книги из ГПНТБ / Ицхоки Я.С. Логические схемы устройства первичной обработки радиолокационной информации учебное пособие

Я. С. ИЦХОКИ, Н. И. ОВЧИННИКОВ, Л. П. ФИРСОВ

ЛОГИЧЕСКИЕ СХЕМЫ

УСТРОЙСТВА ПЕРВИЧНОЙ ОБРАБОТКИ

РАДИОЛОКАЦИОННОЙ

ИНФОРМАЦИИ

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ

Для эффективного использования современных радиотехни­ ческих средств различного назначения оказывается необходи­

методы и средства автоматической обработки информации за­ висят от особенностей автоматизируемого устройства, его на­ значения и характера решаемых этим устройством задач. Одна­

их расшифровке и преобразовании (кодировании) к виду, удоб­ ному для введения в цифровую вычислительную машину, где проводится дальнейшая ( в т ори . чна я ) обработка информа­ ции. Последняя должна удовлетворять требованиям и задачам использования информации определенными потребителями в тех или иных целях. В соответствии с этим операции по обра­ ботке информации обычно подразделяются на операции первич­ ной и 'вторичной обработки информации, а устройства, в кото­ рых осуществляются эти операции, известны под названием

устройств первичной и вторичной обработки информации.

Обширный круг вопросов, теории и техники конструирования устройств первичной и вторичной обработки информации не ос­ вещен в настоящее время в достаточной степени даже в перио­ дической научно-технической литературе. Эти вопросы находят­ ся пока в стадии своей разработки. Поэтому при написании дан­ ного пособия авторы не ставили перед собой задачи изложения принципов и особенностей построения всех узлов в устройствах Первичной и вторичной обработки информации (с общим описа­

радиолокационной информации, получаемой от наземных РЛС кругового обзора. Применение таких схем является типичным

3

Г л а в а I

ТЕОРИЯ РАБОТЫ ЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ ТИПА «k из га»

мации к виду, удобному для введения в цифровую электронную машину;

г) некоторые вспомогательные операции: объединение (при­ вязка) информации, относящейся к одной и той же цели', фикса­ ция момента получения информации и некоторых характеристик

Основные функции логических схем типа «k из га», исполь­ зуемых в УПО, заключаются в выделении сигнальных импуль­ сов от импульсов помех и в измерении у г л о в ы х координат целей. Интересуясь в дальнейшем только особенностями рабо­ ты логических схем типа «k из га», мы не будем останавливать­ ся на методах измерения дальности до целим других операциях первичной обработки информации*. При этом, поскольку прин­ цип использования логических схем по существу не зависит от характера измеряемой угловой координаты, в дальнейшем, ради определенности, будем иметь в виду измерение а з и м у т а цели.

* Дальность до обнаруженной цели определяется сравнительно простым методом [1], не связанным непосредственно с задачами обнаружения цели и измерения ее угловых координат. При автоматическом съеме координат ос­ новное значение имеет надежное измерение угловых координат, так как ошиб­ ки измерения угловых координат определяют главную составляющую ошибок измерения положения цели в пространстве. С другой стороны, надежное опре­ деление угловых координат сопряжено с наибольшими трудностями. Опера­ ции, связанные с кодированием информации, описываются в работе [1].

5

2. Для уяснения принципа использования логических схе типа «/г из пг» при обработке РЛ информации рассмотрим ха­ рактер сигналов на выходе приемника одного из каналов (со­ ответствующего, например, некоторому углу места) импульсной РЛС кругового обзора.

Представим себе зону обзора РЛС, ограниченную (на за­ данном угле места) некоторой наибольшей фиксируемой наклон­ ной дальностью /?наиб <РИС- 1.1), определяемой устройством

О

посылок радиоимпульсов. Обзорная антенна вращается в гори­

диаграммы направленности излучения антенны в горизонталь­ ной плоскости симметрична и ее угол раствора сравнитель­ но невелик (Р0<^2~). Ввиду этого длительность облучения цели небольших размеров

( U )

б

настолько мала, что в течение времени Тобл координаты цели остаются практически неизменными. Примем, что азимуталь­ ное направление Р фиксируется осью диаграммы направленно­ сти антенны д и с к р е т н о — в момент излучения радиоимпуль­ са; каждой посылке излучаемого радиоимпульса соответствует определенное дискретное азимутальное направление. Интервал Ар угловой (азимутальной) дискретности равен углу поворота антенны за время Тп:

пространства, охватывающий облучаемую цель, изображен схе­

находящихся в некоторой окрестности азимутального направле­

жет быть учтена), обусловленной конечной длительностью рас­ пространения радиоволн до цели, и случайной ошибки, опреде­ ляемой дискретностью излучения *, азимутальное направление цели может быть принято равным азимутальному направлению

с его выхода должны были бы поступать импульсы напряжения, фиксируемые только на тех временных развертках (рис. 1.3), которые относятся к азимутальным направлениям Р„ц, 8Нц + Ар,

*Положение цели относительно оси диаграммы направленности антенны

вмомент излучения на цель является случайной величиной с равномерным

законом распределения.

7

тельностыо a.t ^ t и *, отстоящей от начала развертки на время ta= 2 R J c , где с — скорость распространения радиоволн. Таким образом, в рассматриваемом случае сигнальные импульсы на выходе приемника ** следуют через одинаковые интервалы вре­ мени, равные периоду ТП посылок импульсов. При этом, если отражаемые целью радиоволны не флюктуируют по амплитуде в течение времени облучения цели ( б ы с т р ы е ф л ю к т у а ц и и отражающей поверхности цели отсутствуют),, то огибающая РЛ пакета импульсов на выходе приемника должна иметь форму,

ностью бI радиоимпульса, определяющей импульсный объем пространства, охватываемый отраженным радиоимпульсом. В ряде 'Случаев принимается, что

ностью сигнальной позиции, т. е. с тем интервалом длительности, в котором из-за влияния шумов фиксируется фронт сигнального импульса на выходе приехчника (ом. п. 5). При. этом величина Д( также близка к длительности (и.

*'* Если ширина полосы пропускания приемника достаточно велика, то

близкая к прямоугольной форма радиоимпульсов сохраняется и на выходе приемника.

8

емиика значительно (примерно на 10 15 дб) превосходит мощ­ ность шумов приемника. В действительности, однако, приходит­ ся оперировать с сигналами значительно меньшей мощности (около 5 дб). При приеме сравнительно слабых сигналов, смещанных с шумами приемника, картина существенно усложняет­ ся, что иллюстрируется представленными на рис. 1.4 диаграм­ мами временных разверток, отображающими примерную карти­ ну сигналов на выходе приемника. Эти диаграммы относятся к случаю обнаружения единственной цели, расположенной на некоторой дальности R a от РЛС; цель облучается обзорной ан­

(Ц), расположены в окрестности очерченного на рис. 1.4 вре­ менного интервала А/. Все остальные показанные на рис. 1.4 си­ гналы вызваны шумами приемника.

Отраженные целью радиоимпульсы при прохождении через сравнительно узкополосный тракт приемника (ограниченная ши­ рина полосы пропускания устанавливается для ослабления влия­ ния шумов) несколько расширяются и меняют свою форму (фор­ ма импульсов при отсутствии влияния шумов просто сглажива­ лась бы и приближалась к колокольной). Более существенно то, что в результате взаимодействия сигнальных импульсов с шума­ ми * заметно изменяется амплитуда импульсов, их форма и вре­ менное положение. Амплитуда некоторых импульсов возрастает, а других уменьшается, причем иногда настолько, что ghh ста­ новятся малоразличимыми в шумах (рис. 1.4,з). Однако приме- , нательным для интересующих нас целей является то, что в той или иной степени проявляется определенная тенденция к почти, периодическому повторению (с периодом ТП) тех выбросов на­ пряжения, которые вызваны прохождением через тракт прием­ ника с и г н а л ь н ы х радиоимпульсов. В отношении же шумо­ вых выбросов напряжения (Ш) такая повторяемость не являет­ ся закономерной, так как они распределены во времени по слу­ чайному закону. Правда, в отдельных случаях шумовые выбросы также повторяются через интервалы, близкие к ТП (рис. 1.4,г, д ,е ), однако такое событие является менее вероятным. Это ха­ рактерное обстоятельство и предоставляет возможность путем использования сравнительно простых технических средств выде­ лить (с определенной вероятностью) сигнальные импульсы из шумов.

3. На рис. 1.5 изображена блок-схема устройства селекци сигнальных импульсов из шумов, основанная на применении логической схемы тип «k из яг». Устройство селекции содержит следующие элементы:

* В линейной части приемного тракта происходит сложение колебаний сигнального радиоимпульса с шумовыми колебаниями

9