Лекция №6

Тема: Методы измерения угловых координат и скорости объекта (цели)

Вопросы:

1. Методы измерения угловых координат

2. Метод измерения скорости

Вопрос №1

1.1. Амплитудные методы пеленгования

Любые методы измерения угловых координат (азимута и угла места) цели базируются на создании с помощью антенны направ­ленного приема радиоволн, излучаемых, переизлучаемый или отря­жаемых целью. В радиолокации приме­няются три амплитудных метода намерения угловых координат:

• метод максимума, когда угол регистрируется по наибольшей амплитуде сигнала при прохождении радиолуча (диаграммы направ­ленности) через цель;

• метод минимума, когда направление на цель регистрируется по наименьшей амплитуде в приемнике;

• метод сравнения амплитуд цели, получаемых от двух смененных в пространстве радиолучей.

В радиолокации особенно широко используются методы максимума и сравнении.

При пеленговании с помощью амплитудного метода мы имеем разнесенные относительно друг друга две ненаправленные антенны (рис. I.7.1).

Пусть расстояние между антеннами, называемоебазой, равно d, а пеленгируемый объект удален от центра базы на расстояние R>>d. В этом случае направления прихода сигналов от объекта к антеннам А₁ и А₂ можно считать параллельными. При этом разность расстояний , где - угол между направлением на объект и нормалью к базе (угол пеленга), проходящей через ее середину измеряя тем или иным способом разность расстояний R можно найти направление на пленгируемый объект .

Комплексные амплитуды сигналов на выходах А₁ и А₂ можно записать в виде

.

При методе максимума сигналы U₁ и U₂ складываются, и мы имеем суммарный сигнал

. (I.7.1)

Из выражения (I.7.1) очевидны следующие недостатки метода максимума:

• низкая пеленгационная чувствитель­ность, поскольку пеленгование ведется в области максимума косинусоидальной функции, где ее крутизна минимальна;

• трудность выявления стороны уклонения оси антенной системы от направления на объект;

• зависимость амплитуды суммарного сигнала не только от угла отклонения , но и от неизвестной амплитуды принимаемых сигналов.

Чувствительность пеленгования резко повышается для разностного сигнала, т.е. работа идет по sin-у:

. (I.7.2)

Момент пеленга соответствует минимальной амплиту­де сигнала (в данном случае равной нулю), поэтому такой способ пеленгования называется методом минимума.

Метод минимума также обладает существенным не­достатком:

• в области пеленга напряжение разностного сигнала U_р « 0, что затрудняет его наблюдение и тем более использование для измерения дальности объекта при наличии шумов;

- при значительных шумах (помехах) цель плохо наблюдается в районе 0, т.е. U_р  0.

Отношение разностного сигнала к суммарному задает пеленгационную характеристику вида

. (I.7.3)

Такая характеристика позволяет исключить влияние меняющейся амплитуды входных сигналов, определить сторону уклонения (тангенс — функция нечетная) и обес­печить высокую точность пеленгования, так как крутизна пеленгационной характеристики в рабочей области ( « 0) может быть большой: . Кроме того, наличие суммарного сигнала позволяет наблюдать объект на экране индикатора в момент пеленгования и измерить его дальность.

Описанный метод пеленгования называется суммар­но-разностным. Достоинства такого метода обеспечили его широкое применение в моноимпульсных РЛС.

В радиолокации кроме точности пеленгования большое значение имеет и угловая разрешающая способность, определяемая шириной ДНА _А, а в конечном счете относительным раскрывом антенны поскольку~

В РЛС, работающих в сантиметровом диапазоне волн, можно создать остронаправленные антенны, что при использовании амплитудных методов пеленгования обес­печивает большую точность в сочетании с высокой раз­решающей способностью и однозначностью отсчета при измерении угловых координат.

Метод максимума применяется преимущественно в об­зорных РЛС, диаграмма направленности которых при сканировании проходит направление на объект. Если объект имеет малую протяженность по сравнению с шири­ной диаграммы (малоразмерная или точечная цель), а от­раженный или переизлученный сигнал не флуктуирует, то амплитуда сигнала на входе приемника РЛС изменяется в соответствии с формой ДНА (рис.I.7.2). Анализ огибающей принимаемого сигнала дает возможность за­фиксировать максимум амплитуды сигнала и определить соответствующее ему направление на объект. Поэтому метод максимума часто называют методом анализа оги­бающей.

При работе по отраженному сигналу и применении одной антенны ДН влияет па формирование огибающей при излучении и приеме сигнала. Поэтому в качестве пеленгационной характеристикипринимают резуль­тирующую диаграмму, равную произведению диаг­раммы при передаче и приеме сигнала, т.е..

Для получения высокой точности пеленгования по максимуму сигнала необходимы очень узкие диаграммы, применение которых не всегда возможно как вследствие трудностей обеспечения необходимого относительного раскрыва антенны, так и из-за возрастания времени обзора заданного сектора пространства.

Значительно более высо­кую точность при той же ширине ДНА можно получить при использовании методасравнения амплитуд, который чаще называют равносигнальным методом. При равносигнальном методе производится сравнение амплитуд сигна­лов, принимаемых в двух положениях ДНА (рис. I.7.3).

Если направление на объект совпадает с линией, прохо­дящей через точку пересечения диаграмм (равносигнальное направление), то амплитуды сигналов, соответствующие первой и второй диаграммам, равны и разностный сигнал

равен нулю. При на­личии рассогласования  между направлением на объект и равносигнальным направлением появляется разностный сигнал, значение и знак которого определяются значением и знаком .

Выбирая угол смещения диаграмм  таким, чтобы диаграммы пересекались в области высокой крутизны спада, можно получить высокую точность пеленгования.

Сравнение сигналов может осуществляться последова­тельно в двух положениях одной и той же диаграммы (одноканальная схема с последовательным сравнением) или для двух одновременно создаваемых и пересекающихся диаграмм (двухканальная схема с одновременным срав­нением). Благодаря одновременности сравнения двухка­нальная схема позволяет исключить дополнительные по­грешности, вызванные флуктуациями амплитуды принимаемых сигналов.

Содержание