12.2.3. Инструментальная ошибка измерения дальности

Составляющими инструментальной ошибки измерения дальнос­ти являются:

ошибка за счет изменения времени запаздывания сигнала при прохождении через приемный тракт;

ошибка съема координат.

Ошибка за счёт изменения времени запаздывания в приёмном тракте имеет систематическую и случайную составляющие. Систематическая составляющая обусловлена конечным значением полосы пропускания усилительных каскадов (главным образом УПЧ), что приводит к растягиванию фронтов и задержке сигналов. Время запаздывания в приёмном тракте РЛС обычно составляет величину tзап пр = = (0,3...3)τи. Оно может быть скомпенсировано путём соответствующей расстановки импульсов запуска оконечного устройства.

Случайная составляющая времени задержки обусловлена из­менением полосы пропускания каскадов из-за изменения их режи­мов работы вследствие нестабильностей источников питания, ухо­да параметров элементов под действием дестабилизирующих фак­торов, старения деталей и т. д. Среднее квадратическое значение нестабильности времени запаздывания составляет σt зап = 0,1 ...0,2 мкс, что соответствует ошибке измерения дальности 15…30 м.

Ошибка, возникающая при съёме координат, зависит от вида съёма.

При визуальном съёме она обусловлена:

неточностью формирования масштабных отметок дальности (МОД);

неточностью определения центра отметки;

интерполяцией положения центра отметки относительно МОД.

Для исключения ошибок измерения дальности, связанных с не­линейностью развертки индикатора, осуществляют электрическую калибровку шкалы дальности путём формирования МОД различ­ных градаций. Обычно устройство формирования МОД выполня­ется по структурной схеме (рис. 12.1). С приходом импульса запускa генератор прямоугольных импульсов формирует импульс с дли­тельностью, равной времени прямого хода развертки индикатора. В течение этого времени задающий генератор генерирует непре­рывные колебания с частотой f₀, которые затем ограничиваются, дифференцируются и используются для запуска формирователя.

Рис. 12.1. Устройство формирования масштабных отметок дальности

Последний формирует МОД, представляющие собой видеоимпульсы с длительностью 1...2 мкс и периодом повторения Т₀, определяющим минимальную градацию МОД (расстояние в километрах между масштабными отметками): Δr_шк = сТ₀/2 = с/2f₀. Для удобства отсчёта путём последующего деления формируются МОД больших градаций. Нестабильность частоты задающего генерато­ра приводит к смещению МОД на развертке индикатора и, следо­вательно, к ошибке измерения дальности, обусловленной неточнос­тью формирования МОД. Эта ошибка σ_RМОД = rσ_j /f₀ , где σ_j —полуширина спектра флюктуации колебании задающего генератора.

При переходе от σ_j к долговременной относительной нестабиль­ности частоты δf = Δf_max/f₀ = 3σ_f /f₀,

σ_RМОД = rδf /3 (12.13)

Расчеты по формуле (12.13) показывают, что требования к стабильности частоты задающего генератора, при которых влиянием ошибки формирования МОД можно пренебречь, достаточно жест­кие и диктуют необходимость использования специальных схем генераторов: с контуром ударного возбуждения или с кварцевой стабилизацией.

Максимальное значение ошибки за счет неточного определения центра отметки составляет половину отметки

(12.14)

где m_R = ΔR/Lpr — масштаб по дальности;

ΔR — диапазон дальностей, выносимых на индикатор;

Lpr — длина развертки дальности;

dл — диаметр луча ЭЛТ.

Среднее квадратическое значение ошибки определения центра отметки

(12.15)

Эта ошибка в РЛС с ИКО составляет 200 ... 300 м. Для её уменьшения необходимо использовать ЭЛТ с высоким качеством Qтр = Dтр/dл (здесь Dтр — диаметр экрана трубки), а также специальные индикаторы типа азимут—дальность (НАД) или специальные режимы ИКО: кольцевой (с задержкой начала развертки) или секторный (со смещением центра на край экрана).

Ошибка интерполяции при использовании электрической шкалы

Она может быть довольно значительной для её снижения необходимо предусматривать более мелкие градации МОД (Δrшк = 1 ...2 км).

Суммарная ошибка измерения дальности, обусловленная визуальным съёмом:

(12.16)

При автоматическом съёме дальность измеряется по номеру канала дальности N, в котором находится сигнал цели

r* = NΔr,

где Δr — диапазон дальностей, перекрываемых одним дальностным каналом.

Причинами возникновения ошибки съёма дальности в этом случае являются дискретизация по дальности и нестабильность частоты повторения импульсов дискретизации Fд.

Ошибка дискретизации определяется соотношением

(12.17)

а ошибка, обусловленная нестабильностью Fд, по аналогии с (12.13)

(12.18)

С учетом (12.17), (12.18)

(12.19)

Для уменьшения этой ошибки необходимо увеличивать частоту дискретизации и повышать её стабильность, используя генераторы импульсов с кварцевой стабилизацией. Однако следует помнить, что увеличение Fд связано с увеличением числа каналов дальнос­ти и, следовательно, аппаратурных затрат.

При полуавтоматическом съёме оператор совмещает электронный маркер с центром отметки, после чего нажимает кнопку съёма и координаты цели в кодированном виде поступа­ют в канал связи с потребителем радиолокационной информации.

Ошибка измерения дальности при этом обусловлена:

неточностью определения центра отметки (см. (12.15));

неточностью совмещения маркера с центром отметки;

дискретностью представления дальности (см. (12.17)).

Ошибка, обусловленная неточностью совмещения маркера, оп­ределяется соотношением

σ_{R МАРК} = m_R d_МАРК /3, где d_МАРК — диаметр маркера (обычно d_МАРК = dл).

Суммарная ошибка съёма

(12.20)

Для уменьшения этой ошибки необходимо принимать такие же меры, как при визуальном и автоматическом съёме.