Файл: Аграновский, К. Ю. Основы теории радиоэлектронных систем морских объектов.pdf

Точность действия характеризует степень выполнения задачи, для решения которой предназначена радиоэлектронная система.

Показателем точности может быть, например, погрешность в опре­ делении координат управляющего объекта.

Быстродействие характеризует быстроту реакции радиоэлектрон­ ной системы на воздействие управляющего объекта. Этот показатель имеет большое значение для систем, работающих при большой отно­ сительной скорости движения между управляемым и управляющим объектами.

Помехоустойчивость определяет степень защищенности радиоэлект­ ронной системы от воздействия различных помех. Помехи могут быть причиной ложных срабатываний системы или нечувствительности системы к полезному сигналу.

2.1.2. Принципы построения радиоэлектронных систем

Активные, полуактивные и пассивные системы. В зависимости от расположения источника управляющего поля все радиоэлектронные системы автоматического управления морскими объектами можно раз­

системы управляемых объектов реагируют на поле, создаваемое управляющим объектом. Они также реагируют на поле среды, изме­ няющееся в присутствии объекта.

Активные, полуактивные и пассивные системы имеют свои преиму­ щества и недостатки. Так например, пассивные системы не имеют эле­ ментов излучения и не демаскируют управляемый объект. К недостатку таких систем относится обычно их низкая чувствительность. У полу­ активных систем источник поля находится вне управляющего и управ­ ляемого объектов. Поэтому бортовая аппаратура последнего оказы­ вается легче и дешевле.

Системы локального и пространственного действия. При автомати­ ческом управлении морскими объектами возникает необходимость ре­ шать следующие задачи:

—включение какого-либо устройства или прибора в момент, когда управляемый объект окажется в пределах области воздействия управ­ ляющего поля;

—управление движением управляемого объекта по информации, поступающей от управляющего объекта.

При решении первой задачи радиоэлектронная система прежде всего должна обнаружить управляющий объект. Процесс обнаружения

46

протекает в ограниченной области, локализованной относительно управляющего объекта. Радиоэлектронные системы, выполняющие эту задачу, являются системами л о к а л ь н о г о д е й с т в и я .

Процесс управления движением объекта протекает в некотором трехмерном пространстве. Поэтому радиоэлектронные системы, пред­ назначенные для управления движением управляемого объекта, яв­ ляются системами п р о с т р а н с т в е н н о г о д е й с т в и я .

При решении задачи управления движением система должна обес­ печить возможность определения либо направления (пеленга) на управ­ ляющий объект (рис. 2.1) угол а и, либо установить местоположение управляющего объекта И относительно управляемого объекта Я. Известны следующие методы определения местоположения управляю-

Рис. 2.2. Определение местоположения объекта

щего объекта: пеленгационный, дальномерный, разностно-дальномер- ный и дальномерно-пеленгационный.

При пеленгационном методе (рис. 2.2, а) местоположение управляю­ щего объекта определяется как точка Ои пересечения направлений двух пеленгов аИ1 и аИ2. П 1 и Я2 — пеленгационные системы.

При дальномерном методе (рис. 2.2, б) местоположение управляю­ щего объекта определяется точкой Ои пересечения двух окружностей, характеризующих расстояние RM1 и RM2 между управляющим и управ­ ляемым объектами. Метод требует применения двух дальномерных систем Д1 и Д2.

При разностно-дальномерном методе местоположение управляющего объекта определяется как точка Ои пересечения двух гипербол (рис. 2.2, в). Метод предполагает применение трех дальномерных си­ стем Д1, Д2, ДЗ.

При дальномерно-пеленгационном методе (рис. 2.2, г) местополо­ жение управляющего объекта определяется как точка 0# пересечения прямой, направленной под углом а и с окружностью радиуса R. Такая

47

радиоэлектронная система должна сочетать в себе свойства пеленгационной и дальномерной систем.

Остановимся теперь на основных принципах построения радиоэлект­ ронных систем. Вначале рассмотрим системы локального действия.

Блок-схема пассивной системы изображена на рис. 2.3. Полезный сигнал управляющего объекта /7И(/) воздействует на входное устрой­ ство системы — приемный блок ПБ. Блок обработки сигналов БОС

обеспечивает необходимое усиление сигнала и его селекцию на фоне помех. В функцию исполнительного блока И Б входит выработка ко­ манд управления для включения соответствующего устройства управ­ ляемого объекта.

И3 б

’Y '

И

Рис. 2.5. Возникновение негативного воздействия

Блок-схема активной системы приведена на рис. 2.4. Система имеет дополнительно излучающий блок И3Б. Он создает вокруг управляе­ мого объекта собственное управляющее поле. Последнее подвергается искажению, когда управляемый объект оказывается в зоне действия управляющего объекта. Отражение или искажение управляющего поля воспринимается приемным блоком ПБ. В нем возникает электри­

Назначением радиоэлектронной системы локального действия является обнаружение управляющего объекта. Рассмотрим основные

48

методы обнаружения, которые можно разбить на два вида: позитивный и негативный.

При позитивном методе обнаружения управляющий объект приво­ дит к появлению или резкому возрастанию полезного сигнала на входе приемного блока. В отсутствие управляющего объекта в пределах дальности действия радиоэлектронной системы полезный сигнал либо вовсе отсутствует, либо он настолько слаб, что не может вызвать сра­ батывание системы.

При негативном методе система испытывает на входе воздействие в течение всего времени своей работы. В случае появления управляю­ щего объекта воздействие ослабляется. Управляющий объект экрани­ рует приемный блок от этого воздействия. Различные способы создания негативного воздействия показаны на рис. 2.5.

Как видно из рисунка, в одних случаях излучатель и приемник радиоэлектронной системы располагаются по разные стороны от управ­ ляющего объекта (рис. 2.5, а). В других случаях для обеспечения не­ гативного эффекта требуется некоторая отражающая поверхность

А — А (рис. 2.5, б).

Каждый из способов создания негативного эффекта имеет опреде­ ленные преимущества и недостатки. Так, в первом случае нет необхо­ димости в отражающей поверхности, что является его преимуществом. Но излучающий блок должен быть вынесен за пределы управляемого объекта. Это является недостатком рассматриваемого способа.

Во втором случае в качестве преимущества можно указать на воз­ можность размещения приемно-излучающей системы на управляемом объекте. Наличие же отражающей поверхности следует отнести к не­ достаткам, тем более что в ряде случаев такое требование вообще является неприемлемым.

Развитием методов обнаружения является распознавание объектов по совокупности определенных признаков. .Процесс распознавания состоит из трех этапов:

—определения численных значений признаков, характеризующих объект;

—сопоставления измеренных величин с эталонными, запасенными

впамяти системы;

—выработки команд управления по результатам сопоставления измеренных величин с эталонными.

Перейдем к системам пространственного действия. Обратимся вна­ чале к дальномерным системам.

По принципу действия дальномерные системы в большинстве слу­ чаев являются системами активного типа.

На блок обработки сигнала поступают два сигнала: отраженный от управляющего объекта и маркерный сигнал, соответствующий по времени моменту излучения зондирующего сигнала. В результате сопоставления обоих сигналов определяется время запаздывания отраженного сигнала, по которому находится искомое расстояние. Обычно маркерными являются импульсы, синхронизирующие работу дальномерной системы. Информация о расстоянии передается на испол­ нительный блок.

В зависимости от метода измерения временного интервала разли­ чают следующие методы определения дальности (рис. 2.6): фазовый, частотный и импульсный.

При фазовом методе о расстоянии до управляющего объекта судят по разности фаз сри. п излучаемых UH и принимаемых Un колебаний

(рис. 2.6, а).

При частотном методе излучаются частотно-модулированные коле­ бания (рис. 2.6, б). Расстояние до управляющего объекта определяется по частоте биений между излучаемым и принимаемым сигналами. Число максимумов огибающей Up результирующего колебания Уи.п

в единицу времени зависит от величины временного сдвига, т. е. от расстояния до управляющего объекта.

При импульсном методе (рис. 2.6, в) расстояние измеряется по вре­ мени запаздывания t3 принимаемого импульса относительно излучен­ ного.

Остановимся далее на пеленгационных системах. Блок-схема пеленгационной системы пассивного типа приведена на рис. 2.7, а. Блоксхема системы активного типа изображена на рис. 2.7, б. Отличие рас­ сматриваемых систем от систем локального действия состоит в том, что в этих системах блок обработки сигналов совместно с приемным блоком обеспечивают получение зависимости параметров управляющих сигналов от положения управляющего объекта относительно управляе­ мого объекта (угол а у). •

Определение направления на управляющий объект сводится к опре­ делению его угловых координат относительно некоторого направления, жестко связанного с управляемым объектом (например, его продольной

50

осью). Из различных методов определения угловых координат можно указать на два основных: экстремальный метод и метод сравнения.

При экстремальных методах направление на управляющий объект устанавливается по максимальной или минимальной величине полез­ ного действия. Сущность максимального метода заключается в следую­ щем. Диаграмма направленности, имеющая один главный максимум (рис. 2.8), периодически колеблется около среднего положения О — О. В момент совпадения оси главного максимума с направлением на объект

на выходе приемного блока возникает максимальный сигнал. Положение приемного блока в этот момент и ука­ зывает угол а у на управляющий объ­ ект.

Рис. 2.7. Блок-схема пеленгационных систем

Достоинством метода является достаточно высокое значение отно­ шения сигнал/помеха. Недостатком — сравнительно малая точность. Кроме того, симметрия диаграммы направленности делает неопреде­ ленной сторону отклонения объекта от оси главного максимума.

Метод минимума (рис. 2.9) основан на использовании приемного блока с двухлепестковой диаграммой направленности. Как и в первом случае, блок изменяет положение по азимуту. При минимуме сигнала ось диаграммы направленности О — О совпадает с направлением на управляющий объект. Небольшому отклонению объекта от линии О—О соответствует значительное изменение величины сигнала на выходе приемного блока. Точность этого метода значительно выше точ­ ности максимального метода. Однако выделение минимума полезного сигнала затруднено вследствие влияния помех. Кроме того, часто