положение им­ пульса сигнала принимается положение условной точки, отыски­ ваемой по определенному правилу. Простейшим примером времен­ ной фиксации может служить определение положения импульса по положению точки пересечения фронта импульса с некоторым заранее определенным уровнем (точка а на рис. 1.3).

При большом уровне шума может оказаться несколько точек пересечения и тогда измерения оказываются неоднозначными. Ме­ тоды фиксации должны исключать неоднозначность в отсчете.

Задача определения временного положения импульсного сиг­ нала связана с вопросами идеального приема сигналов. Обычно на вход приемника подается суммарный сигнал

S

где

s(t)—сигнал известной формы и интенсивности; n{t)— помеха;

т,— истинное значение измеряемого параметра.

Согласно теории идеального приема сигналов при наличии шума [211 задачей идеального приемника, на вход которого посту­ пает смесь сигнала и шума, является возможно полное разруше­ ние ненужной информации, содержащейся в смеси, и сохранение полезной информации о тех параметрах сигнала, которые необхо­ димо измерить. Следовательно, приемник должен определить, ка­ ковы вероятности того или иного значения параметра х при дан­ ной реализации суммарного сигнала z(t), поступающего на вход

(послеопытную) плотность распределения вероятностей измеряе­ мого параметра Рг(х) на основании принятого сигнала z(t) и ап­ риорной (доопытной) плотности распределения вероятностей из­ меряемого параметра Р(х).

Рг(*)=КР(*)Ц*).

Формирование функции правдоподобия является основной опера­

зовать напряжение сигнала, прошедшего через согласованный фильтр и детектор [101.

Рассмотрим некоторые методы временного дискрнминирования. Наиболее часто при дискриминировании производится перемноже­ ние результата взаимодействия сигнала и помехи U(t—x j на из­ мерительный импульс Uc(t — х2) . с последующим интегрированием в пределах периода повторения:

Дискриминирование с помощью двух измерительных импульсов прямоугольной формы. При этом методе дискриминирования в ка­ честве измерительных импульсов используются два импульса, стробирующих функцию правдоподобия (рис. 1.4):

Uвд J L {t- ^ )U c{ l - i 2)dt.

вертикальной линии, разделяющей сигнал на две части с равными площадями под огибающей сигнала в пределах стробирующих им­ пульсов.

В результате перемножения и интегрирования получим зависи­ мость £/в(?=/(Дт), которая будет иметь вид, изображенный на рис. 1.5.

&TfZ)

дискриминатора. Интервал изменения параметра Дт=2Дтт между максимумами дискриминационной характеристики называют апер­ турой.

Дискриминирование с помощью Ь-функции и производной функции правдоподобия. Измеряемый параметр при этом методе

7

зования элементов цифровой техники, в виде числа в двоичной или иной системе исчисления.

Рис. 1.7

В данной следящей Системе решаются две задачи:

—задача преобразования принимаемых сигналов U(t—Xj) к измеряемому параметру х15

—задача сглаживания полученных данных следящей системой. Первая задача решается во временном дискриминаторе, а вто­

рая — последующими элементами следящей системы. Поэтому обычно при анализе следящую систему измерения угловых коор­ динат методом «пачек» представляют в виде последовательного соединения преобразователя 1, превращающего входной сигнал

в функцию Xj(t) и сглаживающей цепи 2 (рис. 1.8).

•Далее приведем анализ автоматического измерения угловых координат на примере следящей системы измерения азимута ме­ тодом «пачек».

§ 1.2. Функциональная схема системы

Функциональная схема одного из возможных вариантов систем автоматического измерения азимута изображена на рис. 1.9.

Рассмотрим прохождение сигнала через основные элементы системы. Эпюры сигналов, действующих на выходе отдельных эле­ ментов, показаны на рис. 1.10. С выхода радиоприемного устрой­ ства сигналы, отраженные от цели, поступают на детектор оги­ бающей пачки, представляющий собой синхронный детекторСин-

9