Алгоритм угломерно-доплеровского измерения отклонений препятствий относительно предполагаемого курса носителя измерителя

Скачать

Значение оценки профиля подстилающей поверхности при неподвижном носителе. Анализ структурной схемы оптимального измерителя профиля отражающей поверхности. Структура алгоритма измерения профиля применительно к условиям получения оценки отклонения.

Размер: 239,5 K
Тип: реферат
Категория: Коммуникации и связь
Скачать

Другие файлы:

Прибор для измерения скорости кровотока
Использование в медицине приборов на основе доплеровского эффекта, электроакустические принципы построения. Сущность доплеровского эффекта. Разработка...

Разработка структурной схемы местоопределения
Метод определения местоположения – угломерно-разностно-дальномерный. Построение на местности приемных позиций. Расчет координат источника радиоизлучен...

Моделирование магниторазрядного измерителя плотности с различными торцевыми поверхностями
Создание аппаратуры для измерения параметров разреженной атмосферы. Механизм возникновения самостоятельного газового разряда в скрещенных электрическо...

Милливольтмикроамперметр-измеритель выхода Ф431/2
Прибор Ф431/2 является электронным самокомпенсирующимся устройством на транзисторах, с непосредственным отсчетом измеряемой величины по шкале магнитоэ...

Проектирование устройства для измерения статических характеристик электромагнитного двигателя
Проблемы измерения скорости ветра и ее преобразование в силу. Приборы для измерения силы. Структурная схема измерителя скорости. Назначение отдельных...


Краткое сожержание материала:

Размещено на

АЛГОРИТМ УГЛОМЕРНО-ДОПЛЕРОВСКОГО ИЗМЕРЕНИЯ ОТКЛОНЕНИЙ ПРЕПЯТСТВИЙ ОТНОСИТЕЛЬНО ПРЕДПОЛАГАЕМОГО КУРСА НОСИТЕЛЯ ИЗМЕРИТЕЛЯ

При неподвижном носителе оценка профиля подстилающей поверхности позволяет обеспечить безаварийный курс его перемещения, определяя опасные препятствия в заданном направлении [1].

Однако из анализа структурной схемы оптимального измерителя профиля отражающей поверхности [1] следует, что в опорных сигналах пространственно-временных корреляторов используется выходной сигнал измерителя, что может привести к потере устойчивости. Кроме того, в состав измерителя входят блоки оценки пространственной ковариационной матрицы входной смеси сигнала и некоррелированного шума, а выполняемые в них операции приводят к нежелательному увеличению времени анализа.

Для сосредоточенных в азимутальной плоскости препятствий оценку ковариаций можно заменить угломерными оценками, так как ковариация также характеризует направление прихода, отраженного относительно оси антенной системы. В то же время при неизвестной скорости носителя вызывает затруднение формирование опорных функций корреляторов. Перечисленные недостатки не позволяют реализовать синтезированную структуру алгоритма измерения профиля применительно к условиям получения оценки отклонения hs(t) опасного препятствия относительно предполагаемого курса носителя РЛС как в угломестной, так и в азимутальной плоскостях.

Следует отметить, что для получения текущей оценки hs(t) можно использовать собственное движение носителя РЛС, создающее дополнительную «окраску» по частоте D отраженного от поверхности сигнала в угломестной и азимутальной плоскостях в соответствии с формулой

, (1)

где А, А - углы ориентации оси антенной системы относительно линии движения носителя приемной антенны; , - отклонение направления на элементы разрешения по дальности на отражающей поверхности относительно оси антенной системы в пределах ширины диаграмм направленности (ДН), соответствующих произведениям передающей и парциальных приемных ДН антенны, состоящей из блоков антенной решетки (АР).

При движущемся носителе измеритель опасных препятствий можно построить на основе зависимости доплеровского приращения частоты эхосигнала, в котором корреляторы заменены следящими фильтрами или анализаторами спектра входных сигналов. Доплеровское смещение частоты сигнала, отраженного от элементов дальности, находящихся на линии движения носителя, будет максимальным и определяется скоростью носителя, а расстояние от отражающих участков поверхности до опорной горизонтальной поверхности зависит от разности доплеровских частот fDm и fD, где fDm = 2V/, а fD = 2Vcos / ; - угол места отражающего участка поверхности относительно предполагаемого курса носителя. Так как h = Rsl sin , где Rsl - дальность до отражающего элемента поверхности, то h = Rsl sin arccos [fD 0,5/V] = Rsl [1 - (fD/ fDm)2]1/2. Следовательно, по измеренным fDm и fD можно рассчитать hs. Однако если вершина сосредоточенного по азимуту препятствия смещена по азимуту на угол , то частота fD будет зависеть от так же, как и от в соответствии с формулой (1). Тогда расстояние hs можно определить по более точной формуле

, (2)

где s - отклонение препятствия по азимуту относительно оси антенной системы.

Таким образом, для измерения hs с большей точностью необходимо учесть и угол s отклонений препятствия относительно линии полета по азимуту, в противном случае возникнет систематическая погрешность измерения.

Выделяя сигнал, имеющий максимальную доплеровскую частоту, из параметров спектра отраженного сигнала на участке дальности, близком по направлению к курсу носителя, и в заданном элементарном интервале разрешения по дальности можно по соотношению частот этих сигналов определить отклонение hs при s = 0 по формуле (2). Такой измеритель имеет ограниченное применение для препятствий, расположенных непосредственно на направлении перемещения носителя или с гладкими в азимутальной плоскости вершинами. Если же препятствие сосредоточено в азимутальной плоскости и маневр по его преодолению возможен не только в горизонтальной, но и в вертикальной плоскостях, то систематическая погрешность в оценке hs имеет нежелательные последствия.

Используя для получения оценки hs пеленгационный метод измерения отклонения препятствия по азимуту s относительно равносигнального направления (РСН) антенной системы и корреляционный метод оценки частот fDm на участке дальности вблизи РСН и fD на заданной дальности Rsl, можно построить алгоритм измерения по структурной схеме, представленной на рис. 1, где использованы следующие обозначения: 11, 21,…, N1 и 12, 22,…, N2 - первый и второй наборы корреляторов; s01(t), s02(t),…, s0N(t) - опорные функции (или их отсчеты); X, Xs - векторы входных сигналов суммарного и разностного каналов; СД - селектор строба дальности; УД - угловой дискриминатор; ВПР - операция вычисления ; БУ - блок управления; ОНМ - операция определения номера наибольшего значения максимума; ОМ и ОН - операция отбора максимума и определение его номера; оценки параметров обозначены знаком (*).

Угловой дискриминатор (УД) используется для оценки s по сигналам на выходах АР (X и Xs ) с горизонтально расположенными антенными блоками после вычисления суммы и разности, а вычислитель (ВПР) обеспечивает определение hs по формуле (2).

Блок управления (БУ) осуществляет синхронизацию стробирования по дальности, определение номера спектральной составляющей с максимальной частотой и вычисление hs. Опорные сигналы so1(t), so2(t), …, soN(t) с различными частотами выбираются исходя из обеспечения наилучшей разрешающей способности по частоте вблизи линии движения носителя, чем обеспечивается снижение числа каналов N, а значит, повышение быстродействия алгоритма. Наборы корреляторов (рис. 1) могут быть заменены на параллельные анализаторы спектра или в цифровых устройствах - на алгоритм БПФ при вычислении коэффициентов Фурье с номерами, соответствующими

,

где Ent {} - операция выделения целой части.

Рис. 1. Структурная схема получения оценок пеленгационным методом

Представленный алгоритм измерения может быть реализован в бортовой специализированной ЭВМ с учетом использования базовых операций для построения многопроцессорной вычислительной системы с распараллеливанием операций.

Для случая обнаружения аномальных значений в реализации нестационарного случайного процесса выбирать значение коэффициента только по оценкам среднеквадратического отклонения шумовой составляющей процесса является нецелесообразным, так как наличие аномальных значений существенно влияет на погрешность оценки полезной составляющей процесса и, как следствие, на оценку среднеквадратического отклонения разностного процесса. Следует также отметить, что на каждом интервале разбиения значение коэффициента не может быть фиксированным.

В связи с этим предлагается ввести адаптацию порогового значения о назначении штрафов по коэффициенту относительно априорно фиксированного значения вероятности ошибки первого рода. С этой целью проведены исследования зависимости коэффициента от объема выборки , от значения среднеквадратического отклонения случайного процесса для различных стационарных процессов при априорно фиксированных значениях вероятности ошибки первого рода .

В результате получены зависимости выборочных значений коэффициента от объема исследуемой выборки и среднеквадратического отклонения шумовой составляющей процесса, то есть . Входная реализация представляет собой стационарный центрированный гауссовский случайный процесс. Исследования проводились на выборках объемом = 5, 7, 9, 11, 13 и 15 значений и среднеквадратическом отклонении случайного процесса = 0,1-0,5. В результате проведенных исследований были получены зависимости выборочных значений коэффициента при различных априорно фиксированных значениях вероятности ошибки первого рода . Усреднение значений коэффициента производилось по 1 000 выборок.

Измерители доплеровской частоты (корреляторы) в суммарном и разностном каналах РЛС обеспечивают синхронный анализ спектров сигналов. Коды, соответствующие максимальной доплеровской частоте в спектрах сигналов в двух пространственных каналах, поступают на операцию вычисления, реализующую выражение (2).

В связи с этим значительный интерес представляет разработка и исследование способа...