4.2. Измерение координат и параметров движения

4.2.1.Измерение дальности

Основываясь на свойствах распространения электромагнитных волн в диапазоне СВЧ (прямолинейность и постоянство скорости, равной скорости света) можно определить параметр, позволяющий оценить дальность. Таким параметром является время запаздывания t_з отраженного сигнала относительно излученного. Дальность в этом случае определится следующим образом:

,

где с – скорость распространения света.

Число 2 в знаменателе учитывает, что электромагнитная волна проходит путь от РЛС до объекта и от объекта до РЛС, т.е. дважды.

При неавтоматическом измерении дальности используется индикатор кругового обзора (рис.4.41.). Значение координаты отсчитывается относительно масштабных отметок дальности.

Индикаторы кругового обзора относятся к индикаторам с яркостной отметкой. Обнаруженный сигнал отображается в виде светящейся отметки. Координаты воздушного объекта определяются по положению отметки относительно масштабных отметок дальности и азимута. Процесс определения дальности сопровождается ошибками измерения, основными из которых являются:

а) ошибки за счет запаздывания сигнала в цепях обработки за счет неточности синхронизации генераторов развертки;

б) ошибки за счет искажения формы развертывающих напряжений;

в) ошибки за счет нестабильностей питающих напряжений;

г) ошибки за счет отсчета.

Ошибки, указанные в пунктах а и б относятся к категории систематических и могут быть учтены. Другие две ошибки случайны. Наиболее значительны ошибки отсчета, которые возникают: вследствие неточного определения истинного положения переднего фронта отраженного сигнала на линии развертки; за счет параллакса и интерполяции; при конечных размерах апертуры (развертывающего пятна); за счет шумов. Минимальная ошибка измерения дальности в ИКО составляет

,

где d – диаметр пятна;

m – масштаб развертки дальности.

Для уменьшения ошибок необходимо добиваться наилучшей фокусировки луча и выбирать более крупный масштаб.

Дальность может быть измерена при использовании счетных импульсов, имеющих высокую стабильность частоты повторения (Рис.4.42.).

Импульс запуска РЛС переводит триггер в состояние, при котором открывается каскад совпадения, через который счетные импульсы поступают на счетчик. Импульс обнаружения переводит триггер в другое состояние, при котором каскад совпадения закрывается. На выходе счетчика фиксируется код, соответствующий количеству импульсов на его входе

,

где Д – дальность;

с – скорость света;

F_п – частота повторения тактовых импульсов.

Показание дальности изменится только тогда, когда число N изменится, по крайней мере, на единицу. В этом случае имеет место дискретность отсчета, равная

.

Дискретность отсчета обусловливает ошибку измерения дальности, которая равна

.

Число разрядов счетчика п определяется максимальной дальностью и допустимой ошибкой измерения

.

Например, при Д_макс=200 км и Δ_Д =20 м, 2^п=10⁴, откуда п=14.

Устройство, изображенное на рис. 4.42, позволяет за один период импульсов запуска измерить дальность только до одного объекта.

Более предпочтительным является метод автоматического измерения дальности, алгоритм которого состоит в следующем. Зона обнаружения РЛС по дальности разбивается на отдельные дискреты (рис. 4.43), величина которых определяется длительностью импульса (минимальный размер) и максимальной ошибкой измерения дальности (максимальный размер).

Период следования импульсов запуска (из) определяет максимальную дальность обнаружения воздушных объектов. Устройство измерения дальности должно быть многоканальным, т.к. за один период зондирования необходимо обеспечить измерения дальностей до нескольких объектов, имеющих одинаковую азимутальную координату.

При автоматическом измерении дальность определяется по номеру дискрета N_Д, в котором наблюдается отметка

,

где h_Д – длительность одного дискрета дальности.

Номер дискрета может быть установлен путем счета тактовых импульсов, которыми дискретизируется дальность за время периода повторения Т_п импульсов запуска. Устройство измерения дальности может быть выполнено в соответствии со структурой, изображенной на рис. 4.44.

Работает устройство следующим образом. Импульс запуска РЛС «обнуляет» счетчик. С поступлением тактовых импульсов ТИ на выходе счетчика формируется текущий код дальности, который выдается на одни из входов схем совпадения «И». В ответном сигнале ответчика формируется координатный код, представляющий собой время – импульсный код, состоящий из двух импульсов. Дешифрация координатного кода реализуется линией задержки и схемой совпадения «И». В результате дешифрации на выходе схемы совпадения появляется импульс, разрешающий выдачу кода дальности на выходы схемы совпадения «И». Следующий цикл работы начинается с «обнуления» счетчика. Число разрядов цифрового кода дальности зависит от общего числа дискретов дальности. При измерении дальности в первичных РЛС разрешение на выдачу текущего кода дальности на выход измерителя дает импульс с генератора импульсов считывания (ГИС), формируемой с приходом импульса обнаружения (ИО).