4.2.2.Измерение азимута

Применяется метод максимума при измерении угловых координат.

Метод максимума относится к амплитудным методам измерения угловых координат, которые основаны на использовании направленных свойств антенн. Пеленгация методом максимума (рис. 4.45) осуществляется путем совмещения направления максимума пеленгационной характеристики (или диаграммы направленности антенны) β с направлением на пеленгуемый объект β₀ в результате плавного вращения антенны. Пеленг (азимут) отсчитывается в тот момент, когда напряжение на выходе приемника становится максимальным.

Практическая реализация метода максимума может быть осуществлена следующим образом.

В случае неавтоматического определения азимута, координата отсчитывается по середине обнаруженной отметки (отсчет в азимутальной плоскости) относительно масштабных отметок азимута. Основными достоинствами метода максимума являются: простота определения угловых координат, а также то, что в момент точного пеленга имеет место наибольшее отношение сигнал-шум, так как отсчет производится по максимуму сигнала.

Одним из основных недостатков метода является низкая точность, обусловленная малой остротой вершины сигнала. В РЛС с достаточно узкими диаграммами направленности антенн ошибка измерения азимута составляет

,

где – ширина диаграммы направленности по уровню половинной мощности

(рис. 4.46).

Для уменьшения ошибок измерения азимута необходимо применять меры, позволяющие сделать луч более узким (например, увеличивать линейный размер антенны).

При автоматических методах измерения координат зона, в пределах которой обеспечивается прием и обнаружение сигналов, разбивается на элементы по дальности и азимуту. Величина дискрет по дальности и азимуту выбирается из допустимых ошибок измерения координат.

Число дискрет по азимуту в системах радиолокации выбрана 4096, что обеспечивает ошибку при измерении азимута 5 угловых минут. Это удовлетворяет требованиям по точностным характеристикам.

Диаграмма направленности антенны в горизонтальной плоскости симметрична, поэтому азимут объекта может быть определен следующим образом:

, (4.31)

где β_н – азимут начала пачки;

β_к – азимут конца пачки

Δβ – систематическая ошибка, обусловленная смещением β_н и β_к при проверке критериев обнаружения начала и конца пачки.

Структура измерителя азимута изображена на рис. 4.47.

Работа схемы заключается в следующем. С приходом импульса «Север» счетчик «обнуляется». При поступлении масштабных азимутальных импульсов (МАИ), на выходе счетчика формируется цифровой код, представляющий собой текущий код азимута. Этот код поступает на одни из входов схем совпадения «И», на вторые входы которых подаются импульсы считывания с генератора импульсов считывания (ГИС). При наличии импульсов считывания на выходы схем совпадения выдаются цифровые коды β_н и β_к, которые поступают в спецвычислитель, где определяется азимут воздушного судна.

Формирование импульсов начала и конца пачки отраженного сигнала осуществляется следующим образом. Для ослабления влияния ложных импульсов и пропусков сигнала на точность измерения начало и конец пачки определяются по специальному критерию (логике). В качестве критерия может быть выбран следующий. Если за три последовательных периода повторения обнаружен один импульс, он считается ложным (рис. 4.48), если два – они считаются началом пачки. Конец пачки отмечается, если в трех последовательных периодах после начала впервые обнаружен пропуск двух импульсов (пропуск только одного импульса считается ложным).

В общем случае может использоваться логика «k из т». Логики могут быть целыми (k = т) и дробными (k < m). Для определения начала и конца пачки могут использоваться одинаковые логики либо различные. При использовании различных логик менее жесткая определяет конец пачки, чтобы исключить ее дробление вследствие флюктуационного выпадения отдельных импульсов. Например, если начало пачки определяется по логике «3 из 3» (3/3), тогда конец пачки будет определяться по логике «2 из 3» (2/3). В некоторых случаях конец пачки определяется тогда, когда в смежных периодах повторения импульсы отсутствуют l раз (l нулей подряд). Такую логику обозначим как «k/m – l».

Структурная схема формирователя импульсов начала и конца пачки изображена на рис. 4.49.

Генератор стандартных импульсов срабатывает, когда импульсы с выхода приемника превысят некоторый порог. В дальнейшем осуществляется проверка критериев обнаружения импульсов начала и конца пачки и формирование этих импульсов. На рис. 4.50, 4.51. изображены обнаружители импульсов начала и конца пачки.

Приведенные обнаружители осуществляют анализ по критерию «2 из 3». Поступающие на вход импульсы задерживаются на один и два периода повторения, суммируются и подаются на пороговое устройство, которое срабатывает при суммировании не менее двух импульсов. Формирование импульсов начала и конца пачки реализуется схемой, состоящей из линии задержки и каскада несовпадения, пропускающего сигналы, если они одновременно отсутствуют на двух входах.

На рис. 4.52 изображены эпюры напряжений, поясняющие процесс формирования импульсов начала и конца пачки.

Следует подчеркнуть, что в процессе проверки критериев обнаружения импульсов начала и конца пачки, происходит сдвиг этих импульсов относительно действительного положения импульсов пачки. Это является систематической ошибкой, которая должна быть учтена в вычислителе азимута

, (4.32)

где Δβ – поправка, учитывающая время проверки критериев обнаружения.

При использовании критерия «k/m – l» начало пачки β_н оказывается смещенным вправо на (т – 1) позиций, а конец пачки β_к – на l позиций. В этом случае систематическая поправка Δβ равна

, (4.33)

где – угловой дискрет (угол между соседними азимутальными позициями).

Рассмотренные схемы обработки являются однопороговыми.