🗊Презентация Принципы измерения координат

Лекция №4 ПРИНЦИПЫ ИЗМЕРЕНИЯ КООРДИНАТ Учебные вопросы: Принцип измерения скорости Неоднозначность измерения скорости. Слепая скорость. Принцип измерения дальности Слепые дальности и меры борьбы с ними

1. Принцип измерения скорости Скорость цели может быть определена по величине доплеровского сдвига частоты сигнала, возникающего при отражении сигнала от движущегося объекта FД=2VРАД/ λ где: VРАД - радиальная составляющая скорости объекта, λ - длина волны; Для этого используют приемник, имеющий несколько каналов корреляционной обработки, для каждого из которых создается эталонный сигнал с определенными частотными параметрами. Набор эталонных сигналов должен перекрывать весь диапазон изменения частоты входных сигналов.

О частоте входного сигнала можно судить по частоте настройки (по номеру) фильтра, в котором получен максимальный сигнал. О частоте входного сигнала можно судить по частоте настройки (по номеру) фильтра, в котором получен максимальный сигнал. Ширина полосы пропускания оптимального фильтра, а значит и точность измерения частоты, определяется параметрами используемого сигнала (шириной его спектра). Поскольку ширина лепестка спектра пачки импульсов равна 2/τП, то и полоса пропускания фильтра выбирается равной ΔFФ= 2/τП. Чтобы обеспечить обнаружение сигналов во всем диапазоне изменения допплеровских частот (FДMAX) потребуется N фильтров (N=FДMAX/ΔFФ).

Если максимальный сигнал получен в центральном фильтре, то ошибка целеуказания нулевая. Если максимальный сигнал получен в центральном фильтре, то ошибка целеуказания нулевая. Если ошибка целеуказания отлична от 0, т.е. сигнал наблюдается в одном из периферийных фильтров, ее устраняют изменяя частоту гетеродина (т.е. F*Д) до тех пор, пока сигнал не окажется в центральном фильтре. Таким образом будет получено оценочное значение FД с точностью в 1/2 полосы пропускания фильтра.

2.НЕОДНОЗНАЧНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ. СЛЕПАЯ СКОРОСТЬ

Решение проблемы обнаружения сигнала при полном отсутствии информации о цели обеспечивается за счет использования в качестве зондирующего сигнала пачки импульсов с низкой частотой повторения F*ПОВТ. При этом диапазон однозначного измерения скорости сокращается в N/n раз, но зато при любом значении FД в полосу пропускания гребенки из n фильтров попадает один из лепестков спектра отраженного от цели сигнала. Решение проблемы обнаружения сигнала при полном отсутствии информации о цели обеспечивается за счет использования в качестве зондирующего сигнала пачки импульсов с низкой частотой повторения F*ПОВТ. При этом диапазон однозначного измерения скорости сокращается в N/n раз, но зато при любом значении FД в полосу пропускания гребенки из n фильтров попадает один из лепестков спектра отраженного от цели сигнала. Чтобы исключить возможность попадания в фильтры сигналов для которых FД=0 (пассивных помех), частота сигнала гетеродина fГ=fГО±F*Д в устанавливается такой, чтобы лепестки спектра пассивной помехи находились за пределами суммарной полосы пропускания гребенки фильтров.

Это обеспечивается при F*Д= (k+0,5)FПОВТ, где k - целое число. При этом суммарная полоса пропускания гребенки фильтров должна быть меньше расстояния между соседними лепестками спектра (т.е. меньше FПОВТ)). Это обеспечивается при F*Д= (k+0,5)FПОВТ, где k - целое число. При этом суммарная полоса пропускания гребенки фильтров должна быть меньше расстояния между соседними лепестками спектра (т.е. меньше FПОВТ)).

Так же в полосу пропускания гребенки фильтров не попадут и сигналы от целей, движущихся со скоростями, для которых FД кратна частоте повторения импульсов. Такие скорости для которых FД = КFПОВТ называют "слепыми скоростями". Обеспечить прием сигнала от этой цели можно изменив частоту повторения импульсов. Перекрытие "слепых" зон во всем диапазоне допплеровских частот обеспечивается набором из m частот повторения. Так же в полосу пропускания гребенки фильтров не попадут и сигналы от целей, движущихся со скоростями, для которых FД кратна частоте повторения импульсов. Такие скорости для которых FД = КFПОВТ называют "слепыми скоростями". Обеспечить прием сигнала от этой цели можно изменив частоту повторения импульсов. Перекрытие "слепых" зон во всем диапазоне допплеровских частот обеспечивается набором из m частот повторения. Таким образом, для обнаружения цели при полном отсутствии информации о ней, необходимо производить m - кратное зондирование каждого углового направления с разной частотой повторения импульсов в каждом зондировании.

Набор эталонных сигналов должен полностью перекрывать диапазон измерения, соответст-вующий периоду повторения излучаемых импульсов ТПОВТ. Набор эталонных сигналов должен полностью перекрывать диапазон измерения, соответст-вующий периоду повторения излучаемых импульсов ТПОВТ. Необходимое для этого количество эталонных сигналов (т.е. количество каналов приемника) определяется соотношением: N=КПЕР(ТПОВТ/τИ)-1 где КПЕР - коэффициент перекрытия импульсов. Таким образом приемное устройство должно иметь N каналов дальности в каждом из которых установлено n скоростных фильтров.

система для сопровождения цели по дальности

Т.к импульс И2 имеет начальную фазу, отличающуюся на 180 от начальной фазы импульса И1, то при его воздействии (т.е. в течение интервала τ*2) будет происходить "гашение" сигнала ранее накопленного в фильтре. Т.к импульс И2 имеет начальную фазу, отличающуюся на 180 от начальной фазы импульса И1, то при его воздействии (т.е. в течение интервала τ*2) будет происходить "гашение" сигнала ранее накопленного в фильтре. По окончании действия импульса И2 в фильтре сохранится сигнал, амплитуда которого будет зависеть от разности τ*1 - τ*2; при τ*1=τ*2 амплитуда сигнала будет нулевой. Наведение следящей системы осуществляется вводом в схему формирования управляющего сигнала кода ДНАВ= ДЦУ ± ΔД, где ΔД - задается оператором. Сигнала ошибки UОШ, преобразовывается в цифровую форму в вычислительном устройстве (ΔДОШ) и далее поступает в схему формирования управляющего сигнала, где формируется код Д=ДНАВ±ΔДОШI=ДЦ. Исполнительным элементом следящей системы дальности является устройство переменной задержки (УПЗ).

4. Слепые Дальности и меры борьбы с ними

ПРИНЦИП УСТРАНЕНИЯ НЕОДНОЗНАЧНОСТИ В ИЗМЕРЕНИИ ДАЛЬНОСТИ. Диапазон однозначного измерения дальности определяется расстоянием между соседними максимумами тела неопределенности по временной оси, т.е. периодом повторения импульсов. Определение однозначной дальности до цели в рабочем диапазоне РЛС можно обеспечить применением метода многошкальных измерений («нониуса»). Суть метода состоит в сопоставлении результатов измерений, выполненных с помощью шкал с разной ценой деления.

Для произвольной дальности цели задержка отраженного от нее сигнала на входе приемника будет соответствовать: Для произвольной дальности цели задержка отраженного от нее сигнала на входе приемника будет соответствовать: - для частоты повторения f1: tЗ = t1 + NT1 (#) - для частоты повторения f2: tЗ = t2 + KT2, (#) где t1 и t2 - задержка сигнала в пределах периода повторения T1 и T2 (неоднозначная задержка); измерение t1 и t2 обеспечивается многоканальным приемником. N и К - целые числа. Решение задачи определения однозначной (истинной) дальности до цели сводится к определению N или К

Исходя из ( # ) можно записать: t1 + NT1 = t2 + KT2. (##) Исходя из ( # ) можно записать: t1 + NT1 = t2 + KT2. (##) В этом уравнении Т1 иТ2 заданы, t1 и t2 определяются по результатам измерений, неизвестны значения N и К. Если Т1 и Т2 таковы, что справедливо равенство tЗ.МАХ/Т2–tЗ.МАХ/Т1=1, то выполняется следующее соотношение: при t1< t2 N = K при t1 >t2 K = N + 1 Тогда уравнение (##) легко разрешить относительно либо К, либо N. Для t1< t2 получим: N=(t2-t1)/(T1-T2) Для t1> t2: N = (T2 - (t1 - t2))/ (T1 -T2)

Таким образом, процедура устранения неоднозначности в измерении дальности выполняется следующим образом: Таким образом, процедура устранения неоднозначности в измерении дальности выполняется следующим образом: 1. Последовательно производится два зондирования сопровождаемой цели с частотой повторения импульсов в пачке f1 и f2; в каждом зондировании обеспечивается измерение задержки сигнала t1 и t2, соответствующей неоднозначной дальности до цели. 2. Исходя из соотношения t1 и t2 выбирается алгоритм расчета и рассчитывается значение N. 3. В соответствии с соотношением tЗ = t1 + NT1 = t2 + KT2 рассчитывается истинное (однозначное) значение задержки tЗ,

Следует иметь в виду, что при невысокой точности измерения задержек t1 и t2 многоканальным приемником истинная задержка tЗ может быть определена с ошибкой в один или более периодов повторения, что недопустимо. Для исключения возможной ошибки следует уменьшить ошибки измерения, либо увеличить разность периодов повторения. При увеличении же разности Т1 - Т2 вместо соотношения (tЗ.МАХ/Т2 – tЗ.МАХ/Т1=1 ) получим: Следует иметь в виду, что при невысокой точности измерения задержек t1 и t2 многоканальным приемником истинная задержка tЗ может быть определена с ошибкой в один или более периодов повторения, что недопустимо. Для исключения возможной ошибки следует уменьшить ошибки измерения, либо увеличить разность периодов повторения. При увеличении же разности Т1 - Т2 вместо соотношения (tЗ.МАХ/Т2 – tЗ.МАХ/Т1=1 ) получим: tЗ.MAX / T2- tЗ.MAX / T1 = A , где А = 2;3;4 ..... а значит в диапазоне измеряемой дальности будет А интервалов неоднозначности.

На практике для того, чтобы обеспечить определение N (т.е. устранение неоднозначности) без ошибки в требуемом диапазоне измерения используют три измерительных шкалы: На практике для того, чтобы обеспечить определение N (т.е. устранение неоднозначности) без ошибки в требуемом диапазоне измерения используют три измерительных шкалы: - основную (период повторения импульсов Т1 ) - нониусную «грубую» (период повторения импульсов Т2), причем соотношение Т1 и Т2 обеспечивает выполнение равенства (tЗ.МАХ/Т2 – tЗ.МАХ/Т1=1) - нониусную «точную» (период повторения импульсов Т3), причем соотношение Т1 и Т3 обеспечивает выполнение соотношения tЗ.MAX / Т1 - tЗ.MAX / Т3 = A Таким образом для устранения неоднозначности в измерении дальности потребуется произвести три зондирования цели с разной частотой повторения импульсов (f1; f2; f3).

Задача. Задача. Рассчитать параметры зондирующего сигнала (длительность пачки импульсов τП и длительность импульса в пачке τИ) Исходные данные - разрешающие способности по дальности ΔDMIN = -разрешающие способности по скорости ΔVMIN = - длина волны λ= Решение Т.к. DЦ.1=СtЗ.1/2; DЦ.2=СtЗ.2/2 → ΔD= DЦ.1- DЦ.2 ΔD= СΔtЗ/2 где ΔtЗ = tЗ.1 - tЗ.2 т.к. ΔtЗ.MIN= τИ → ΔDMIN =CτИ/2→ τИ=2ΔDMIN/C Т.к. FД.1=2VРАД.1/ λ; FД.1=2VРАД.2/ λ→ΔFД=2ΔVРАД/ λ где ΔVРАД= VРАД.1 -VРАД.2= ΔVMIN Находим ΔFД =2ΔVMIN/ λ Т.к ΔFД.MIN=ΔfФ и ΔFД.MIN=2/τП → τП=2/ ΔFД

Изобразить радиолокационные сигналы во временной и частотной области (непрерывное колебание бесконечной длительности и одиночный радиоимпульса). Изобразить радиолокационные сигналы во временной и частотной области (непрерывное колебание бесконечной длительности и одиночный радиоимпульса). Изобразить радиолокационные сигналы во временной и частотной области (одиночный видеоимпульс и импульс бесконечно малой длительности). Изобразить радиолокационные сигналы во временной и частотной области (когерентная пачка радиоимпульсов). Изобразить схему корреляционного приемника. Дать определение когерентного сигнала. В чем выражается принцип неопределенности в радиолокации. Требования к зондирующему сигналу. Требования к разрешающей способности и точности измерений. Изобразить схему и пояснить принцип корреляционно-фильтровой обработки сигнала. Изобразить схему и пояснить принцип определения скорости цели в приемнике осуществляющем корреляционно-фильтровую обработку сигнала. Изобразить схему и пояснить принцип определения дальности до цели в приемнике осуществляющем корреляционно-фильтровую обработку сигнала. Неоднозначность измерения скорости. Слепая скорость. Причины возникновения и способы решения данных проблем. Принцип измерения дальности. Слепые дальности. Причины возникновения и способы решения данных проблем. Неоднозначность измерения дальности. Причины возникновения и способы решения данных проблем.

1.Изобразить радиолокационные сигналы во временной и частотной области (непрерывное колебание бесконечной длительности и одиночный радиоимпульса). 1.Изобразить радиолокационные сигналы во временной и частотной области (непрерывное колебание бесконечной длительности и одиночный радиоимпульса). 2.Изобразить радиолокационные сигналы во временной и частотной области (одиночный видеоимпульс и импульс бесконечно малой длительности). 3.Изобразить радиолокационные сигналы во временной и частотной области (когерентная пачка радиоимпульсов). 1.Изобразить схему и пояснить принцип корреляционно-фильтровой обработки сигнала. 2.Изобразить схему и пояснить принцип определения скорости цели в приемнике осуществляющем корреляционно-фильтровую обработку сигнала. 3.Изобразить схему и пояснить принцип определения дальности до цели в приемнике осуществляющем корреляционно-фильтровую обработку сигнала. 1.Неоднозначность измерения скорости. Слепая скорость. Причины возникновения и способы решения данных проблем. 2.Принцип измерения дальности. Слепые дальности. Причины возникновения и способы решения данных проблем. 3.Неоднозначность измерения дальности. Причины возникновения и способы решения данных проблем.