книги / Методы и устройства обработки сигналов в радиотехнических системах

-

II

-

Aij slA(ir J T^ C0S(agjii * V *

Aij

*

* V *

a.c

»

a . cos tp

a -s

*

a, sin w .

J

i

°i

J

*

°d

.или

z

( i )

Размерности

матриц

A i 4 N * 4N ,

CL: 4N *1

, Z

Из ( I )

имеем

а ш А ' ' - Z ,

(2 )

где Л * - матрица,

обратная матрице Л

Искомая амплитуда образца

Qj -

/<У.С2

♦ Я / * '

(3 )

Работа алгоритма уточнения складывается из следующих этапов:

1) с устройства

предварительной оценки поступают 9f , а так­

же отсчеты х . , у-

изначение

доплеровской

частоты

настройки

канала, в котором произошло

обнаружение пашей сигналов;

2 ) по-значению

из

ЗУ выбирается матрица

и по (2)

вычисляется

матрица

а , а

по (3)

- амплитуды а*

образцов;

.3) выбирается

образец с наибольшей амплитудой й полагается,

дао это (и есть црямой сигнал, а соответствующий.ему

азицут при­

нимается за

уточненный азимут прямого сигнала.

кольной огибающей из

N =? I I

импульсам на уровне

0 ,0 5 по напряже­

нию.. Во .всех случаях

образцы

совпадали по частоте

Доплера с цент­

-

12

-

делах о?

О до

9 .

Помеховая зона характеризовалась

значениями верх­

ней Fg

и нижней

Гм

частотных границ. Амплитуды

пере отраженных

сигналов задавались с помощью генератора случайных

чисел

с

равно­

мерным законом распределения в интервале от 0 до М.

Отношение си г-

нал/ломеха определилось как h

» А02/3/М,

где

А0

-

амплитуда пря­

мого сигнала. Погрешность оценки азимута выражалась

как

отношение

среднеквадратичоского

отклонения

(СКО) 6^

к

величине

углового

дискрета

AV

сигнальной пачки.

= FH я О,

При помеховой зоне, характеризуемой значениями

любой переотражешшй сигнал совпадает с каким-либо из

образцов.

В

отсутствие шума алгоритм уточнения давал нулевую погрешность

D ди­

апазоне

h >

2/3*, т .е .

пока амплитуда прямого

сигнала

оставалась

больше максимального

значения

амплитуды

М

переотраженного

сигна-

нала.

С расширением помеховой зоны по частоте эффективность алгори­

тма уточнения падает. Рис. 3 соответствует значениям

Fg

= - F

«

■1/5-М7л

, рис. 4

-

= -F H

» 1/Z NT„.

симость

от

отноше­

ния сигнал/шум

Q * Ао/4г

( < г - СКО шума)

и

одновре­

- 13

-

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ список

1.

Збрицкая

Г .Е . «функциональная обработка сигналов

в

системах

посадки

при наличии переотражений

от местных предметов

//

Вопросы

радиоэлектроники. Сер. ОТ, - 1978.

-

Выл. 5 .

2 . Игнатьев

А.Й. Использование

информации об амплитуде для

локационной (РЛ) информации должны строиться многоканальными

по

частоте Доплера. Использование особенностей многоканальной

оора-

КО),

в которых выполняется Фурье-преобразование по частоте

Доплера

[ 2 ] .

Частота

следования зондирующих импульсов (ЗИ) постоянна внутри

интервала КО

и может изменяться от интервала к интервалу с целью

подавления отражений от местных предметов с помощью систем

череспе-

формацию об усредненной

амплитуде

) сигналов, поступивших

на

интервале КО, и угловые

координаты центра интервала КО { )

пода­

ются в запоминающее устройство (ЗУ), имеющее количество ячеек

рав­

ное произведению числа ЭР по дальности

на число интервалов КО

( L )

в пределах ширины ДН на уровне,-принятом за нулевой. В случае

выпо­

записанная в ЗУ для этого ЭР, а также соответствующий ему код даль­

ности с помощью интерфейса ввода пересылаются в микроЭВМ, решающую

задачу измерения. Вопросы построения обнаружителей РЛ сигналов

с

использованием микроЭВМ изложены в [ 1 ,3 ] и в данной работе не

рас­

ти осцг

по

отсчетам

А^ РЛ

пакета с

выхода фильтра КО, который

можно представить в

следующем виде:

( I )

где XQ

-

начальное

смещение

оценки,

определяемое шириной ДН анте­

нны.

обслуживания

к0$СА

11 пуассоновским входным потоком

с параметром

Л ,

содержащей с

параллельных

каналов (количество

используемых

ЗЬМ)

Ы з .

Б случае

использования

одной

микроЭВМ ( с = I ) выражения для

вероятности

того, что

при стационарном состоянии

в данный мо­

Р0 ='-/>,

Р<«

U - f i X f - O . .

( 2)

P „ * 0 - f i ) L ( - 0

.& [< # > п -к

1

л > /,

L( П - К ) !

(п - к - 1 ) !

J '

( 3)

К * 4

где уо * 2 •i 0fCA

- коэффициент

загрузки

системы.

На основе выражений (2 ) и (3 ) рассчитаны графики

функции

в

зависимости от коэффициента загрузки

fi

системы

(рис.

I ) .

fo

Точки максимума функш' 1

Рп

определяют наиболее

вероятные

состояния

нахо­

0

п - 0

ждения

в системе

точно

п

требований при данном ко­

0,6

эффициенте загрузки

f i

0

Линия

Р0

показывает

за ­

висимость

от

/V вероятноотг

х\?А^

0,2

того,

что

на

обработке

п=2^.

микроЭВМ и в ожидании об­

0

0,М

0,В

0,8

f i

работки

находится

точно

0,2

п = 0 целей, т .е .

выра­

Рис.1

жает долю времени

простоя

микроЭВМ в

общем ресурсе

ее времени

при условии,

что

она решает

единствен­

ную задачу, а

именно задачу

измерения угловых

координат

целей.

Коэффициент

загрузки

fi «

/ пникс

,

где

пзад -

число

целей, реально находящихся в пределах ДН антенны ,

п накс

-

макси­

мальное число целей в пределах ДН антенны, информация от

которых

может быть обработана данной микроЭВМ,

пткс-

\

N

/

t oScA

,

где

Тп

период

следования

ЗИ и

N -

число

импульсов

в

пределах

ДН щ уровне,

принятом за

нулевой.

В #эдестве примера определим коэффициент загрузки,

вероятно-

ред

срст.рподя

р*

СМО и точность

оценки

координаты азимута

при

использовании

АИ ( I ) применительно

к УПО

сигналов

посадочного ради­

олокатора типа РР-2Ф (ЧССР), имеющем

Тп

= 415

мкС и’

ширину

ДН

антенны по азимуту,

равную

1 ,4 °

[5 ]

,

При

аппроксимации

ДН

антен­

ны характеристикой вида ( sin х

/ х )5

с

числом импульсов

на уровне

половинной мощности Nos = 20 получим

N = 36. Примем

число

целей

В пределах ДН

антенны ’ пзад

= 3.

Тип

^О&СА1

FO

PI

Р2*

РЗ

микроЭВМ

МС

ПNQKC

МС

1201.01

1 ,2

12,5

0 ,25

0 ,7 5

0,21

0 ,0 3

0 ,004

Элоктроки-

ка-60

2 ,6

5 ,3

0 ,5 5

0 ,4 5

0 ,3 3

0 ,1 4

0 ,0 5

Характеристики оценки азимута в зависимости от

отношения си г-

кал/шум

S

для рассматриваемого АИ на

базе микроЭВМ и алгоритма

с бинарной весовой функцией, весьма

часто

реализуемого на практике

в цифоовых УПО с помощью метода "скользящего окна"

[ I ]

, получе­

нные путем моделирования,

представлены на рис. 2.

Значения полной

ошибки выражены в долях-периода Т„

Таким образом, на ос­

новании анализа характери­

стик

измерителя угловой

координаты можно сделать

вывод о целесообразности

использования

предложен­

ного АИ на базе микроЭВМ,

применительно к УЛО родио.-

локационной информации.

Величина/J (см. табл. Х арак­

Рис. 2

теризует

резерв времени

устройства обработки

и

тки

информации от

большего

количества целей в

пределах ДН, либо

для

решения

других задач

с

помощью той

же

самой

микроЭВМ.

При

использовании

более производительных микроЭВМ,

например

МС

1201.02

или

МС 1201.03, окажется возможной

обработка

одной микроЭВМ

информации,

поступающей от

всех

фильтров КО, или

-

17

-

реализация более

сложных алгоритмов, обеспечивающих меньшие

ошибки

в оценке угловой

координаты.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Кузьмин С .З . Основы проектирования систем цифровой

обрабо­

тки радиолокационной информации.

М.: Радио

и свя зь,

1986.

2 . Новая диспетчерская радиолокационная

станция

А Р-9 / Дж,

У.Тейлор, Г.Брунис // ТИИЭР. -

Т. 73 . - Jf2. -

1985. -

С. 128-135.

3 . Казаринов

Ю.М., Нартов

Е .Б .

Многоканальный цифровой

обнару­

работки

и отображения информации в системах

управления и связи

/

Под ред.

И.Е.Соловейчика. - М.:

Радио и связь, 1908.

- С. 149-154.

4 .

Саати Т. Элементы теории

массового

обслуживания и ее

при-

ложения.

- М.: Сов. радио, 1975.

5 . Давццов II.С ., Сосновский

А .А ., Хаймович И.Л.

Авиационная

радиолокация: Справочник. ~ М.: Транспорт,

1994.

УДК 621.396-

С.Б.Перваши

сти показана на рис. I . В результате

суммирования и вычитания

пар­

циальных

сигналов Uni (i)

и

Unz (t)

на выходе антенно-волновод­

ного тракта образуются суммарный и разностный

сигналы

Ц%( i )

и

lUA№)

Они преобразуются

в

смесителях СМ,

усиливаются и нормиру­

ются по уровню в УПЧ .й .перемножаются далее в

амплитудно-фазовом ди­

ректоре .АЗЭД, .образуя .выходное ,напряжение дискриминатора

Uд (£ )* .

^ацес/г.вЬ работы дискриминаторов принято оценивать по крутизне

дискриминационной характеристики

и флгоктуационной характерно

характеристики

описываются [ I ]

выражениями

~ 07о)

’

(D

S (0,9) =

U ’ Рд

J

е‘м ]}

( 2 )

2П

Н+Ч*о

где £у (в) ,

(гг (8)

- суммарная и разностная диаграммы направ­

ленности

антенны,

ju -

крутизна разностной .диаграммы направлен­

ности,

<1%- отношение

сигнал/шум по мощности в полосе пропуска­

ния УПЧ суммарного

канала при

8= О, П -

полоса пропускания УПЧ,

Р0

- уровень стабилизации .мощности напряжения в

суммарном

ка­

нале,

оС — коэффициент пропорциональности.

Отметим, vro первое слагаемое в фигурных скобках в выражении

(2) соответствует биениям шум/шум,

возникающим при

перемножении в

ЛЪД шумов суммарного и разностного

каналов, второе

слагаемое

-

би­

ениям типа сигнал/шум.

Рассмотрим, как изменяются характеристики углового дискрими­

натора при переходе

к прерывистому сигналу, излучаемому в виде

по­

сылок длительностью

ти

с периодом повторения

Т

Скважность

прерываний сигнала

Q» Т/т и

Обычно полоса

П

пропускания

УПЧ

гнэчитольно превосходит

полосу

пропускания

системы углового

сопровождения, т . з .

П »

Д/^

Это соотношение

означает, что

по­

чтобы

частота

повторения сигнала

Р ~ //Т

превышала полосу &]э

и,

следовательно,

период повторения

посылок

сигнала удовлетворял

у с ­

ловию

т

/Д «

(з)

г « »

7д // /7-

(4)

Соотношения (3 ) , (4)

накладывают ограничение на величину допустимых

скважностей сигнала. Q

Однако и при их выполнении диапазон

воз­

можных значений Q

получается 'Значительным. Если длительность

ти

жек сигнала,- то в приемнике возможно временное стробирование

сиг­

нала и подавление шумов в паузах сигнала.

При выполнении указанных условий угловой дискриминатор

можно

считать

безынерционным по отношению к изменению уровня сигнала ус­

тройством,

в котором

величины

И &(0>8)

изменяются синхронно

с изменением уровня сигнала.- При высокой частоте повторения

F по­

ведение-системы углового сопровождения определяется средними за

период излучения сигнала величинами крутизны

к спектральной

плотности

шума S (0 ,9) .

5

“

* SA / в ,

Т (0г в) - $ (0 , в

) / а ,

(5)

где $д

,

$ (0 99)

-

соответственно значения крутизны дискримина­

действия сигнала* Оки определяются выражениями

( I ) , ( 2 ) , в

которых

вместо

0 *

необходимо подставить

величину

отношения

еиг-

нал/шум на интервале излучения сигнала, равную

• ГД':

Qocp

“ отношение-средней мощности

сигнала к мощности шума. С

уметом

( I ) ,

(2 ) , (5 ) получаем, что

усредненная

по периоду повторе­

плотность

S^(Of d)

, которая определяет дисперсию ошибки слежения

в системе

углового

сопровождения, равна