|
| |
|
Слаботочка Книги лось, создать идеальную нормировку, но для этого АРУ должна быть не только быстродействующей, но и абсолютно безынерционной, что физически невозможно. Итак, системы с коническим сканированием проще реализуются, они одноканальные, дешевле в изготовлении, но ло другим показателям моноимпульсные системы более совершенны; из моноимпульсных наибольшее применение получают амплитудные следящие угломеры с суммарно-разностной обработкой. В заключение отметим, что следящие измерители координат и скорости точнее и помехоустойчивее неследящих измерителей, но вторые рассчитаны на значительно больший диапазон измеряемых параметров.G другой стороны, для того чтобы ввести в действие следящий измеритель, нужна схема поиска и следует предусмотреть возможность срыва режима слежения. § 49.* Общие сведения об автоматических выходных устройствах дискретного действия 49.1. Назначение. Автоматические выходные устройства дискретного действия позволяют наиболее полно решать задачи, стоящие перед радиолокационными устройствами. Напомним эти задачи: а) обнаружение целей и отделение полезных сигналов от ложных, вызванных естественными и умышленными помехами; б) измерение координат тех целей, которые представляют интерес; в) определение траекторий целей на основе информации, полученной в течение нескольких циклов радиолокационного обзора пространства; г) вычисление параметров движения целей для нахойдения усредненных (сглаженных) траекторий и предсказания дальнейшего движения целей. Первые две операции составляют первичную, а вторые - вторичную обработку информации. В неавтоматизированных системах первичная обработка производится оператором РЛС, который наблюдает за экраном индикатора и измеряет координаты целей с помощью визиров; вторичная обработка производится другим оператором, занимающимся прокладкой курса целей на планшете. В автоматизированных (полуавтоматических) системах данные первичной обработки, производимой оператором, вводятся в аналоговое или цифровое вычислительное устройство, которое осуществляет вторичную обработку информации. Если еще предусмотрена обратная связь, то вычисленные упрежденные координаты выносятся на экран индикатора в виде дополнительной электронной метки, которая при правильном сопровождении цели совпадает с основным электронным визиром. При наличии расхождений оператор ручным способом совмещает метку с отметкой цели и откорректированные данные вводятся в вычислительное устройство с помощью механизма съема координат. Применение полуавтоматических систем оправдано только при небольшом количестве наблюдаемых целей и наличии сильных помех, которые опытный оператор может заметить и отбросить с большей вероятностью, чем вычислительная машина. В иных случаях предпочтение отдается автоматическим выходным устройствам РЛС. Системы автоматического сопровождения одиночной цели с выходом на аналоговые вычислители или механизмы непрерывного действия нами уже рассмотрены. В последние годы все больше применяются автоматические выходные устройства с цифровой обработкой радиолокационной информации. При цифровой обработке используется разновидность ЭЦВМ - специализированные цифровые вычислительные устройства ЩВУ). Они обладают высокой точностью арифметических операций, возможностью длительного (без насыщения) накопления слабых сигналов, гибкостью структуры с подчинением ее специфическим задачам радиолокации, быстродействием, высокой надежностью, стабильностью характеристик, возможностью микроминиатюризации и т. д. Цифровая обработка возможна на всех этапах радиолокационного наблюдения: обнаружения, целеуказания, сопровождения и не только одиночных целей, но и всей группы целей, с сохранением непрерывного обзора пространства. В таких системах первичная и вторичная обработка сигналов полностью автоматизирована. 49.2. Основные преобразования в цифровых выходных устройствах РЛС. Все вычислительные операции в ЦВУ производятся с помощью цифровых кодов, которые определяются принятой системой счисления. В ЭЦВМ наибольшее применение получило двоичное счисление. В отличие от десятичной системы, гдеоперируют десятью цифрами (О, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9), в двоичной системе счисления оперируют двумя цифрами - нулем и единицей. Это чрезвычайно упрощает кодирование: импульс тока эквивалентен единице, а отсутствие импульса - нулю или наоборот. Как известно, все числа делятся на разряды, которые отсчитыва-ются справа налево. В первом разряде десятичной системы счисления указываются единицы (10° = 1), во втором разряде - десятки (10 = = 10), в третьем - сотни (10 = 100) и т. д. Аналогично составляются числа в двоичной системе, но при возведении в степень основанием служит не десять, а два. Например, в первом разряде двоичной системы указываются единицы (2° = 1), во втором - двойки (2 = 2), в третьем - четверки (2 = 4) и т. д. В общем виде это можно записать так: если п - разряд числа, то его единицей является 2 ~, причем коэффициентом при множителе 2 может быть либо единица, либо нуль, тогда как в десятичной системе счисления число единиц каждого разряда достигает десяти. Выходное напряжение приемника так же, как управляющее напряжение на входе исполнительного устройства, выражается, как правило, непрерывными (аналоговыми) величинами. В связи с этим перед ЦВУ должен быть включен преобразователь аналог - код, а после ЦВУ - преобразователь код - аналог. Преобразователь аналог - код производит квантование непрерывного напряжения по времени и амплитуде и представляет квантованные величины в цифровом коде, т. е. осуществляет кодово-импульсную 197  модуляцию. Подводимое к устройству квантования напряжение вх (О (рис. 7.20) распределяется через равные отрезки времени t = О, t, 2t Зк, ... по уровням амплитуды U, U, Us.....которые на выходе устройства представляются двоичным кодом вык (О- Например, в момент t = 3t напряжение вк (О превышает уровень{/5, поменьше уровня Ug и поэтому выражается двоичным кодом 101 (пять). Самое широкое применение получило бинарное квантование, j. е. квантование по двум уровням. Если нижний уровень превзойден, то это признак наличия импульса (код 1), а если не превзойден -  Рис. 7.20. Кодово-импульсиая модуляция. отсутствие импульса (код 0). В результате чрезвычайно упрощается как устройство квантования, так и последующая обработка сигналов, причем потери информации, вызванные квантованием (округлением), оказываются небольшими (до 2 дБ). После накопления импульсов пачки производится испытание на второй порог и тогда решается вопрос: сигнал есть (код 1), сигнала нет (код 0). Выходное устройство РЛС, сопряженной с ЦВУ (рис. 7.21), должно содержать преселектор, предназначенный для отсеивания помех, обнаружения полезных сигналов путем их интегрирования и испытания на порог; преобразователь аналогов координат и скоростей целей в код, например, интервала времени между импульсом синхронизации и импульсом цели в код дальности или угла поворота диаграммы направленности антенны (пропорционального ему напряжения) в код угловых координат; блок распределения цифровых кодов измеренных координат и скорости; ЦВУ вторичной обработки информации, т. е. определения траектории движения целей и упрежденных координат; устройство демонстрации, где производится преобразование цифрового кода результатов вычислений в аналоговые величины и индикация этих величин. Если рассматриваемую функциональную схему дополнить соответствующими цепями управления и обратной связи, то получится следящая цифровая система. Инбгда полученные данные подвергаются третичной обработке. Это требуется лишь в радиолокационных комплексах, состоящих из множества РЛС и устройств передачи и переработки информации. Специальная ЭЦВМ обобщает данные разнесенных групп РЛС о координатах, скорости, номерах целей, их государственной принадлеж- Имлульс синхронизации Устройство обнаружения сигналов (лрвселентор) Опорные сигналы нулевых угловб/х ноорйинат Преойраэода- твпь дальность-иод Лреоддазова-тель угловые ноординаты-нод Влек распределений измерений Выходное устройство РЛС ЦВУ Вторичной odpafymffu информации Устройство демонстрации Рис. 7.21. Функциональная схема сопряжения Р,ЛС с ЦВУ, ности и т. Д. По этим данным отождествляются отметки и тем самым выявляются фактические цели, уточняются координаты и параметры движения; в общем, создается полная картина обстановки в данном районе. § 50. Предварительная селекция сигналов В,качестве преселектора используются интеграторы с запоминающими устройствами и фильтры, т. е. устройства, способствующие обнаружению сигналов на фоне помех. Запоминающими устройствами служат ультразвуковые линии аадержкй (УЗЛЗ), потенциалоскопы, магнитные ленты (барабаны), триггерные схемы и др. Структура преселектора обычно тем сложнее, чем большее приближение к оптимальному обнаружению нужно обеспечить. Так как в процессе квантования неизбежны потери информации, то дискретный обнаружитель не может быть строго оптимальным. Но эти потери можно свести к минимуму и одновременно избежать насыщения интегратора, если перейти от аналогового накопления сигналов к дискретному. В этом случае процесс обнаружения можно назвать квазиоптимальным. Процесс квазиоптимальногр обнаружения пачки сигналов с двоичным кодом складывается из следующих операций: а) запоминание кода (единиц и нулей) пачки; б) суммирование единиц; в) испытание полученной суммы на порог. При суммировании желательно учитывать вес различных импульсов в пачке (см, § 14), но это усложняет обнаружитель. Простая схема с двоичным бинарным интегратором сигналов, выполненным на УЗЛЗ, показана на рис. 7.22. Устройство Квантования  Рис. 7.22. Функциональная схема и временные диаграммы напряжений преселек-тора с бинарным интегрированием импульсов посредством линии задержки. При обзоре пространства от каждой цели поступает пачка импульсов, которая в той или иной мере искажена помехами. На выходе приемника получаются соответствующие видеоимпульсы к. Они представлены на временной диаграмме пачкой, состоящей из четырех импульсов цели, среди которых один значительно, подавлен помехой, и импульсов помех, из которых два случайно повторяются через период следования станции. .200 Преселектор начинается с порогового устройства. Порог (/ выбирается с таким расчетом, чтобы насколько это возможно задержать импульсы шумов. Допустим, что упомянутые два импульса помех превысили эТот порог. Схема нормирования преобразует выходные импульсы порогового устройства ъ стандартные по амплитуде импульсы r/g. Нормированные импульсы проходят линию задержки с отводами через период следования Т. На сопротивлении нагрузки RI линии задержки импульсы з, 4, 5 и суммируются, если они совпадают во времени. Ламповый каскад Л играет роль второго порогового устройства. Если суммарное напряжение достаточно велико, то лампа Л, ранео Пороговая схема Схема нормирования UcmpouciSo квантования Селектор вапьноота Счетчик импульсов Решающее устройство
Рпс. 7.23. Функциональная схема преселектора с использованием счетчиков импульсов. запертая напряжением, которое снято с делителя R2, R3, отпирается и на выходе схемы получается импульс j, свидетельствующий о наличии цели. Число отводов линии задержки N и напряжение смещения анализатора определяют, какое минимальное число импульсов К из числа возможных N должно совпасть, чтобы получить сигнал наличия цели. Чем ближе К к N, тем меньше вероятность срабатывания схемы от шумов, но тогда возрастает опасность пропуска цели, пачка импульсов которой сильно искажена помехами. На рис. 7.22 из четырех импульсов пачки (Л = 4) совпадает три импульса (К = 3). Этого оказалось достаточным, чтобы в нашем примере обнаружение цели было правильным и ложная тревога не возникала. Оптимальное соотношение меж- АУ К VI N таково: Копт 1.5 V. Пользуясь законами математической логики, можно составить алгоритм более совершенного обнаружения сигналов методом совпадений. Алгоритм полностью раскрывает структуру дискретного обнаружителя. Другой метод квазиоптимального дискретного накопления сигналов основан на использовании счетчика импульсов (рис. 7.23). Устройство квантования, как и в предыдущей схеме, преобразует выходное напряжение приемника i в стандартные импульсы а и одновременно в какой-то мере очищает их от помех с помощью пороговой схемы (ограничителя снизу). Далее следует многоканальное устройство накопления с выходом на решающую схему. Разделение каналов 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 [32] 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 |