Методы измерения угловых координат

Определение направления (угловых координат) на цель основано на измерении разности времен запаздывания сигналов, принятых в разнесенных точках.

Пусть цель излучает сигнал , который принимается элементами антенны. Если дальность до цели много больше апертуры L, т.е. Д>>L, то можно считать, что радиоволна имеет плоский фазовый фронт.

Фазовым фронтом называется поверхность, в любой точке которой сигнал цели в любой момент времени имеет равные фазы. Разность времени запаздывания сигналов, принимаемых элементами антенны, например, 1-м n-м, является функция угла между направлением на цель и оптической осью антенны, т.е.

Значения при приемлемых размерах антенной системы получаются очень малыми. Так при, L=3М =90º значение равно . Измерить такие промежутки времени непосредственно затруднительно. Поэтому на практике разность времен запаздывания измеряют косвенным путем. Различают фазовый и амплитудный методы измерения направления.

Фазовый метод основан на сравнение фаз сигналов, принимаемых в равновесных точках. Различие во времени запаздывания приводит к различию фаз сигналов на выходе элементов 1 и n антенной системы, т.е.

где: - длина волны. Поэтому направление можно определить по положению оси антенной системы относительно направления отсчета в момент времени, когда разность фаз сигналов, принятых в разнесенных точках 1 и n, равна 0, т.е. . Чувствительность фазового пеленгатора возрастает при увеличении отношения . Это объясняется тем, что при фиксированном значении угла различие фаз сигналов, принимаемых в точках 1 и n тем больше, чем больше отношение . Однако при будет иметь место неоднозначность в определении угла , т.к. разность фаз можно оценить однозначно только в пределах от 0 до 2П.

Амплитудный метод основан на использовании направленного действия антенных систем. Если осуществлять суммирование сигналов, принимаемых элементами антенной системы, то фазовое соотношения между этими сигналами преобразуются в зависимость амплитуды результирующего сигнала на выходе антенны от направления на цель относительно оси антенны. В зеркальных антеннах такое суммирование осуществляется на входе облучателя.

Зависимость нормированной амплитуды результирующего сигнала на выходе антенны А()/А макс. от угла называется диаграммной направленности и обозначается F(). Ширина ДН на уровне 0,7F(0) характеризует направление свойства антенны и равна

В радиолокации при оценке направления на цель по амплитуде используются два метода отсчета: метод максимума и метод сравнения.

Метод максимума применяется в РЛС на этапе поиска, когда ДН антенны перемещается в пространстве по заданному закону. Огибающая сигнала, принимаемого антенной, повторяет форму ДН и достигает максимума, когда ось антенны совпадает с направлением на цель, т.е. при .

Поэтому отсчет углового положения цели производится по положению оси (отсчета) антенны относительно направления нулевого отсчета в момент времени, когда амплитуда максимальна.

Достоинством этого метода является простота технической реализации, он дает низкую точность определения направления на цель. Поэтому, там, где требуется высокая точность измерения угловых координат, используется метод сравнения.

Метод сравнения сводится к сравнению амплитуд, соответствующим двум положениям ДН. ДН занимает положение 1 и в этом положении фиксируется величина сигнала . Затем она перебрасывается в положение II и снова фиксируется сигнал , который сравнивается с запомненным сигналом . Если направление на цель совпадает с направлением ОА, то напряжение на выходе сравнивающего устройства равно 0.

Направление ОА, характеризующееся равенством амплитуд сигналов, принимаемых в положениях 1 и П, называется равносигнальным (РСН). При смещении цели относительно РСН, т.е. при направлении на выходе сравнивающего устройства будет равно:

Величина этого напряжения определяет величину, а его полярность- сторону отклонения цели относительно РСН.

Методы измерения скорости движения цели.

Определение радиальной составляющей скорости движения цели основано на использовании эффекта Доплера. Если РЛС излучает сигнал, текущее значение фазы которого , то текущее значении фазы принимаемого сигнала цели, удаленной на расстояние Д от РЛС, будет равно:

где: - изменение начальной фазы при отражении.

При радиальной составляющей скорости цели, равно , дальность Д до цели изменяется и равна:

где: - начальная дальность до цели.

Следовательно, частота принимаемого сигнала отличается от частоты зондирующего сигнала на величину Доплеровского смещения

отсюда , следовательно, сравнив частоты излученного и принятого сигналов и измерив разностную частоту , можно определить радиальную составляющую скорости цели.

При непрерывном автоматическом слежении за целью по дальности, скорости сближения с целью можно вычислить, дифференцируя напряжение, пропорциональное дальности. Аналогично при непрерывном слежении за целью по направлению, можно измерить угловую скорость цели относительно РЛС. Она равна угловой скорости оси антенны, сопровождающий цель по направлению. Т.о. с помощью РЛС непосредственно или косвенно можно определить как координаты цели характеризующие ее пространственное положение относительно РЛС, так и параметры ее движения (), скорость сближения и угловые скорости цели. В горизонтальной и вертикальной плоскостях, необходимые для решения задач: бомбометания, навигации, воздушной стрельбы и пуска ракет.