Глава 13. Измерители скорости цели

Одним из важных параметров движения, подлежащих определению в радиосистемах, является скорост. При однопозиционном расположении радиосистемы (рис. 13.1, а) можно измерить радиальную составляющую скорости движения и угловую скорость перемещения объекта связанную с тангенциальной составляющей скорости . В многопозиционной радиосистеме можно вычислить вектор скорости в пространстве по трем его составляющим (радиальным скоростям), измеренным на трех разнесенных позициях или вектор скорости на плоскости при двух разнесенных позициях (точки и на рис. 13.1,б), Для этого надо знать угловые положения линий визирования цели (например, углы на рис. 13,1).

Рис. 13.1. Составляющие вектора скорости, определяемые в одно (а) и двухпозиционной (б) системе

Радиальную скорость цели можно найти либо дифференцированием данных о текущей дальности цели:

либо измерением доплеровского смещения частоты принимаемого сигнала при движении цели. При использовании метода дифференцирования дальности данные о скорости обычно извлекают из входного сигнала последнего интегратора в экстраполяторе автоматического радиодальномера.

Оптимальным при определении скорости по доплеровскому сдвигу частоты является, как следует из формулы для потенциальной точности измерения частоты (9.22), непрерывный сигнал, имеющий

Рис. 13.2. Структурная схема измерителя радиальной скорости пассивного объекта

наибольшее значение среднеквадратической длительности сигнала Реализуемая при этом точность превышает достижимую при методе дифференцирования, так как последняя зависит от точности измерения дальности и ухудшается из-за дополнительной обработки при выделении продифференцированного сигнала.

Принцип действия доплеровского измерителя радиальной скорости иллюстрируется структурной схемой рис. 13.2. При определении скорости пассивного объекта цель облучается непрерывным когерентным сигналом частоты который вырабатывается ГРЧ, и измеряется доплеровский сдвиг частоты Отраженный от объекта сигнал с частотой во втором смесителе приемника переводится на частоту подставки Для обеспечения однозначного измерения в как положительных, так и отрицательных доплеровских сдвигов частоты. Потенциальная точность определения скорости в рассматриваемом измерителе характеризуется погрешностью (см. гл. 3 и 9)

Если определяется скорость активного объекта, ГРЧ которого работает в непрерывном режиме на частоте (рис. 13.3), то в пункте измерения принимается сигнал с частотой где Колебания после преобразования на промежуточную частоту и усиления в УПЧ переводятся в балансном модуляторе на частоту подставки и в измеряются значение и полярность доплеровского смещения сигнала цели. Преимущество этого, так называемого беззапросного варианта построения измерительной системы, — неограниченная пропускная способность, т.е. возможность работы одновременно со многими пунктами измерения. Однако этот метод требует высокой долговременной (на все время функционирования системы) стабильности частоты ГРЧ на объекте и гетеродинов в пунктах измерения. Потенциальная точность такого измерителя определяется выражением (13.1), в котором вместо следует использовать

Рис. 13.3. Структурная схема беззапросного измерителя радиальной скорости активного объекта

На рис. 13.4 показана структура измерительной системы, состоящей из запросчика и ответчика. Запросный сигнал, излучаемый на частоте приходит на ответчик с доплеровским сдвигом и через устройство развязки приемного и передающего каналов попадает на смеситель приемника. Поскольку гетеродинный сигнал, формируемый умножителем частоты, имеет частоту в УПЧ сигнал усиливается на частоте После дробно-кратного преобразования частоты с помощью, например, регенеративных делителей, частота сигнала принимает значение После второго преобразования частоты формируется несущая частота ответного

Рис. 13.4. Структурная схема запросчика (а) и ответчика (б) измерителя радиальной скорости активного объекта

Принимаемый запросчиком ответный сигнал с частотой

через устройство развязки и смеситель подается на УПЧ с частотой Опорный сигнал, имеющий частоту формируется из сигнала ГРЧ с помощью дробно-кратного преобразователя частоты и смесителя. После добавления частоты подставки на последний смеситель приходит опорный когерентный сигнал с частотой

Таким образом, измеритель частоты определяет частоту Потенциальную точность измерения скорости в данной системе находят с помощью формулы (13.1).

Преимуществом запросного метода работы являются меньшие требования к стабильности частоты в системе запросчик—ответчик, которая должна быть высокой только на малых интервалах времени, равных Однако на борту объекта устанавливается аппаратура, имеющая, как правило, большие массу и объем, чем при беззапросном

методе, а наличие ответчика позволяет использовать этот метод только при определении скорости кооперируемых объектов.

Кроме того, ответчик должен работать одновременно только с одним запросчиком. Для работы с несколькими запросчиками необходима импульсная или многочастотная система.

Принцип действия измерителя угловой скорости объекта (угловой скорости линии визирования). Подобный измеритель может быть построен на основе фазового метода радиопеленгации. Пусть в соответствии с рис. 13.5 разность фаз сигналов, принимаемых в точках

поэтому

Однако

поэтому

Объединяя (13.2) и (13.3), находим скорость изменения угла или угловую скорость линии визирования

Выполнив независимые измерения можно определить (рис. 13.5). С помощью синтезатора частоты (СЧ) в двухканальном приемнике, каналы которого насстроены на частоту подставки преобразуются сигналы, принятые на концах базы Усиление выполняют широкополосные УПЧ, полосы пропускания которых не должны превышать двойной диапазон доплеровских частот. Поэтому для улучшения отношения сигнал/шум на выходах УПЧ включены устройства фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), выполняющие функцию оптимальных фильтров, которые

Рис. 13.5. Структурная схема измерителя угловой скорости линии визирования цели

максимизируют отношение сигнал/шум. Фильтр на выходе фазового детектора выделяет составляющую, частота которой измеряется в Вычислитель ВУ по измеренным и рассчитывает .

Контрольные вопросы

(см. скан)