Главная - Литература

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 [73] 74 75 76 77 78 79 80 81 82

личного вида помех. При этом может применяться селекция как по дальности (положение импульса на шкале времени), так и по величине допплеровского сдвига частоты.

Таким образом, мы расчленили задачу самонаведения на две самостоятельные, решаемые однокоординатными измерителями.

Изменения во времени угла у обусловлены двумя причинами: относительным движением точек 0С и Оц и колебаниями продольной оси объекта Осхъ так что

? = е -д. (9.1.1)

Из рис. 9.2 вытекает, что е = (l/r)(uc sin q - vn sin <7Ц). Поэтому


(9.1.2)

где е0 = е соизмерение е может быть осуществлено только за счет сопровождения цели по углу у. Но

V = e - Ь, (9.1.3)

и, следовательно, результаты измерений е будут искажены колебаниями продольной оси объекта. При этом угол Ф меняется значительно быстрее, чем угол е. Угол т> или его производная могут быть измерены с помощью позиционного или скоростного гироскопов соответственно.

Поэтому при использовании формулы (9.1.1) радиотехническая следящая система должна отслеживать изменения во времени угла е-, а угол & можно измерять гиродатчиком. При наличии гиродатчика нет необходимости иметь широкополосную следящую радиотехническую систему. Более того, при наличии на борту объекта соответствующих измерителей можно учесть и изменения угла е, обусловленные поступательным движением измерителя. В самом деле, составляющая ес угла е, обусловленная этим движением и равная

ес = 7- *j vc sm qdt + гс0,

где ес0 =ес /=о, может быть определена с помощью автономных нерадиотехнических средств и выступать в качестве априорных данных для угломерного канала. Тогда угломерному каналу придется отслеживать только изменения угла, обусловленные движением цели

eu = -j- j" vn sin qa dt + ец0,

где ец0 = ецг=0.

Совершенно очевидно, что при соответствующем выборе структуры измерителя знание углов д и ес позволяет резко сузить полосу пропускания следящего радиотехнического угломера и тем самым повысить его помехоустойчивость. Поскольку изменения угла 0 во времени выступают как помеха, их можно исключить из результатов измерения, использовав сигналы гиродатчика.

На первый взгляд, кажется, что задачи измерения у и ё в соответствии с формулами (9.1.1) и (9.1.3) диаметрально противоположны. На самом деле это не так. Дело в том, что в обоих случаях радиотехническая следящая система должна обеспечить надежное сопровождение цели, т. е. отслеживать изменения угла у. Но в первом случае выходной сигнал угломера должен содержать е и §, а во втором - только е.

Пути технического решения указанных задач мы рассмотрим ниже, а сейчас обратимся к задаче измерения (отслеживания) изменений дальности. Из рис. 9.2 следует:

t . <

г = r0 + \ уц cos qa dt - 5 vc cos q dt, (9.1.4)

где r0 - начальная дальность между точками Ос и Оц. Уравнение (9.1.4) показывает,что изменения дальности обусловлены как движением самого измерителя, так и движением цели. Составляющая

ra = - vcC05Qdt, (9.1.5)



где rc0 = rc\ (=o, или ее производные по времени могут быть измерены навигационными средствами. Результаты этих измерений для радиотехнической системы будут выступать в качестве априорных данных, снижая требования к динамике следящего дальномера или измерителя скорости.

Из проведенного рассмотрения видно, что задача комплек-сирования состоит в учете априорных сведений о движении рассмотренного радиотехнического измерителя, полученных с помощью других измерителей, именуемых ц дальнейшем измерителями собственного движения (ИСД).

Априорные сведения позволяют снизить требования к динамике следящей радиотехнической системы, повышают точность и помехоустойчивость комплекса и прежде всего радиотехнических измерителей. Априорная информация может быть полной или неполной. В рассмотренных примерах ее можно считать полной при условии иц = 0. Задача радиотехнических измерителей здесь сводится к уменьшению ошибок ИСД. Комплексные системы подобного типа называются системами с полной информацией. Если иц ==0, можно построить только систему с неполной информацией. Чем полнее информация, полученная от ИСД, тем помехо-устойчиЕее будет радиотехническая система.

Может показаться, что создание комплексных измерителей при иц = 0 лишено смысла, поскольку автономные измерители позволяют в принципе получить всю необходимую информацию для решения задачи наведения. Однако это далеко не всегда так. Дело в том, что автономные измерители имеют ограниченную точность и задача самонаведения без радиотехнических измерителей решена не будет. Радиотехнические измерители задачу самонаведения решают успешно, но всегда желательно повысить их помехоустойчивость и точность.

Комплексирование измерителей не ограничивается учетом собственного движения. Оно оказывается полезным и для неподвижных измерителей. Для подтверждения сказанного достаточно привести один пример. Пусть наземным комплексом производится измерение параметров движения спутника. Высокая стабильность указанного движения позволяет рассчитывать упрежденные координаты спутника, которые выступают в качестве априорных для радиотехнической следящей системы, т. е. выполняют роль сигналов ИСД. Следовательно, измерители должны отслеживать не полные изменения координат, а только ошибки их

предварительного прогнозирования. Таким образом, в любом случае, когда имеется возможность априори получить сведения об отслеживаемом параметре, могут быть использованы идеи комплексирования. Роль ИСД в случае измерения координат спутника выполняет вычислитель его ожидаемых координат.

Выигрыш в помехозащищенности, получаемый за счет комплексирования измерителей, зависит не только от полноты априорной информации об измеряемом параметре радиосигнала, но и от способов ее реализации, т. е. от структуры комплексного измерителя.

Способов комплексного использования информации, полученной от различных измерителей, существует достаточно много.

Но все их можно разбить на две группы: системы с независимо работающими измерителями и системы с измерителями, связанными цепями коррекции.

9.2. КОМПЛЕКСНЫЕ СИСТЕМЫ С НЕЗАВИСИМЫМИ ИЗМЕРИТЕЛЯМИ

Существует по крайней мере два типа комплексных систем с независимо работающими автономным и радиотехническим измерителями, выходной сигнал которых отображает координату с ошибкой, меньшей погрешности каждого измерителя. Основной задачей, решаемой в данном случае, является задача повышения точности измерений.

Простейшей по идее является система с параллельно работающими измерителями и согласующими фильтрами. Упрощенная функциональная схема такой системы показана на рис. 9.3. Параметр S = s (/) радиосигнала, измеряемый радиотехнической следящей системой (РСС), поступает на ее вход вместе с радиопомехой. Действие последней уч-


Рис. 9.3.



тено добавлением к полезному сигналу некоторого эквивалента реальных помех Яр = Яр (г). Эквивалентность состоит в том, что сигнал Яр, приложенный ко входу следящей системы, вызывает появление на ее выходе ошибок с теми же статистическими характеристиками, что и реальные помехи со входа радиоприемника. Для линейных или линеаризованных систем такая замена правомочна, а ее использование резко упрощает качественный анализ следящих измерителей. С выхода радиотехнического измерителя координата (предполагается, что она прямопропорциональна s (t)) в виде электрического сигнала sp = sa -f- Яр, где s„ - измеренное значение координаты, а Яр - помеха, искажающая s, подается на вход фильтра Фх.

Автономный измеритель (АИ) измеряет координату Y. На его входе также действует возмущение Яа, эквивалентное реальному. Вычислительное устройство (ВУ) пересчитывает выходной сигнал автономного измерителя Ya в систему координат, в которой определяется s так, что на выходе вычислителя имеем

sa = Р (D) Wa (D) S + Wa (D) Яа,

где Р (D) = DN - оператор, определяющий связь измеряемых координат, a Wa (D) - передаточная функция АИ и ВУ для помехи Яа. При этом N может принимать значения: 0; ±1; ±2. Если необходимо определять координату Y, вычислительное устройство следует включить на выходе радиотехнической системы. При определении некоторой третьей координаты X вычислители должны содержаться в обоих каналах. Сигнал saiI поступает на вход фильтра Ф.2.

Фильтры и Ф2 предназначены для согласования масштабов и размерностей sp и saH, а также минимизации ошибок измерения z за счет фильтрации ошибок Яр и Яа = = Wa(D)ns. Эти фильтры могут также осуществлять операции дифференцирования или интегрирования.

Обозначим через Fv (D) и Fa (D) передаточные функции согласующих фильтров Фх и Ф2 соответственно. Ошибка выходного сигнала г = z (t) в общем случае складывается из динамической погрешности, обусловленной инерционностью измерителей, и ошибки, вызванной возмущениями Яр и Яа. Условно вторую составляющую будем именовать флуктуационной.

Обозначим-передаточные функции РСС и АИ через Wp (D) и W-л (D), а для упрощения выкладок будем полагать, что

WnfS)

-* Fp(D)

I-----

Рис. 9.4.

Wa(Sj

Fa(nl

нерадиотехнический измеритель определяет координату Y (t) = Р (D) s (/).

С учетом всех сделанных замечаний динамическую структурную схему комплексного измерителя можно представить в виде, показанном на рис. 9.4.

Выходной сигнал комплекса X (t) = s (t) + z (/) в соответствии со схемой может быть представлен в виде

s + z=(WpFp + PWaFa) s + WPFPF1P + WaFaWa. (9.2.1)

При этом здесь и в дальнейшем для сокращения записей оператор D в передаточных функциях опускается, а вместо s (t), Я (f) и т. д. записываются s, Я и т. д.

Если известны корреляционные функции возмущений Яр, Па и сигнала s, то можно поставить и решить задачу отыскания передаточных функций Fp (D) и Fa (D), обеспечивающих получение минимальной дисперсии о% ошибки измерения г. В такой постановке задача решалась в [18]. Если же статистика полезного сигнала не известна, что наиболее часто имеет место на практике, задачу решают при некоторых ограничениях. Прежде всего, необходимо, чтобы передаточная функция полезного сигнала для s

Wc = WPFP + PWaFa

обеспечивала его неискаженное воспроизведение. Неиска-жающей функция Wc будет только в том случае, когда для всех частот спектра s модуль комплексного коэффициента передачи Wc (/со) = 1. Следовательно, должно выполняться условие

WPFP = 1 - PWaFa. (9.2.2)

Равенство (9.2.2) в теории комплексных систем называют условием инвариантности (независимости) ошибки измерений от характеристик входного сигнала. Фактически это соответствует такому выбору параметров системы, при ко-



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 [73] 74 75 76 77 78 79 80 81 82



0.009