Разработка автоматического устройства первичной обработки РЛИ

 Измерение дальности D воздушных объектов в импульсных РЛС основано на измерении интервала времени задержки t_з между зондирующим импульсом и отраженным от цели сигналом. Определив величину интервала времени задержки, дальность цели можно найти по формуле:

  (4.2)

 

          где С – скорость распространения света (С=3·10⁸ м/с).

 

Рис.4.1.Разбиение  зоны обнаружения на дискреты по дальности

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 Тп импульсов запуска.

Измерение дальности реализуется схемами  дискретного измерения времени,  представляющие  собой  преобразователи  «время-код».

Важно отметить, что дискретная природа измерений обусловила погрешность измерений, абсолютное значение которой описывается выражением:

      (4.3)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.1.1.Функциональная схема импульсного измерителя дальности

Рассмотрим устройство импульсной дальномерной РЛС (рис. 4.1, рис. 4.2)  Передатчик станции генерирует радиоимпульсы длительностью t_и с периодом повторения Т_и (напряжение u₂ на рис.4.2). Антенный переключатель (АП) подсоединяет антенну к передатчику на время генерации (t_и) и к приёмнику на всё остальное время. Отражённые импульсные сигналы запаздывают на время t_D; на вход приёмника поступают и колебания передатчика и отражённые сигналы (u₃). 

 

 

 

 

 

Рис.4.1. Функциональная схема импульсного измерителя дальности (а) изображение сигналов на экране электроннолучевого индикатора (б) 

 

Время запаздывания отражённых сигналов мало (оно составляет тысячные или  даже миллионные доли секунды), и обычные  часовые механизмы для его  измерения непригодны. Одним из наиболее употребительных приборов для измерения  времени запаздывания является электроннолучевая  трубка. На рис.4.1, а показана трубка с электростатическим управлением. К вертикально отклоняющим пластинам трубки подводятся импульсы напряжения с выхода приёмника  u₄; к горизонтально отклоняющим пластинам от специальной схемы подводится пилообразное напряжение u₅ (рис.4.2). Передатчик и схема создания пилообразного напряжения запускаются одновременно импульсами синхронизирующего устройства, поэтому одновременно с излучением импульса передатчика начинается горизонтальное перемещение пятна по экрану трубки.

Рис.4.2. Эпюры напряжений в точках 1-5 схемы импульсного дальномера (рис.4.1, а).

Картина, наблюдаемая на индикаторе, иллюстрируется (рис.4.1,б,)  пятно воспроизводит огибающие излучённого и отражённого импульсов, расстояние между которыми l пропорционально дальности обнаруженной цели:          

,

(2.1)

где V_П – скорость движения пятна по экрану индикатора, откуда                     

.

(2.2)

Достоинства импульсных дальномеров:

ü      возможность построения РЛС с одной антенной;

ü      простота индикаторного устройства;

ü      удобство одновременного измерения дальности многих целей;

ü      простота разделения излучаемых импульсов, длящихся очень малое время t_и, и принимаемых сигналов.

Недостатки импульсного метода:

ü      необходимость использования больших импульсных мощностей передатчиков;

ü      невозможность измерения малых дальностей;

ü      большая минимальная дальность станции (определяющаяся длительностью излучаемых импульсов и временем протекания переходных процессов в антенном переключателе), которая составляет сотни или даже тысячи метров. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.1.2.Структурная электрическая схема измерителя дальности

 

Рис.4.2.Электрическая  схема измерителя дальности

 

Принцип работы устройства:

1. ИЗ «обнуляет» счетчик.
2. С поступлением тактовых импульсов (ТИ) на выходе счетчика формируется текущий код дальности, который выдается на одни из входов схем совпадения «И».
3. В ответном сигнале ответчика формируется координатный код. Дешифрация координатного кода реализуется линией задержки и схемой совпадения «И».
4. На выходе схемы совпадения появляется импульс, разрешающий
5. выдачу кода дальности на выходы схемы совпадения «И».

 

Число разрядов счетчика n

Log₂ 4096 = 12

4.2.Измерение  азимута

По методам  оценки азимута цели по пачке ДКС  выделяют квазиоптимальный и инженерный алгоритмы. Для работы квазиоптимального алгоритма необходимо программировать весовые коэффициенты η_i (β) (i = 1, 2,… N) для каждой конкретной пачки ДКС, число позиций (сигналов) N изменяется в зависимости от ЭОП цели, ее расположении в пространстве. Что в свою очередь приведет к большим затратам.

Вышеуказанное обусловило широкое применение в  автоматических УПО КСА КП РТВ  упрощенных (инженерных) алгоритмов оценки азимута цели по пачке ДКС.

Исходными сигналами, по которым оценивается  положение центра пачки (азимут цели β^*_ц), являются сигналы фиксации начала β_н и конца β_к пачки, которые выдают логические обнаружители типа k/m–l. Соответственно оценка центра пачки по известному азимутальному значению указанных сигналов производится следующим способом:

                        (4.5)

 

По известным  ширине N и азимутам начала β_н (конца β_к) пачки азимут цели определяется выражениями:

 

               (4.6)

где    N – число позиций, соответствующее ширине пачки;

         ∆β – угловая дискретность  импульсов в пачке.

Точность  инженерных алгоритмов оценки азимута  цели определяется ошибками измерения  β_н и β_к пачки, которые в свою очередь включают систематическую и случайную составляющие.

Систематическая составляющая ошибки обусловлена тем, что сигналы начала и конца  пачки вырабатываются обнаружителем  только после выполнения логик обнаружения (k/m) и конца пакета (l нулей подряд). Часть систематической ошибки может быть скомпенсирована схемным способом. Нетрудно увидеть, что в обнаружителях типа k/k–l сигнал фиксации конца пакета сдвинут на l позиций вправо, а сигнал начала пачки – на k–1 позиций вправо. Соответственно аппаратная ошибка оценки центра пачки составляет:

 

    (4.7)

4.2.1.Структурная  схема измерителя азимута

        

Принцип работы устройства:

1. ОС «обнуляет» счетчик.
2. При поступлении МАИ, на выходе счетчика формируется текущий код азимута.
3. Этот код поступает на одни из входов схем совпадения «И», на вторые входы которых подаются импульсы считывания с генератора импульсов считывания (ГИС).
4. При наличии импульсов считывания на выходы схем совпадения выдаются цифровые коды β_н и β_к, которые поступают в спецвычислитель, где определяется азимут воздушного объекта.

 

В данной главе рассмотрены алгоритмы  измерения азимута и дальности  цели. На их основе были разработаны  структурные схемы и рассчитаны их основные параметры.

 

 

 

 

 

5.Оценка стоимости  предложенной технической реализации  разработанного устройства первичной  обработки.