Студопедия.Орг Главная | Случайная страница | Контакты | Мы поможем в написании вашей работы!  
 

Методы определения угловых координат



       
   
 


ФАЗОВЫЙ АМПЛИТУДНЫЙ
  основан на использовании фазовых соотношений напряжений отраженных сигналов двух разнесенных антенн   используется способность антенных устройств концентрировать излучаемую электромагнитную энергию в пределах определенного угла, при этом антенные устройства обладают одинаковым направленным действием, как при излучении электромагнитной энергии, так и при ее приеме, в результате чего амплитуда отраженного сигнала зависит от взаимного расположения цели и антенны.  
       

Для того чтобы определить угловые координаты объекта в горизонтальной и в вертикальной плоскостях необходимо, чтобы антенна обладала направленным действием также в обеих плоскостях. Чем выше направленное действие антенны в данной плоскости (чем острее характеристика направленности), тем точнее определяется координата. В случае того, если в одной из плоскостей антенна имеет незначительную направленность (например, если диаграмма направленности в вертикальной плоскости имеет многолепестковый характер), то точно определить можно лишь одну угловую координату — только в той плоскости, в которой антенна имеет высокую направленность.

В аэрологических и метеорологических РЛС антенны обладают направленным действием как в обеих плоскостях по азимуту и углу места.

22. Амплитудная пеленгация методом сравнения: общие принципы и применение.

В таком методе диаграмму направленности (луч) антенны быстро перемещают относительно ее геометрической оси. Частота перемещения (сканирования) составляет обычно несколько десятков герц.

Рис. 2 Образование равносигнального направления при определении угловой координаты в одной плоскости (а) и угловых координат в обеих плоскостях (б)

Если определяется только одна угловая координата цели (пеленгация производится только в одной плоскости), луч антенны колеблется в этой плоскости из одного крайнего положения в другое (на рис. 2 а из 1 положения во 2 положение).

Если цель находится в направлении OA, определяемом точкой пересечения диаграмм направленности при двух крайних положениях луча антенны, то в обоих крайних положениях луча цель облучается равным количеством электромагнитной энергии. Поэтому и амплитуды сигналов, отраженных от этой цели, одинаковы при обоих положениях луча антенны. Такое направление называется равносигнальным.

В любом другом направлении равенства отраженных сигналов не будет. Так, если цель находится в направлении ОВ при 1 положении луча антенны, излучаемая энергия меньше, чем при 2 положении. Поэтому и сигналы, отраженные от этой цели, при 1 и 2 положениях луча будут различны.

Принцип такого метода пеленгации (в одной плоскости) заключается в том, что оператор или автоматическая система, перемещая луч антенны в данной плоскости, добивается равенства амплитуд отраженных сигналов при обоих крайних положениях луча антенны.

Преимущество метода: дает высокую точность определения угловых координат без значительного уменьшения дальности действия станции (сочетает преимущества методов пеленгации по максимуму и по минимуму).

В отличие от методов пеленгации по максимуму точность определения угловых координат при использовании равносигнального метода зависит не столько от ширины диаграммы направленности антенны, сколько от выбора рабочего участка характеристики, на котором пеленгуется цель. Отклонение оси диаграммы направленности от равносигнального направления (угол у) выбирают так, чтобы в случае, когда цель находится в равносигнальном направлении, амплитуда отраженного сигнала уменьшалась до 0,6—0,8 максимального значения, на этих участках характеристики амплитуда отраженного сигнала резко изменяется при повороте антенны.

В то же время излучаемая в равносигнальном направлении энергия, а следовательно, и отношение сигнала к шуму на этих участках еще довольно велики. Это обеспечивает незначительное уменьшение дальности действия в момент пеленгации по сравнению с методом пеленгации по максимуму.

Оптимальное значение угла при ширине характеристики направленности 3-4о близко к 1°. Если угол меньше оптимального, точность пеленгации падает, так как равносигнальное направление приближается к тупой вершине диаграммы направленности. Если же угол у значительно больше оптимального, то существенно уменьшается дальность действия станции.

Для одновременного определения обеих угловых координат методом равносигнальной зоны применяется коническое сканирование луча антенны, при котором направление максимального излучения перемещается по образующей конуса. Ось конуса соответствует геометрической оси антенны и является равносигнальным направлением.

Если направление на цель совпадает с равносигнальным направлением, то амплитуды отраженных сигналов при всех положениях луча одинаковы. Если же направление на цель составляет с осью антенны некоторый угол (угол рассогласования), то амплитуда сигналов при вращении луча антенны в пространстве изменяется.

В случае плавного вращения луча антенны в пространстве и генерирования достаточно большого числа импульсов за период вращения луча амплитуда принимаемых сигналов модулируется во времени по синусоидальному закону.

Метод конического сканирования луча применяют на сантиметровых и реже дециметровых волнах при использовании параболических антенн. Осуществляется коническое сканирование путем вращения облучателя вокруг оси параболоида. При этом характеристика направленности антенны также вращается вокруг геометрической оси антенны. Для смещения максимума диаграммы направленности относительно оси антенны облучатель (например, активный вибратор) сдвигают в фокальной плоскости перпендикулярно оси на 1—3 см от нее. Характеристика направленности антенны смещается при этом в сторону, противоположную смещению вибратора.

Тех же результатов можно добиться, применив в качестве облучателя несимметричный вибратор. При вращении несимметричного вибратора ось луча также описывает коническую поверхность, угол раствора которой зависит от степени несимметричности вибратора.

Метод конического сканирования применяется в тех случаях, когда требуется высокая точность определения обеих угловых координат. Процесс сопровождения цели при этом заключается в том, что оператор (или специальная автоматическая система) непрерывно поворачивает ось антенны таким образом, чтобы отраженные сигналы сохраняли постоянную амплитуду, т. е. коэффициент модуляции отраженного сигнала т оставался равным нулю.

Недостаток метода: дальность действия РЛС в равносигнальном направлении на 20—25 % меньше, чем в направлении максимального излучения.

23. Фазовые (разностно-временные) пеленгаторы: принципы действия, построения и область применения.

Такой метод основан на сравнении фаз отражённых сигналов, принятых двумя разнесёнными антеннами.

Рис. 3 Фазовый метод определения угловых координат

Допустим, необходимо определить угол места цели. Если цель находится на значительном расстоянии от станции, то можно считать, что прямые А1 и А2 параллельны. При этом углы места, под которым цель наблюдается из точек А1 и А2 практически одинаковы:

ɛ1 = ɛ2 = ɛ.

Сигналы, принятые антеннами, имеют разность хода:

Δr = l sin a = l cos ɛ.

Разность начальных фаз отраженных сигналов связана с разностью хода зависимостью:

Δφ = 2π× Δr/l.

Следовательно:

Δφ = 2π× l sin a /l = 2π× l cos ɛ /l.

Измерив разность фаз (Δφ)и зная расстояние между антеннами l (базу) и рабочую длину волны l, можно определить угол места цели:

ɛ = arc cos (Δφl/2π× l).

Аналогично можно определить азимут цели.

Для определения обеих угловых координат фазовым методом необходимо иметь три приемные антенны (одна из двух пар антенн, необходимых для пеленгования в двух плоскостях, может быть общей для каналов азимута и угла места).

Преимущества метода: высокая точность определения угловых координат (тем выше, чем больше отношение длины базы к длине волны (l/l)).

Недостатки метода: если использовать в диапазоне сантиметровых и дециметровых волн, то встречаются серьезные технические трудности, связанные с неоднозначностью, возникающей при измерении разности фаз отраженных сигналов на ультракоротких волнах (l/l>0.5).

Для того чтобы избавиться от этого недостатка определения угловых координат фазовые методы совмещают с амплитудными. Амплитудными методами определяют приближенное значение угловых координат, а с помощью фазового метода эти значения уточняются.

24. Радиолокационный обзор пространства.

В большинстве радиолокационных систем, прежде чем производить измерение координат и параметров движения, цель необходимо найти.

Радиолокационный обзор – процесс поиска радиолокационных целей.

Зона обзора станции – поиск цели производится перемещением луча в некоторой области.

Характеристики радиолокационного обзора в большой степени зависят от вида диаграммы направленности антенны РЛС.

Диаграмма направленности F(φАЗ, φУМ) по мощности – график зависимости плотности мощности ρ излучаемой волны от направления распространения при постоянном расстоянии до точек наблюдения.

На практике часто вместо пространственной диаграммы направленности пользуются плоскими диаграммами, представляющими собой сечение поверхности F( φАЗ, φУМ ) двумя главными плоскостями - горизонтальной и вертикальной. Угол θ 0,5 - представляет собой ширину диаграммы направленности по уровню половинной мощности.

Антенны РЛС имеют диаграммы направленности двух основных видов:

· Иглообразные - диаграммы, у которых ширина по уровню половинной мощности приблизительно одинакова для обоих главных сечений.

· Веерные (плоские) – диаграммы, характеризующиеся существенным различием ширины в главных сечениях.

Период обзора Тобз – время, требуемое для однократного облучения всех точек зоны обзора, и обеспечения возможности приема сигналов из этих точек.

Время облучения Тобл точечной цели – время, протекающее с момента начала излучения радиоволн в направлении данной цели до конца приема сигналов от этой цели.

За время Тобл накапливается энергия принимаемых сигналов, необходимая для обнаружения сигналов, оценки их параметров, разрешения и т. д. Соответственно, за время облучения цели Тобл на вход приемника РЛС должно поступить не менее N отраженных от цели эхо-сигналов. В свою очередь число накопленных эхо-сигналов зависит от периода повторения зондирующих импульсов РЛС Тп обл Т n:

Т = N ×Tn.

При этом, при условии однозначного измерения дальности, период повторения зондирующих импульсов не может быть меньше, чем максимальное время задержки отраженных эхо-сигналов.

Тn≥ tз.max =2Dmax/ c.

Теоретически период последовательного обзора равен:

ТОобз = Тобл×Dmax×ФАЗ× ФУМ /ΔD×ƟАЗ×ƟУМ.

где ΔD – участок дальности, просматриваемый в каждый данный интервал Тобл, θАЗ и θУМ – значения ширины луча по уровню половинной мощности в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

Если за время Тобл просматриваются цели на всей дальности действия РЛС, то теоретически значение периода последовательного обзора равно:

ТОобз = Тобл ×ФАЗ× ФУМ /ƟАЗ×ƟУМ.

В реальных системах обзора время облучения цели существенно изменяется по зоне обзора (например, вследствие изменения скорости движения луча на краях зоны сканирования). В результате реальный период обзора Тобз часто оказывается большим теоретически необходимого ТОобз.

Отношение этих двух величин называют относительным периодом обзора Кобз.

С учетом коэффициента Кобз формулы для реального периода обзора можно записать следующим образом:Ипри просмотре дальности по частям отрезками ΔD:

Тобз = Кобл×Тобл×Dmax×ФАЗ× ФУМ /ΔD×ƟАЗ×ƟУМ,

при просмотре всей дальности сразу:

Тобз = Кобл×Тобл ×ФАЗ× ФУМ /ƟАЗ×ƟУМ.

Значения величины Кобз для некоторых видов обзора приведены в таблице 1.

Таблица 1

Методы обзора Фаз /Фум
0.5    
Круговой      
Секторный 1.5 1.3 1.2
Строчный 2,4 – 2,5 2,4 – 2,5 2 – 2,15
Винтовой - -  
Поступательно-конический - - 2.4
Спиральный - 1.75 -

25. Методы сопровождения объектов по дальности.

Сопровождение объекта по какой-либо координате заключается в непрерывном определении данной координаты.

При сопровождении объекта по дальности необходимо непрерывно определять дальность и вводить определённую величину (поворотом ротора сельсина датчика или изменением величины (или фазы) эталонного напряжения с помощью потенциометра или фазовращателя) в систему передачи данных и оттуда в какое-либо счётно-решающее устройство.

Сопровождение по дальности может быть:

1. Ручное сопровождение путём непрерывного смещения механического или электрического визира с отражённым сигналом на ЭЛТ.

2. Полуавтоматическое сопровождение путём перемещения визира по экрану с помощью специальных устройств, а оператор лишь регулирует скорость движение визира, добиваясь его совмещения с отражённым сигналом.

3. Автоматическое сопровождение – процесс полностью автоматизирован.

Преимущества автоматизации процесса:

· при высоких скоростях движения обекта повышается точность определения и скорость отработки дальности;

· ошибки оператора исключаются;

· нет необходимости в ЭЛТ, т.к. можно определять дальность и вводить её в счётно-решающее устройство без индикации объекта на экране.





Дата публикования: 2015-02-20; Прочитано: 2570 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!



studopedia.org - Студопедия.Орг - 2014-2024 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.013 с)...