книги / Радиолокационные измерители дальности и скорости. [Т.1]

БРЛС, выполняющего автосопровождение цели при импульсном сигнале с ВЧПИ [3], приведена на рис. 4.3.1, а диаграммы ее ра­ боты на рис. 4.3.2. Особенностью рассматриваемого дальномера

является использование в нем БЦВМ, с помощью которой часть задач решается на алгоритмическом уровне. При этом будет пола­ гаться, что неоднозначность отсчётов в процессе формирования первичных измерений дальности устраняется одним из способов, рассмотренных в §4.2. Синхронизатор С (рис. 4.3.1) вырабатывает импульсы иэ запуска передатчика ПРД и бланкирования (запирания) приемника (рис. 4.3.2,а). Запирание ПРМ предотвра­ щает его перегрузки за счет проникновения мощного зондирующе­ го сигнала ПРД. Следует однако отметить, что бланкирование ПРМ на время излучения импульсов ПРД приводит к появлению мертвых зон. Мёртвые зоны представляют собой временные интер­ валы тб, для которых отраженные от цели сигналы не будут обра­ батываться в ПРМ вследствие его запирания бланкирующими им­ пульсами ii£. Следовательно информация о целях, заключенная в сигналах, которые попадают в мертвые зоны, будет утрачена. Для устранения этого недостатка целесообразно изменять частоту по­ вторения Fn= l/T n (рис. 4.3.2,а) таким образом, чтобы сигналы со­ провождаемой цели попадали в зону прозрачности Тп-тб между бланкирующими импульсами.

Отраженные от цели сигналы через антенный переключатель АП (рис. 4.3.1) поступают на вход ПРМ, где осуществляется их усиление и преобразование на промежуточную частоту

т3=2Д/со по отношению к излученным сигналам, подаются на се­ лекторы дальности СД1, СД2 и СДЗ, которые отпираются соответ­ ствующими импульсами стробов uCTi, и и^з (рис. 4.3.2,в, г). Временное положение этих стробов определяется устройством рас­ становки стробов УРС по кодам задержек, формируемым в БЦВМ

дальность. Стробы 11^1 и и^з расположены симметрично относи­ тельно середины иСТ2 (рис. 4.3.2,в, г). Длительности тс1 и им­ пульсов на выходе селекторов определяются временами перекры­ тия отраженного сигнала u„pM и стробов u^i и u^g. Таким обра­ зом, информация о временном рассогласовании At (рис. 4.3.2,б, в) экстраполированного строба ист2 и отраженного импульса ипрм пе­

реносится в длительности тс1 и тс3 выходных импульсов селекторов СД1 и СДЗ.

Сигналы с выходов селекторов поступают на смесители СМ1, СМ2 и СМ3 (рис. 4.3.1), на вторые входы которых подаются сиг­ налы иуг управляемого гетеродина с частотой fyr. Эта частота фор­ мируется в специальном измерителе скорости сближения таким образом, что её приращения равны приращениям доплеровской частоты Рд. С учетом (4.3.1) частота

на выходе смесителей остается постоянной даже при изменении Рд. Выполнение такой операции дает возможность использовать для дальнейшего выделения полезных сигналов высокодобротные узкополосные фильтры УФ-1, УФ2 и УФЗ с постоянной настройкой на частоту f ^ o - При поступлении сигналов с частотой fnp2 на УФ1

колебания вплоть до прихода следующих импульсов исд1 и и^з, после чего процессы будут повторяться (рис. 4.3.3). В результате информация о временном рассогласовании At (рис. 4.3.2,б, в), за­

АД1 и АДЗ, после чего накапливаются в интеграторах И1 и ИЗ (рис. 4.3.1). Накопление осуществляется в течение времени Тт зоз

Формирование оценок дальности Ди скорости Д, выполняе­

мое по алгоритму а-Р фильтрации, осуществляется по формулам (3.6.19)

А-

т

Начальные условия До и Д0 для (4.3.6) и (4.3.7) определяют­ ся в режиме захвата цели [3, 17], а коды АД(п) формируются в процессе реализации (4.3.3) и (4.3.4).

Алгоритм а-Р фильтрации в дальномерном канале базируется на использовании прогноза (экстраполяции) Д и Д на основе ги­ потезы относительного движения с постоянной скоростью. По­ скольку да практике дальность может меняться с переменной ско­ ростью и имеют место ошибки экстраполяции. Результат прогноза дальности и скорости в (4.3.6) и (4.3.7) корректируется по резуль­ татам измерения дальности с помощью БРЛС. Постоянные коэф­

фициенты а и Р в (4.3.6) и (4.3.7), учитывающие вес корректи-

/ч *

рующих поправок АД (4.3.3) при формировании оценок Д и Д, определяются исходя из требования компромиссных требований точности и устойчивости дальномера в целом [27] (более подробно см. 3.6.3).

По экстраполированной дальности (4.3.5) в БЦВМ вычисля­ ются коды задержек стробов, поступающие в устройство расста­ новки стробов УРС (рис. 4.3.1), которое и определяет временное положение стробов uCTi, и и^з на временной оси (рис. 4.3.2,в,

г). Сформированные в (4.3.5)-(4.3.7) оценки Д дальности и Д скорости используются в алгоритмах траекторного наведения са­ молётов и в качестве команд целеуказания ракетам различного на­ значения.

Для прогнозирования пространственных эволюций цели не­ обходимо знать не только значение (модуль), но и направление вектора скорости цели Уц. Для его оценивания в БЦВМ вычисля­

ются три проекции и УЦ2 в невращающейся системе ко­

ординат XYZ. Один из наиболее простых способов оценивания этих проекций основан на предположении равенства вектора отно­ сительной скорости V ^ V e -Уд и вектора оценки скорости сбли-

Задавшись неоднозначным относительным положением строба 0 О, которое соответствует середине зоны прозрачности, можно для каждого Тщ вычислить разность

Тот период Т,й, для которого (4.3.12) будет наименьшей, обеспечи­ вает попадание отраженного сигнала в зону прозрачности.

Определение длительности тИП1 импульсов, позволяющей при выбранном периоде Тщ обеспечить постоянство средней мощности передатчика, выполняется по формуле

^ип! = Тщ / Q>

где Q - заданная скважность импульсов.

Вычисленные значения Tlri и тИщ в виде цифровых кодов по­ ступают из БЦВМ в синхронизатор (рис. 4.3.1), который на сле­ дующем такте и формирует последовательность импульсов с соот­ ветствующими периодом повторения Тщ и длительностью x ^ .

Если в процессе функционирования БРЛС имеют место крат­ ковременные пропадания сигналов и„рМ, то АД в (4.3.6) и (4.3.7) обнуляется и дальномер переходит в режим памяти. Б этом режи­ ме Д получается в результате экстраполяции (4.3.5) на основе

А

значения скорости Д , имевшей место на момент пропадания сиг­ налов.

При использовании СЧПИ алгоритм формирования оценок дальности и скорости (4.3.3)-(4.3.7) остается тем же, что и при ВЧПИ. Спецификой функционирования дальномерного канала при СЧПИ является усложнение алгоритма выбора частоты (периода) повторения импульсов БРЛС. Усложнение алгоритма обусловлено тем, что при работе по низколетящим целям в спектре отраженно­ го сигнала отсутствуют зоны, свободные от мешающих отражений (рис. 4.1.2) [17]. При этом наибольшую интенсивность мешающие отражения имеют в альтиметровой зоне и в зоне главного лепестка диаграммы направленности. Б связи с этим при СЧПИ период следует рассчитывать таким образом, чтобы исключить пропада­ ние отраженного сигнала не только в мертвую зону, но и в альтиметровую и зону главного лепестка.

4.4. ОЦЕНИВАНИЕ СКОРОСТИ И УСКОРЕНИЯ В ВРЛС ПРИ СОПРОВОЖДЕНИИ ОДИНОЧНОЙ ЦЕЛИ

В режиме сопровождения одной цели измеритель скорости и ускорения, входящий в состав импульсно-доплеровской БРЛС, ис­ пользуется для непрерывного получения точной информации о скорости и ускорении сближения с целью. Эта информация может быть использована в алгоритмах помехозащиты БРЛС, самонаве­ дения ЛА и целеуказания ракетам. Кроме того, она дает возмож­ ность осуществлять высокоточную селекцию принимаемых сигна­ лов по доплеровской частоте. Необходимость такой селекции обу­ словлена спецификой работы каналов автосЪпровождения по даль­ ности и скорости при импульсных сигналах с ВЧПИ и СЧПИ. При использовании таких сигналов селекция по доплеровской частоте осуществляется узкополосным фильтром после преобразования импульсов в непрерывные колебания. Такая процедура даёт воз­ можность сформировать оценки скорости и ускорения на основе измерения доплеровской частоты.

Отселектированный по доплеровской частоте сигнал поступает и в угломерный канал, что позволяет сопровождать по направле­ нию единственную цель. Необходимость такой предварительной селекции цели обусловлена низкой разрешающей способностью БРЛС по углам. При одновременном нахождении в пределах ДН нескольких целей, сопровождение одной из них без предваритель­ ной селекции по доплеровской частоте становится затруднитель­ ным.

Структурная схема канала оценивания скорости и ускорения, в состав которого входит БЦБМ, приведена на рис. 4.4.1 [3]. На этой схеме приняты обозначения, использованные на рис. 4.3.1 при рассмотрении дальномера.

Сигналы ипрм (рис. 4.3.1, 4.3.2, б) с выхода приемника на промежуточной частоте ^npl (4.3.1) поступают на селектор дально­ сти СД2 (рис. 4.3.1, 4.4.1), который отпирается импульсами ист2 (рис. 4.3.2, в). Временное положение иСТ2 определяется устройст­ вом расстановки стробов (УРС) в соответствии с кодом экстраполи­ рованной в БЦБМ дальности (4.3.5). Импульсы исд2 подаются на

это путём изменения частоты fyj, сигнала Uyj, управляемого гетеро­ дина (рис. 4.4.1) на величину приращения ¥ д . Соответствующие изменения fyr обусловлены функционированием специальной сле­ дящей системы.

Если частота fnp2 (4.3.2) импульсного сигнала смесителя СМ2 отличается от заданной частоты f„P2o на величину

то на это же величину AF будет отличаться от f np2o и частота вы­ нужденных колебаний гц,2 на выходе узкополосного фильтра УФ2. Процесс преобразования в УФ2 импульсных сигналов в непрерыв­ ный протекает аналогично преобразованию импульсов в фильтрах УФ1 и УФЗ дальномерного канала, проиллюстрированного рис. 4.3.3. Полоса пропускания AFn узкополосного фильтра УФ2, со­ ставляющая обычно сотни герц - единицы килогерц, определяет разрешающую способность БРЛС по скорости

8 V = X A fп / 2 ,

зависящую и от длины волны X.

Регистрация рассогласования AF (4.4.1) осуществляется час­ тотным детектором ЧД (рис. 4.4.1), вырабатывающим напряжение (см. §3.4)

и.чд(п) K ^ A F ,

где Кед - коэффициент усиления ЧД, определяемый крутизной дискриминационной характеристики детектора. Для того, чтобы исключить влияние на 1Цд амплитуды входного сигнала Пф2, по­ следний перед подачей на ЧД ограничивается в ограничителе ОГР (рис. 4.4.1). В дальнейшем напряжение хЦд накапливается в инте­ граторе со сбросом И2, после чего поступает в АЦП. Сброс накоп­ ленного напряжения осуществляется тактовыми импульсами ит с периодом повторения Тт, который представляет временной интер-