3. ТОЧНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВЫХ КООРДИНАТ РИУ

Измерение угловых координат объекта производится с определенной степенью точности.

Ошибки, определяющие точность пеленгования, можно подразделить на две основные группы. К первой группе относятся ошибки, источником которых является собственно РИУ, а ко второй группе — ошибки, которые вызваны характером изменения эффективной отражающей площади объекта и условиями распространения радиоволн.

По закономерности возникновения ошибки принято разделять на систематические и случайные. Систематические можно измерить, предсказать и скомпенсировать или учесть. Случайные ошибки, определяемые по их временным функциям методами гармонического анализа на основании статистических данных, характеризуются максимальными, среднеквадратичными или вероятными значениями их величин [21].

Систематические ошибки первой группы, как правило, являются инструментальными. Сюда относятся ошибки следящих

систем, которые в значительной степени зависят от конструкции и качества изготовления их механических узлов и параметров приводов; ошибки, вызванные нестабильностью параметров аппаратуры системы выделения сигнала ошибки; ошибки совмещения геометрической оси антенны с равносигнальным направлением диаграммы направленности; ошибки привязки и ориентировки радиолокационной станции на местности.

К систематическим ошибкам второй группы относятся ошибки, обусловленные влиянием земли и местных предметов на угол прихода отраженных сигналов, а также влиянием климатических условий на распространение радиоволн.

Однако потенциальная точность, связанная с величиной систематических ошибок, прежде всего, определяется методом пеленгования и формой диаграммы направленности [23].

Рис. Х.13. Кривые, определяющие выбор оптимального угла смещения, нормированного к ширине диаграммы направленности

С увеличением крутизны пеленгационной характеристики в окрестности нулевой угловой ошибки повышается точность пеленгования. Чем меньше ширина диаграммы направленности 8, тем больше крутизна пеленгационной характеристики. Кроме того, крутизну пеленгационной характеристики можно повысить, увеличивая угол смещения диаграммы направленности относительно оси антенны. На рис. X. 13 показана кривая зависимости крутизны у от угла отнесенной к ширине диаграммы направленности. На рис. X. 13 показана кривая множителя потерь характеризующая снижение мощности принимаемого отраженного сигнала, когда объект находится на равносигнальном направлении. Для выбора оптимального значения угла смещеня следует пользоваться кривой отношения (штриховая кривая) [1].

В моноимпульсном РИУ крутизна пеленгационной характеристики несколько выше крутизны пеленгационной характеристики устройства с коническим сканированием в диапазоне углов смещения диаграммы направленности относительно оси антенны, представляющих практический интерес [20].

Одним из требований, относящихся к точности измерения угловой ошибки, является требование к линейности пеленгационной характеристики в необходимых пределах. Выполнение этого условия обеспечивает независимость коэффициента передачи канала от величины угловой ошибки и точность ее измерения, а также достоверность измерения производной угловой ошибки [7].

Случайные ошибки возникают из-за случайного характера процессов в системах РИУ и случайного характера отражения сигнала от объекта.

Случайные ошибки первой группы вызываются тепловыми шумами, возникающими при взаимодействии антенны и окружающего пространства, и шумами приемника.

Случайные ошибки второй группы появляются вследствие флуктуации амплитуды отраженного сигнала (амплитудный шум) и флуктуации угла прихода отраженного сигнала (угловой шум) от сложного объекта конечных размеров. Это происходит потому, что при измерении углового положения объекта относительно РИУ в широких пределах меняется амплитуда отраженного сигнала, а также смещается положение эффективного центра отражения объекта.

Рис. Х.14. Зависимость относительных среднеквадратичных ошибок составляющих шумов от относительной дальности до объекта

Шумовые модуляции отраженного сигнала вызывают на выходе детекторов появление шумовой составляющей сигнала ошибки, следовательно, появление случайных ошибок измерения. Именно этим и определяется точность пеленгования объекта.

Для уменьшения влияния амплитудного шума в РИУ с коническим сканированием и в моноимпульсном измерительном устройстве используются системы АРУ [1, 2]. В моноимпульсных устройствах используется АРУ с широкой полосой пропускания, что и приводит почти к полному устранению ошибки за счет амплитудного шума. В устройствах с коническим сканированием АРУ имеет ограниченную полосу пропускания для того, чтобы сохранялась огибающая с частотой сканирования. Поэтому устройство с коническим сканированием более чувствительно к воздействию амплитудного шума.

Угловые шумы зависят от линейных размеров объекта, поэтому их величина будет обратно пропорциональна дальности до объекта. Степень влияния углового шума на точность пеленгования зависит от ряда факторов, но основное значение из них имеют ширина полосы пропускания следящей системы и ширина полосы пропускания АРУ. При уменьшении полосы пропускания АРУ влияние углового шума ослабевает, но при этом, естественно, возрастает влияние амплитудного шума. Поэтому практически для уменьшения общих флуктуационных ошибок желательно применять АРУ с широкой полосой пропускания, используя при этом следящую систему с минимально допустимой полосой пропускания [20].

Тепловые шумы нельзя устранить полностью, хотя и можно свести к низкому уровню шумы приемника, но при этом шумы антенны останутся. Ошибка, возникающая за счет тепловых шумов, прямо пропорциональна квадрату расстояния до объекта, так как определяется отношением сигнала к шуму по напряжению.

Таким образом, точность пеленгования в настоящее время ограничена воздействием угловых и тепловых шумов [1, 19, 20]. Причем основным источником ошибок на малых дальностях являются угловые шумы, но тем не менее максимальная точность ограничивается тепловыми шумами.

На рис. X. 14 приведены зависимости относительных среднеквадратических ошибок оотн, а также составляющих шумов от относительной дальности до объекта Относительное положение кривых зависит от конкретной радиолокационной станции и объекта. Шумы следящей системы и амплитудные шумы не зависят от дальности: в первом случае это очевидно, а во втором случае потому, что амплитудные шумы представляют собой амплитудную модуляцию среднего уровня сигнала, не зависящего от дальности, так как в приемнике предусмотрена система АРУ.