ИНФРАКРАСНЫЕ КООРДИНАТОРЫ

Пример решения задачи. Вариант 1.

Пример решения задачи. Вариант 1.2.

Пример решения задачи. Вариант 1.2.

Контрольные вопросы по разделу 3

Автоматические системы ПРК

Автоматические системы ПРК идентичны автоматическим системам РК, если антенная система ПРК находится на подвижной платформе, стабилизированной относительно земной системы координат (например, антенна РК или гиростабилизированная платформа).

В тех случаях, когда ПРК имеет антенную систему, жестко скрепленную с движущимся объектом, он выполняет роль только углового дискриминатора и является одним звеном в системе управления. Его пеленгационная характеристика есть статическая характеристика этого звена, а запаздывание и дискретность соответствуют времени усреднения или другой обработке принимаемых сигналов, а также внешней радиолокационной обстановке.

1. Как определить дальность обнаружения источника радио-излучения миллиметрового, сантиметрового и дециметрового диапазона в космосе и на земной поверхности (энергетический и статистический расчет) ?

2. Какие признаки селекции и классификация источников радиоизлучения Вы знаете ?

3. Какие критерии и решающие правила для селекции и классификация источников радиоизлучения Вы знаете ?

4. Задача.. Определить решающее правило и оценить вероятность селекции цели на фоне двух помех по одному признаку - несущей частоте f, при известных законах распределения этого признака ( рис. 3.10. и табл. 3. 2.) для цели w( f_ц ) и помех w( f_ц1 ) и w( f_п2), а также заданной вероятности ошибки принять помеху за цель Р_ош, примеры численных значений которых приведены в табл. 3.3.

Примечание. Вариант исходных данных определяется двумя номерами вариантов каждого параметра (характеристики). Например, вариант 2.4. означает параметры законов распределения 2-ого варианта из табл. 3. 2 и 4-ого варианта из табл. 3.3.

 

w( f )

w( f_п1 ) w( f_п2 )

w( f_ц )

f₀ f₁ f₂ f₃ f₄ f₅ f₆ f₇ f₈ f₉ f₁₀ f₁₁ f₁₂ f

 

Рис. 3.10

 

 

Таблица № 3.2

№

Значение частоты fi- f0 , ГГц

вар.

f1

f2

f3

f4

f5

f6

f7

f8

f9

f10

f11

f12

 

Таблица № 3.3

№ варианта
Рош		0,1	0,125	0,25	0,5

1) Приняв, распределение помехи и цели по частоте в соответствии с рис. 3.10 и вариантом №1 табл. 3.1 , получим следующие значения характерных точек по шкале f-f₀ (ГГц):

f₁=1 ; f₂=2 ; f₃=3 ; f₄=3 ; f₅=4 ; f₆=4 ;

f₇=5 ; f₈=5 ; f₉=6 ; f₁₀=6; f₁₁=7 ; f₁₂=8.

2) Определим остальные параметры законов распределения признака селекции (высоту трапеций) из условия того, что вероятность существования цели и помехи =1, т.е. для цели

 

f₉=6

ò w(f_ц) df = 1 (3.10)

f₄=3

и помехи

 

f₅=4 f₁₂=8

ò w(f_ц)df + ò w(f_ц) df = 1. (3.11)

f₁=1 f₈=5

 

Для цели w(f_ц) на трех участках f описывается различными уравнениями;

 

æ k₁ * (f - f₄) = w_ц1 * (f - f₄) / (f ₆- f₄) при f₄ £ f £ f ₆ ;

w(f_ц) = í w_ц1 при f₆ £ f £ f ₇ ; (3.12)

è k₂ * (f - f₇) = w_ц1 * (f - f₇) /(f ₉- f₇) при f₇ £ f £ f ₉ ,

 

 

Подставим (3.12) в (3.10) и найдем, что w_ц1 = 0,5 ГГц ^-1.

Аналогично найдем максимальную ординату (высоту трапеции) законов распределения помехи w₁ и w₂. В этом варианте w₁ = w₂=0,25 ГГц ^-1.

Таким образом определены все параметры законов распределения признака селекции помехи и цели.

Отметим симметричность распределения признака помехи и цели.

3) Определим величину порога f _п1 и f_п2 по заданной для варианта 2 (табл. 3.) вероятности ошибки принятия помехи за цель Р_ош = 0,1. Учитывая симметричность распределения признака помехи и цели очевидно, что вероятность принятия каждой из помех за цель будет 0,05. Нижний порог f _п1 должен находиться в пределах f ₄ < f _п1 < f ₆ , а верхний порог f ₈ < f _п2 < f ₁₀ .

Воспользуемся уравнением (3.3) для определения f _п1 :

 

f _п1 f _п1

0,05 = òw(f_ц) df = òw_п1 * (f - f₅) / (f ₅- f₃) d f=1/2 * w_п1 * (f _п1 - f₅)² / (f ₅- f₃),

f₃=3 f₃=3

 

т.е. (f _п1 - f₅)² = 0,025 или f _п1 = f₅-0,016 =3,984 , ГГц.

 

Аналогично найдем значение второго порога f _п2 :

 

f _п2 = f₈+0,016 =5,016 , ГГц.

 

4) Определим вероятность селекции цели из уравнения (3.4).

 

f _п1

Р_с= ò w_ц (f) df =

f _п2

 

f ₆ f ₇ f _п2

= ò w_ц1*(f - f₄) / (f ₆- f₄) df + òw_ц1 df +ò w_ц1*(f - f₇) /(f ₉- f₇) df=

f _п1 f ₆ f ₇

 

= 0, 5*( f ₆ - f_п1)* w_ц1 (1- (f_п1 - f₄) / (f ₆ - f₄)) + w_ц1 (f ₇- f₆) +

+0, 5*( f _п2- f₇)* w_ц1(1- (f₉ - f_п2) / (f ₉ - f₇)) = 0,239 +0,5 + 0,239 = 0,978.

 

6) Решающее правило для этого варианта имеет вид:

если 3,984, ГГц £ (f - f₀ ) £ 6,016, ГГц, то наблюдаемый источник излучения принадлежит цели, а если 3,984, ГГц < ( f - f₀ ) < 6,016, ГГц , то наблюдаемый источник излучения принадлежит помехе.

 

5. Задача. Определить решающее правило и оценить вероятность классификации наблюдаемых объектов по одному признаку - несущей частоте f, при известных законах распределения этого признака ( рис. 3.10.) для первого объекта - w₁(f) =w( f_п1 ), второго - w₂ (f) =w( f_ц ) и третьего - w₃(f) =w( f_п2).

Параметры законов распределения признаков для первых пяти вариантов приведены в табл. 3.2, а для вариантов № 6 - 10 - в табл. 3.4.

Таблица № 3.4

№

Значение частоты fi- f0 , ГГц.

вар.

f1

f2

f3

f4

f5

f6

f7

f8

f9

f10

f11

f12

4,5

4,5

1) Приняв, распределение источников излучения по частоте в соответствии с рис. 3.10 и вариантом №1 табл. 3.4 , получим следующие значения характерных точек по шкале f-f₀ (ГГц):

 

f₁=1 ; f₂=2 ; f₃=3 ; f₄=3 ; f₅=4 ; f₆=4 ;

f₇=5 ; f₈=5 ; f₉=6 ; f₁₀=6; f₁₁=7 ; f₁₂=8.

 

2) Определим остальные параметры законов распределения признака селекции аналогично предыдущему примеру найдем, что

 

w₁ =w₁ = w₂= 0,5 ГГц ^-1.

3) Воспользуемся критерием идеального наблюдателя и составим уравнения для определения величины порога f _п1 и f_п2.

 

f_п1 f_п2 f₈=8

ò w₁ (f) d f = ò w₂ (f) d f = ò w₃ (f) d f. (3.13)

f₁=1 f_п1 f_п2

 

Раскрывая это равенство, получим два уравнения с двумя неизвестными f_п1 и f_п2.

 

æ 1- 0,25 * (f ₅- f_п1)²=1- 0,25 * (f _п1- f₄)² - 0,25 * (f ₉- f_п2)²;

í(3.14)

è 1- 0,25 * (f ₅- f_п1)²=1- 0,25 * (f _п2- f₈)² ,

 

решая которые, найдем f _п1 = 3,44 , ГГц и f _п2 = 5,56 , ГГц.

4) Определим вероятность классификации источников излучения из уравнения (3.13), подставляя в них полученные значения f_п1 и f_п2 :

 

f_п1 f_п2 f₈=8

Р_кл=ò w₁ (f) d f = ò w₂ (f) d f = ò w₃ (f) d f =1- 0,25*0,56² = 0,92.

f₁=1 f_п1 f_п2

 

6) Решающее правило для этого варианта имеет вид:

если f - f₀ £ 3,44,ГГц, то наблюдаемый источник излучения принадлежит первому классу, если 3,44, ГГц < f - f₀ £ 5,56, ГГц, то наблюдаемый источник излучения принадлежит первому классу, а если f - f₀ > 5,56, ГГц , то наблюдаемый источник излучения принадлежит помехе.

 

6. Задача.. Определить решающее правило и оценить вероятность классификации наблюдаемых объектов по двум признакам - несущей

 

t w₂( f, t )

w₁( f, t )

 

 

 

f₀ f₁ f₂ f₃ f₄ f

Рис. 3.11

частоте f и длительности зондирующего сигнала t , при известных равномерных законах распределения этих признаков ( рис. 3.11.) для первого объекта - w₁( f, t ) и второго - w₂( f, t ) .

Параметры законов распределения признаков приведены в табл. 3.5.

Таблица № 3.5

№	Значение частоты fi- f0 , ГГц, длительности t , мкс
варианта	f1	f2	f3	f4	t1	t1	t1	t1
	-1

7. Задача.. Определить решающее правило и оценить вероятность селекции цели на фоне одной помехи по двум признакам - несущей частоте f и длительности зондирующего сигнала t , при известных равномерных законах распределения этих признаков ( рис. 3.11) для цели - w₁( f, t ) и помехи - w₂( f, t ) .

Параметры законов распределения признаков приведены в табл. 3.5. а значения вероятности ошибки (принять помеху за цель) Р_ош, приведены в табл. 3.3.

Примечание. Вариант исходных данных определяется двумя номерами вариантов каждого параметра (характеристики). Например, вариант 2. 4 означает параметры законов распределения 2-ого варианта из табл. 3.5 и 4-ого варианта из табл. 3.3.

8. Какие методы пеленгации источников радиоизлучений Вы знаете ?

9. Задача. Определить минимальное число антенн, необходимых для пеленгации источника радиоизлучения с погрешностью sy при заданной точности измерения фазового сдвига sj , принимаемой ими несущей частоты в одной плоскости в секторе ± 45 ⁰. Достижимая точность sj определения фазового сдвига и требуемой точности sy определения направления на источник радиоизлучений для 9 вариантов заданий приведены в табл. 3.7.

Примечание. Задача имеет несколько решений.

Таблица № 3.7.

№ варианта
sy, град.	0,5		1,5
sj, град.

 

В соответствии с формулой (3.7) , приняв sin x » x, получим

Dj = y _ц( 2p d/ l),

т.е. максимальная точность определения пеленга прямо пропорциональна точности измерения фазы принимаемого сигнала антеннами, расположенными на расстоянии d,

sy =sj (l/2p d).

При d = l наилучшая точность (в направлении, совпадающем с электрической осью антенной системы) пеленгования в 2p раз выше, чем точность измерения фазового сдвига. Для углов ± 45 ⁰ от этого направления точность снижается на 30% (снижается крутизна пеленгационной характеристики).

В варианте 1 точность измерения фазы в 60 раз хуже, чем требуемая точность измерения пеленга источника излучения. Очевид-но , что база точного отсчета должна быть по крайней мере в 10 раз больше длины волны принимаемого излучения.

Диапазон ±45⁰ пеленгационной характеристики соответствует фазовому набегу 900 ⁰ точной базы. Чтобы использовать идентичный участок пеленгационной характеристики точной базы ±45⁰ необходимо 4 точные базы повернутые в пространстве на угол » 13⁰, соответствующий фазовому сдвигу 90⁰, как показано на рис. 3.12.

 

 

Зона 1 2 3 4

грубого осчёта

j

Рис. 3.12

 

Если антенна подвижная, то можно использовать ее следящий привод для совмещения электрической оси антенны, сначала при помощи грубой базы, а затем при помощи точной базы. В этом случае достаточно двух баз (грубой и точной).

При неподвижной антенне, если использовать участки характеристики различных знаков, то можно ограничиться в этом варианте двумя точными базами.

угол двумя точными базами » 13⁰

вторая точ- первая точная база

ная база

грубая база электрическая

ось антенной системы

 

Рис. 3.13

 

Таким образом минимальное число антенн - 4.

 

10. Какие способы определения дистанции до источника радиоизлучения Вы знаете ?

11. Как оценить точность определения дистанции любого из геометрических методов ?

12. Как оценить точность определения дистанции фазового метода ?

13. Как оценить точность определения дистанции любого из энергетических методов ?

Примечание. Вопросы 11 - 13 требуют знания основных положений теории измерений или теории чувствительности.

14. Какие основные особенности использования переотраженных сигналов для ПРК Вы знаете ?

15. Какие автоматические системы ПРК Вы знаете ?

 

 

 

Инфракрасные координаторы или ГСН используют тепловое излучение объектов для их обнаружения, селекции, классификации и сопровождения по угловым координатам.