ГЛАВА ДЕСЯТАЯ. ИЗМЕРЕНИЕ УГЛОВЫХ КООРДИНАТ ПРИ КОГЕРЕНТНОМ СИГНАЛЕ
§ 10.1. ВВОДНЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ
Измерение угловых координат является одной из важнейших функций, выполняемых радиолокационными станциями различного назначения. Непрерывно возрастающие требования к точности измерения углов привели к необходимости обстоятельного теоретического исследования возможностей радиолокационного измерения угловых координат. Особенно важна задача нахождения потенциальной точности углометрии в условиях флюктуирующего радиолокационного сигнала, принимаемого на фоне собственных шумов, а также задача синтеза схем оптимальных угломеров, реализующих эти потенциальные точности. Однако в современной радиолокационной литературе существует сравнительно небольшое число работ, посвященных этим вопросам.
Первыми работами, в которых делаются попытки оптимизации радиолокационных угломеров, являются работы [10 и 11]. В них рассматривается задача оптимального измерения угловых координат обзорной радиолокационной станцией. При этом вводится ряд весьма ограничительных предположений. Схемы угломеров предполагаются заданными до амплитудного детектора включительно, и оптимизируется лишь последетекторная обработка. Цель предполагается либо совсем не флюктуирующей, либо флюктуирующей так, что ее отражающая поверхность не успевает измениться за время прохождения по цели диаграммы направленности антенны, но принимает независимые значения в различных периодах обзора. Для решения задач оптимизации в этих
работах используется теория статистических оценок максимального правдоподобия.
Далее отметим работу [45], в которой, по сути дела, оптимизируется радиотракт следящего радиолокационного угломера. Рассматривается метод пеленгации со сканирующей диаграммой. Схема радиотракта опять предполагается заданной до амплитудного детектора включительно. Сигнал предполагается флюктуирующим так, что амплитуда его постоянна в пределах длительности импульсов, но независима от импульса к импульсу. Для решения задач оптимизации используется метод обратной вероятности.
Весьма ограничительные исходные предположения, использованные в работах [10, 11, 45], снижают ценность полученных в них результатов. Однако уже в этих работах указана связь рассмотренных задач с математической статистикой, хотя ее мощный аппарат используется явно недостаточно.
Позднее появились работы [12, 46], где решается задача об оценке угловой координаты на основе наблюдаемой реализации сигнала. Сигнал предполагается флюктуирующим, но жестко коррелированным за время наблюдения. Рассмотрение проводилось на примере методов мгновенного сравнения сигналов, амплитудного и фазового. В работах [12, 46] использовались оценки максимальной апостериорной вероятности. Существенно, что в этих работах относительно схемы угломера не вводилось никаких предварительных предположений и она оптимизировалась полностью.
Предположение о жесткой коррелированности сигнала за время наблюдения, сделанное в этих работах, является довольно ограничительным. Более распространенным на практике является случай, когда время корреляции флюктуаций сигнала сравнимо или значительно меньше времени наблюдения.
В настоящей и последующей глазах будет дано подробное и систематическое изучение задачи радиолокационного измерения угловых координат с упором на этот последний случай. Изложение будет вестись в основном в таком же плане, как и во всех предыдущих главах: сначала синтезируются и изучаются оптимальные схемы, затем анализируются схемы, близкие к оптимальным. При синтезе оптимальных угломеров мы не
будем делать никаких предварительных предположений о возможной схеме угломера. Однако предположим заданным метод пеленгации (т. е. структуру антенной системы) и определяющийся этим способ кодировки угловых координат в радиолокационном сигнале. При этом будут последовательно рассмотрены существующие или возможные методы пеленгации.
Синтез радиолокационных угломеров без задания метода пеленгации является трудной задачей, которую достаточно точно можно решить лишь для антенн типа фазируемых решеток. Этому вопросу посвящен § 10.13.
В настоящей главе будет изучаться задача радиолокационного измерения угловых координат при когерентном сигнале. Материал здесь разбивается на три основные группы вопросов: угломеры со следящей антенной, угломеры, в которых слежение осуществляется электронным способом (не антенной), и, наконец, неследящие угломеры (не содержащие цепи обратной связи).
Основная часть главы посвящена угломерам со следящей антенной, так как этот класс угломеров является наиболее широким. Сначала здесь синтезируется схема оптимального радиотракта этих угломеров при весьма общих предположениях относительно используемого метода пеленгации. Затем эта схема конкретизируется для важнейших методов пеленгации, используемых на практике: метода сканирования диаграммы, метода сканирования с компенсацией, амплитудного мгновенного сравнения сигналов, метода сканирования фазового центра и фазового мгновенного сравнения сигналов. Большое внимание уделено вопросу о влиянии на точность синтезированных угломерных схем различных уклонений в них от идеальности, неизбежных при практической реализации схем.
Далее изучаются радиолокационные угломеры с антеннами типа фазируемых решеток. Для этих угломеров вместе с оптимальным радиотрактом синтезирован и оптимальный метод пеленгации (оптимальная обработка поля в раскрыве антенной системы).
Затем исследуется полная ошибка замкнутой угломерной следящей системы в линейном режиме (при малых рассогласованиях) и затрагивается кратко вопрос о нелинейных явлениях в следящих угломерах, имеющих место при больших шумах (срыв слежения). Примерно
в таком же аспекте рассматриваются и угломеры, в которых слежение осуществляется электронным способом. Здесь изучается так называемый метод плоского сканирования диаграммы направленности.
В конце главы изучаются неследящие угломеры. Здесь основное внимание уделено синтезу «блока оценки» (или «устройства первичной обработки»), выдающего оценку максимального правдоподобия угловой координаты по реализации сигнала конечной длительности, в пределах которой угловая координата цели не изменяется. Изучаются методы амплитудного и фазового мгновенного сравнения сигналов, наиболее часто используемые в неследящих угломерах.
Последний параграф посвящен изучению воздействия некоторых видов помех на радиолокационные угломеры.
