Файл: Белоглазов, И. Н. Корреляционно-экстремальные системы.pdf

лымй углами а, р, ■ф. В случае правильной ориентации одноименные оси систем Охо^о, 0xyz совпадают.

На стабилизированной платформе, которая связана со спутниками трехстепенным карданным подвесом, установлены две пары фотообъективов (рис. 1.9). Опти­ ческие оси первой пары (1, 3) расположены в плоскости zOx, совпадающей при идеальной ориентации с пло­ скостью орбиты, нод углом ±Ро к оси 0z. Оптические оси второй пары (2, 4) объективов расположены в плоскости zOy и составляют с осью Ог углы ±ао. Если ось Oz сов­ падает с направлением вертикали места, то скорости движения изображения земного ландшафта или облач­ ного покрова в фокальных плоскостях объективов пер­ вой (Ui и Uz) и второй (Я2 и Я4) пары будут

Ui — Uz=}(V/H) cos2 р0, Я2 = Я4 = /(Е /Я ) cosao,

которые могут служить мерой углов а и р .

Величины AUi,3 и ДЯ2>4 находятся путем определения скоростей Ui, Uz, U& Uь которые вычисляются описан­ ным выше корреляционным методом. Для этого в фо­ кальной плоскости каждого объектива вдоль оси Ох си­ стемы координат 0xyz на расстоянии г друг от друга устанавливаются два приемника лучистой энергии (на­ пример, фотоэлементы, работающие в инфракрасном ди­ апазоне), как показано на рис. 1.10. Случайные сигналы f\(t) и fz(t) на выходах приемников 1 и 2, обусловлен­ ные неравномерностью отражательной способности раз­ личных ландшафтов или облачных покровов, обрабаты­ ваются в соответствии с корреляционно-экстремальным методом измерения скорости.

Для определения ориентации гироплатформы отно­ сительно плоскости орбиты в фокальной плоскости од­ ного из объективов располагаются приемники лучистой энергии а, б и б (рис. 1.11). Если продольная ось плат­ формы (ось Ох) лежит в плоскости орбиты, то направле-

Нйе перемещения изображения земной поверхности бу­ дет происходить по стрелкам N и значения взаимнокорреляционной функции сигналов приемников а, б и а, в, будут равны друг другу, а при отклонении продоль­ ной оси от плоскости орбиты на угол ф перемещение изо­ бражения будет происходить по стрелкам N'.

При этом значение корреляционной функции сигна­ лов приемников а и в возрастает, а значение, соответст­ вующее сигналам приемников а и б, уменьшается. Раз­

ность этих значений пропорциональна углу ф (при вы­ боре рабочих точек на линейных участках статической характеристики КЭС).

Структурная схема корреляционно-экстремальной системы измерения угловых координат спутника показа­ на на рис. 1Л2. Эта система содержит оптическое устройство ОР, размещаемое на гиростабилизированной платформе, и коррелятор.

Комплексная инерциально-корреляционная система навигации. Рассмотренная выше корреляционная систе­ ма может обеспечить измерение угловых координат спутника. Однако для этого ее оптическая система долж­ на устанавливаться на стабилизированной платформе, а при измерениях требуется значительное сглаживание. В качестве платформы можно использовать инерциаль­ ную платформу, которая одновременно будет являться сглаживающим устройством.

18

Инерциальную систему можно представить в виде указанной выше платформы, на которой установлены три корректируемых внешними моментами трехстепен­ ных гироскопа. С платформой жестко связаны три аксе­ лерометра, оси чувствительности которых направлены по осям системы координат 0xyz. Используя измеренные ускорения, можно сформировать корректирующие мо­

менты гироскопов так, чтобы вектор угловой скорости со платформы равнялся вектору угловой ^скорости орби­

тальной системы координат too, т. е. со = соо. Это условие

равносильно обращению в нуль углов а, |3 и ф, характе­ ризующих взаимное положение систем координат

Ox0yoz0 и 0xyz. 'Вектор угловой скорости со может отли­

чаться от (о0 вследствие погрешностей акселерометров АаХу Аау, Аа2, а также неточной начальной выставки гироплатформы.

Известно, что при ненулевых начальных условиях или отличных от нуля погрешностях акселерометров и скоростях уходов гироскопов величины га, |3 и г|) в инер­ циальной системе могут нарастать неограниченно. Инер­ циальную систему можно сделать устойчивой с помощью

На рис. 1.13 показана взаимная связь инерциальной и корреляционной систем.

Выходными величинами инерциальной системы явля­ ются углы а, (5, ф. Они измеряются корреляционно-экс­ тремальной системой; выходные величины корреляцион­ ной системы через корректирующий фильтр с переда­ точной функцией Ф подаются на вход инерциальной системы. Таким образом создается обратная связь, при­ дающая инерциальной системе устойчивость.

Возможен другой вариант построения комплексной навигационной системы, когда обратная связь в инер­ циальной системе образуется корреляционными измери­ телями скорости.

Корреляционный метод радиолокации. Для получения высокой разрешающей способности импульсной РЛС по дальности необходимо уменьшать длительность излучае­ мых импульсов. При этом для однозначного определе­ ния дальности период повторения импульсов должен быть не меньше времени запаздывания отраженного сигнала, который соответствует максимальной дально­ сти до цели. Вследствие указанных ограничений импуль­ сным РЛС свойственны определенные недостатки. Во-

может быть повышена только за счет увеличения мощ­ ности излучения в импульсе. Во-вторых, при излучении коротких импульсов допплеровскую частоту (fs) цели можно определить только путем наблюдения за «пачкой» импульсов. Ограничения, связанные с импульсным ха­ рактером излучения, не позволяют однозначно опреде­ лить допплеровские частоты цели /д>0,5/п- Отмеченные недостатки импульсного радиолокатора отсутствуют

врадиолокаторах с непрерывным излучением.

Врадиолокаторах с непрерывным излучением проб­ лему измерения дальности или углового положения цели можно рассматривать как проблему оценки задержки между двумя коррелированными сигналами. Задача со-

20

стоит в том, чтобы сконструировать цепь с обратной связью, обеспечивающую оценку относительной задерж­ ки между исходным и отраженным сигналом, сдвинутым во времени. Эта проблема рассматривалась во многих работах. В [16] синтезированная для этой цели система с обратной связью была названа дискриминатором с за­ держанной синхронизацией (the delay-lock discrimina­ tors) или цепью с задержанной синхронизацией. В этой работе показано, что дискриминаторы с задержанной

Рис. 1.13.

синхронизацией являются статистически оптимальными устройствами измерения задержки между двумя корре­ лированными сигналами.

На рис. 1.14 показаны интерферометр и РЛС с ре­

света, TR — задержка во времени принятого сигнала по отношению к опорному.

*) Для определения положения цели в пространстве требуется знать дальность и две угловые координаты. Чтобы определить эти параметры, необходимо измерение трех корреляционных функций между парами сигналов.

21