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

fnp2 (4.3.2) будет весьма незначительно отличаться от частоты f ^ o настройки узкополосного фильтра УФ2.

Оценки скорости и ускорения формируются по алгоритму

Знак минус в (4.4.6) и (4.4.7) учитывает то обстоятельство, что при сближении ЛА с целью, когда FA>0, FA>0, дальность до неё уменьшается, т.е. Д<0, Д<0. С помощью размерных коэффициен­ тов КеК и Кус осуществляется пересчёт безразмерных кодов Рд (п) и

FA(n) в размерные значения скорости и ускорения.

Необходимо отметить, что использование алгоритма а-Р фильтрации (4.4.3)-(4.4.5) позволяет реализовать режим памяти по FA при кратковременных пропаданиях входных сигналов цпрм (рис. 4.4.1). В такой ситуации AF(n) в (4.4.4) и (4.4.5) приравни­

вается нулю и код Fg(n) изменяется с постоянной скоростью FA(n),

fyr управляемого гетеродина. В результате при появлении сигнала UnpMпроцесс автосопровождения будет продолжен без перехода в режим захвата.

При использовании сигналов с СЧПИ может иметь место не­ однозначность отсчета скорости, которая отсутствует при сигналах с ВЧПИ. Во избежании этого в режиме СЧПИ необходимо приме­ нять специальные меры по ее устранению, рассмотренные в п 4.2.4.

4.5. ОЦЕНИВАНИЕ СКОРОСТИ И УСКОРЕНИЯ В ПОЛУАКТИВНОЙ РГС ПРИ НЕПРЕРЫВНОМ СИГНАЛЕ

ПОДСВЕТА ЦЕЛИ

Непрерывный сигнал подсвета цели (СПЦ) используется для наведения ракет «воздух-воздух» с полуактивными РГС. Взаимное расположение истребителя И, цели Ц и ракеты Р в процессе полуактивного наведения показаны на рис. 4.5.1. Измерители скорости и ускорения, называемые в таких РГС автоселекторами скорости,

рения сближения скорости сближения используется в алгоритмах самонаведения

ракет. Информация об ускорении используется в алгоритмах защиты РГС от различного рода помех. В частности, по оценке этого ускорения может осуществляться констатация факта приме­ нения уводящих по скорости помех [31] и выполняться экстрапо­ ляция оценки скорости сближения в режиме памяти.

Непрерывный сигнал подсвета цели и специфика полуактив­ ного наведения и оценивания скорости полета ракеты предопреде­ ляют ряд особенностей следящего измерителя, к которым относят­ ся:

существенно больший, чем в БРЛС, диапазон измеряемых ус­ корений;

необходимость компенсации доплеровской частоты, обуслов­ ленной отлетом ракеты от самолета-носителя.

Структурная схема канала оценивания скорости и ускорения полуактивной РГС с непрерывным СПЦ, построенного с учетом отмеченных особенностей, показана на рис. 4.5.2.

на згпомер

Рис. 4.5.2.

Принятый головной антенной А г сигнал цели усиливается в приемнике отраженного сигнала (ПРМОС) и преобразуется на промежуточную частоту

В это же время прямой СПЦ принимается хвостовой антенной Ах ракеты, усиливается в приемнике сигнала синхронизации (ПРМСС) и преобразуется в напряжение ц. с промежуточной час­ тотой

В (4.5.1) и (4.6.2) и fnpco - частоты, на которые настроены каналы промежуточной частоты ИРМОС и ПРМСС;

доплеровские приращения частот сигналов цели и синхронизации. Здесь А, - длина волны; Уиц, Уцр и Уир - скорости сближения ис­ требителя с целью, цели с ракетой и истребителя с ракетой соот­ ветственно; Уи, Уц и Vp - проекции скоростей истребителя, цели и ракеты на соответствующие линии визирования. Смысл всех со­ ставляющих скоростей сближения ясен из рис. 4.5.1.

Необходимо отметить, что во всех разновидностях алгоритмов траекторного управления ракет используется скорость её сближе­ ния с целью УС=Уцр, в то время как доплеровское приращение частоты (4.5.3) отраженного сигнала содержит и составляющую, обусловленную скоростью сближения Уиц истребителя с целью. Компенсация этой составляющей осуществляется в процессе вто­ рого преобразования частоты в ПРМОС, при котором в качестве сигнала гетеродина используется напряжение ц> с выхода ПРМСС

^пр20=^пр10"^прсоу

^,дцр==^1дицр"^1дИр«2(Ур+Уц)Д =2УрцД .

напряжение и прз, частота которого

остается практически постоянной, поскольку в результате функ­ ционирования следящей системы частота fy,, управляемого гетеро­ дина изменяется на ту же величину, что и F ^ . Селекция сигнала по частоте осуществляется в узкополосном усилителе-ограничителе (УУПЧ), настроенном на частоту f np30. Чувствительным элемен­ том, реагирующим на изменение Ffl4p является частотный детек­ тор ЧД. При изменении FOT на такое же значение вначале изме­ нится fnp3 (4.5.5), и на входе интегратора И1 появится напряже­ ние, пропорциональное приращению РДЦр. Это напряжение после­ довательно преобразуется в сигнал Uj, пропорциональный прира­ щению ускорения на выходе И1, и затем на выходе интегратора И2 в сигнал uv, пропорциональный приращению скорости Уцр. Под действием uv частота f yr управляемого гетеродина УГ изменя­ ется таким образом, чтобы гЦд-^О.

Использование в следящей системе двух интеграторов обеспе­ чивает память по ускорению. Наличие такой памяти позволяет при кратковременных пропаданиях входных сигналов с частотой fnp2 сохранить (запомнить) на входе И2 сигнал Uj. Под действием этого запомненного сигнала напряжение uv на выходе И2 будет изменяться со скоростью, пропорциональной приращению ускоре­ ния, имевшему место на момент пропадания полезного сигнала. В итоге после появления и ,^ процесс слежения будет продолжен. Включение между интеграторами корректирующего звена КЗ обу­ словлено необходимостью обеспечения устойчивости следящей системы.

В следящей системе с двумя интеграторами имеет место ошибка сопровождения, пропорциональная второй производной отслеживаемой координаты, в данном случае производной ускоре­ ния. По этой причине при энергичных маневрах цели или ракеты, в частности за счет увеличения её скорости после старта, могут появиться ошибки слежения по частоте, превышающие половину ширины дискриминационной характеристики ЧД. В такой ситуа­ ции происходит срыв сопровождения. Во избежании этого в сле­ дящую систему вводится отмасштабированный в вычислителе кор­ ректирующих сигналов (ВКС) корректирующий сигнал Ujxp собст­ венного ускорения ракеты. В качестве датчиков корректирующих сигналов (ДКС) используются акселерометры, расположенные обычно на гироплатформе вместе с антенной. Начальные условия 11уцу для И2, определяющие первоначальную частоту f^ поступа­ ют из БРЛС в ракету пока она еще находится на подвеске.

Оценившие скорости сближения ракеты с целью осуществля­ ется путем формирования в смесителе СМ4 сигнала иГд с частотой Fflnp=fyr"^np20-fnp30- Выделяемая в СМ4 частота ¥ д ц р с помощью частотного детектора ЧДУ преобразуется в напряжение, пропор­ циональное скорости сближения. Это напряжение в качестве сиг­ нала оценки и используется в алгоритмах траекторного управления.

(5.1.6)

(В= юе je+d»d id+©r Jr»

где je, jd, jr - орты системы координат. Рассмотрим векторные произведения в (5.1.3), (5.1.5)

Введем проекции полного ускорения а по осям е, г, d

а= ае je+ ad jd+ar jr.

Из соотношений (5.1.2)-(5.1.6) ползаем следующие диффе­ ренциальные уравнения

^ д _ ,

Далее, учитывая, что Д = V , © а +й)а =й)лв (угловая скорость вращения линии визирования цели, запишем уравнения для даль­ ности до цели в виде

где ац - ускорение цели вдоль линии визирования, а„ - ускорение носителя РЛС вдоль линии визирования.

Далее в настоящей главе будем полагать, что РЛС принимает сигнал от одной цели, т.е. (5.1.1) представляет собой скалярный процесс

а вектор к измеряемых параметров сигнала включает время запаз­ дывания и доплеровскую частоту, т.е. А=[т3 Ffl]T.

Из уравнений (5.1.8), (5.1.9), описывающих изменение даль­ ности, следует, что для синтеза оптимального измерителя дально-

сти и скорости необходимо иметь информацию об угловой скоро­ сти вращения линии визирования цели со, ускорении носителя РЛС вдоль линии визирования и задать модель изменения ус­ корения цели вдоль линии визирования ац.

Что касается модели ускорения цели, то она подробно обсуж­ далась в гл. 3, и в дальнейшем будет использоваться простейшая модель (3.1.9) в виде белого гауссовского шума

Информацию об угловой скорости вращения линии визирова­ ния цели Шдв, ускорении носителя РЛС вдоль линии визирования ан можно трактовать, как получаемую от ДКС: ан - от акселеро­ метров; соли - от пеленгационной системы РЛС. В общем случае, измерения поступающие от этих датчиков можно представить в виде

(5.1.12)

где £и,ак(*), £И|nejI(t) - погрешности измерений в соответствующих датчиках.

Бели погрешности измерений в датчиках корректирующих сигналов значительны, то при построении оптимального и квазиоптимальных комплексных измерителей необходимо обрабатывать совокупность измерений (6.1.10), (5.1.12). Однако часто, уровень ошибок измерений в таких датчиках незначительный и в первом приближении можно полагать z ^ t ) ^ , Zn^t)»© ^, что эквива­ лентно пониманию процессов a^t) и co^t) как известных точно (точно измеренных). В дальнейшем будем придерживаться именно такого представления, с целью более наглядного понимания про­ цессов, происходящих в комплексных измерителях.

Вернемся теперь к схеме классификации, приведенной на рис. 5.1.1. Верхний уровень классификации - оптимальный комплекс­ ный измеритель дальности и скорости соответствует измерителю, синтезированному при описании дальности и скорости уравнения­ ми (5.1.8), (5.1.9), наблюдениях (5.1.10) и измерением задержки и доплеровского смещения частоты, пропорциональных соответст­ венно дальности и скорости, и известных функциях aH(t) и ©^(t). Такой измеритель будет:

- включать дискриминаторы задержки и доплеровского сме­ щения частоты, сигналы с которых вводятся в кольца слежения за