Механизм возникновения и алгоритм подавления импульсной помехи в амплитудном моноимпульсном пеленгаторе с кросс-каналом в двухцелевой ситуации тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.13 ВАК РФ

Р Г Б ОД 2 7 ВИВ 1997

На правах рукописи

ЕВСИКОВА ТАТЬЯНА ЮРЬЕВНА

МЕХАНИЗМ ВОЗНИКНОВЕНИЯ И АЛГОРИТМ ПОДАВЛЕНИЯ ИМПУЛЬСНОЙ ПОМЕХИ В АМПЛИТУДНОМ МОНОИМПУЛЬСНОМ ПЕЛЕНГАТОРЕ С КРОСС-КАНАЛОМ В ДВУХЦЕЛЕВОЙ СИТУАЦИИ

Специальность 01.04.1.3 - "Электрофизика"

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1096

Работа выполнена на кафедре электрофизики Московского энергетического института (Технического университета).

Научный руководитель - кандидат технических ниук,

доцент Вородкин Е.Л.

Официальные оппоненты: доктор технических ниук,

профессор Филиппов Л.И.

кандидат технических ниук, с.н.с. Глаголен В.Л.

Ведущее предприятие - Московский научно-

исследовательский институт "Агат"

Защити состоится "____12 "____________19У7 г.

в нуд. 3-505" в 1Н____ час. ___00 мин. на заседании

диссертационного Совета IC.053.16.10 Московского энергетического института (Технического университета).

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке Московского энергетического института (Технического университета).

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим направлять ло адресу: 111250, Москва Е-250, Красноказарменная ул., 14, Совет МЭИ (ТУ).

Автореферат разослан 9 " января___10У7)

Ученый секретарь диссертационного Совета к.т.н., доцент

Дмитриев В.М.

Общая характеристика работы

Актуальность темы работы. При цифровой обработке процессов во многих электронных устройствах различного назначения приходится учитывать наличие случайных импульсных помех, спектр которых перекрывается со спектром полезного сигнала. Как правило, такие помехи являются существейно негауссовскими случайными процессами, и общих методов синтеза алгоритмов их подавления не существует.

Разработка алгоритмов обработки сигналов, уменьшающих влияние ука;шнных помех, может быть проведена только при детальном анализе статистических характеристик помехи, что т[х-Г)уст конкретизации системы, п кото|н>й дейстнует такого родм помеха. Поэтому проведенное в диссертационной работе исследование механизма возникновения случайной импульсной помехи в амплитудном моноимпульсном пеленгаторе с кросс-каналом прт действии интерферирующих сигналов от двух источников и разработка на этой основе эффективного цифрового алгоритма подавления указанной помехи при последетекторной (вторичной) обработке процессов в следящем пеленгаторе нпднипч'н актуальными падпчами.

Цел ь работы состоит в разработке и оценке эффективности алгоритма подавления импульсной помехи, возникающей в амплитудном моноимиульсном пеленгаторе с суммарно-разностной обработкой, дополнительным кросс-каналом и алгоритмическим формированием дискриминационной характеристики при действии интерферирующих сигналов от двух пространственно разнесенных точечных объектов, не разрешаемых антенной.

Основные задачи, поставленные для достижения цели работы и решенные при комплексном анализе рассматриваемой системы, следующие:

аналитическое исследование выходного процесса пеленгатора в условиях действия двух произвольно модулированных сигналов и выявление механизма возникновения специфической внутренней помехи на выходе пеленгатора, связанной с флуктуациями разности фаз сигналов;

- разработка математической модели следящего пеленгатора с к росс-каналом при действии флуктуирующих по фазе сигналов от двух пространственно разнесенных точечных объектов и исследование на соответствующей цифровой модели характеристик угловой ошибки слежения пеленгатора и помехи на выходе пеленгатора в разомкнутой системе;

- аналитическое исследование рассматриваемой помехи в рамках методики нахождения знергетического спектра импульсного случайного процесса,

разработка и оценка эффективности алгоритма компенсации помехи, обеспечивающего при минимальном влиянии на динамику следящего пеленгатора устойчивое сопровождение по углу одного из объектов с допустимо малыми ошибками слежения;

- разработка общего матрично-рекуррентного метода расчета корреляционной функции процесса на выходе линейного дискретного фильтра произвольного порядка при произвольном входном дискретном случайном воздействии в стационарном и переходном режимах (в частности, метод применим при анализе характеристик точности аналого-цифрового следящего пеленгатора).

Методы___исследования. Теоретическое исследование

выполнено с использованием теории электромагнитного поля, метода комплексных амплитуд, методов теории цепей, теории детерминированных и случайных сигналов, теории

автоматического управления, теории цифровой обработки сигналов, теории вероятностей и методом математического моделирования. Для проверки теоретических положений и реализации предложенных алгоритмов использованы цифровое моделирование на ПЭВМ типа IBM PC/AT и пакеты прикладных программ машинной графики.

1. Получены выражения для расчета процессов на выходах идеального и реального пеленгаторов с суммарно-разностной обработкой, дополнительным кросс-каналом и алгоритмическим формированием пеленгационной характеристики при воздействии на него интерферирующих не разрешаемых антенной системой случайных сигналов, отраженных от двух пространственно разнесенных точечных объектов.

2. Найдены соотношения для расчета спектра процесса, представляющего собой последовательность импульсов постоянной длительности, возникающих в случайные моменты времени, для равномерного распределения периода следования импульсов и проведен сравнительный анализ со спектром для экспоненциального распределения.

3. Найдена аддитивная "добавка" к спектру импульсного случайного процесса, учитывающая корреляцию (жесткую связь) амплитуды и периода следования импульсов, в том числе и для указанного выше вида процесса.

4. Получены точные матрично-рекуррентные алгоритмы расчета корреляционных функций процессов на выходе линейного дискретного фильтра с дробно-рациональной системной функцией для установившегося и переходного режимов.

5. Предложен дну хк анальный алгоритм нелинейной инерционной фильтрации полезного низкочастотного сигнала из аддитипной смеси с помехой, представляющей собой последовательность коротких импульсов со случайными амплитудой, длительностью и периодом следования.

1. Разработаны программы для ПЭВМ типа 1ВМ РС/АТ циф }>щ'>г/> моделировинмн аимкнутого сл<-дяЩгго амплитудного моноимпульсного пеленгатора с суммарно-разностной обработкой, дополнительным кросс-каналом, алгоритмическим формированием дискриминационной характеристики и алгоритмом компенсации импульсной помехи с выхода дискриминатора при действии интерферирующих сигналов от двух пространственно разнесенных точечных источников.

2. Разработаны программы для ПЭВМ типа 1ВМ РС/АТ, реалиаующие матрично-рекуррентные алгоритмы расчета корреляционных функций процесса на выходе линейного дискретного фильтра в установившемся и переходном режимах, входными данными которых являются коэффициенты дробно-рационалыюй системной функции фильтра и дискретные значения корреляционной функции входного процесса (либо коэффициенты системной функции формирующего фильтр» при возможности дробно-рациональной аппроксимации корреляционной функции входного процесса).

Л. Дано математическое описание дискретного алгоритма компенсации импульсной помехи, который применим для обработки аддитивных смесей, аналогичных исследованной, когда на полезный низкочастотный сигнал наложена помеха, представляющая собой последовательность коротких импульсов со случайными амплитудой, длительностью и периодом повторения.

4. Оценена ¡эффективность алгоритма компенсации помехи, возникающей па выходе пеленгатора с кросс-каналом и алгоритмическим формированием пеленгационной характеристики при действии сигналов двух не разрешаемых антенной источников.

Г>. Получены товисимости математического ожидания и дисперсии утловой ошибки слежения замкнутого пеленгатора с кросс-каналом и алгоритмом компенсации помехи от отношения сигнал/шум в суммарном приемном канале радиотехнической части устройства. Установлен пороговый характер указанных

зависимостей »1 найдено критическое значение- отношения сигнал/ шум.

Внедрение результатов работы. Результаты работы используются в ОКР МНИИ "Агат" и в НИР НИИ клинической психиатрии научного центра психического здоровья РАМН.

ЛпруОшиа риботы, Основные результаты диссертационной работы докладовались и обсуждались на юбилейной научно-технической конференции МЭИ "Новые информационные и электронные технологии и ниродном хозяйстве и обрагювании" (Москва, 1990 г.) и трех международных конференциях "Информационные ср»гдстыи и технологии" Международной академии информатизации (Москва, 1094-1996 гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано б печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, 7 приложений, списка использованных источников из 32 наименований; содержит 160 страниц основного текста, 63 рисунка, 1 таблицу и 33 страницы приложений.

Краткое содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы. Изложены основные вопросы, рассматриваемые в работе, и положения, выносимые на защиту. Дается краткий обзор диссертации. Отражены научные и практические результаты. Приведены ссылки на публикации и доклады по теме работы.

Первая глада посвящена анализу процессов и исследованию механизма возникновения импульсной помехи на выходе амплитудного моноимпульсного пеленгатора с суммарно-разностной обработкой и дополнительным кросс-каналом в двухцелеоой ситуации.

Применение рассматриваемого пеленгатора в следящем угломере обеспечивает сопровождение объекта при наличии второго "мешающего" объекта, не разрешаемого антенной системой. Это достигается использованием дополнительной информации, полученной в кросс-каналё. Процесс ид = ид(1) на выходе пеленгатора формируется по известному алгоритму, который основой на наличии разности фаз отраженных' от объектов полей, отличной от пя, п = 0, 11, ±2, ... Алгоритм

реализуется в цифровом вычислительном устройстве. Из-за наличия операции деления в алгоритм вводится ограничение значений знаменателя с использованием нелинейного преобразования.

IIa рис. 1 представлена функциональная схема следящего пеленгатора с кросс-каналои, на которой А - антенна, ВМ -система трех волноводно-щелевых мостов с поперечной запиткой, УТЮ - устройство предварительной обработки канальных колебаний, ВУ - вычислительное устройства, ГП - гиропривод антенны. Ёл*а. (Uüaa.), B&yr.M.(UAyr.it.), E^Uj;), Ecr(Üer) комплексные амплитуды напряженности поля (напряжения) разностного по азимуту, разностного по углу места, суммарного и кросс- каналов соответственно. В дальнейшем рассматривается пеленгация в одной плоскости.

Рис. 1

Получены выражения для расчета процесса ид через комплексные амплитуды произвольно модулированных входных сигнапоп, отраженных от двух объектов:

¿¡(1)-ЕП1.0)е^П). ', = 1,2. (1)

Для идеального алгоритма (бея ограничения знаменателя)

мд(0 - к

Re

ЕдО)

Ее«)

Im

Ед(1) Eilt)

Re

Im

Ecr(t) E?(t)

ßql« llitf

(2)

ГД«

2

v.

Ег,л.сг(1) - ^Е.СОО^л.сгСО,) ; I 1

ЕДО, 1 = 1.2, определяется выражением (1);

Се(0',), Сд(00. Ссг(01), 1 = 1,2, - диаграммы направленности

суммарного, разностного и кросс- каналов соответственно;

• V«.' 1 = 1Л-

опслот-ния об ъектов с угловыми координатами 0щ , 0[.ц> от оси ришюсигнального направления (РСН) антенны с угловой координатой вр.о.н.;

к - риамерный коэффициент преобразования (далее к=1).

-В-

Для реального алгоритма (с ограничением знаменателя)

Re

Ecr(t)

где

ид(1) = к'

Q -

Re

Ед(1) E4(t) _Ej(J) ВД feE(t) ' Q

sign

Im

. e£

т ЕСГ

ErT.

Im

Ey

z,

ид(в1,в2) -

(4)

ж - параметр нелинейного преобразования.

Показано, что процесс ид при идеальном алгоритме (2) не зависит от отношения % амплитуд и разности Аф фаз:

!(« =Етг(1)/Ет1(1), Л<рС0 = Ф2(«~Ф1(1), входных сигналов и определяется лишь угловыми отклонениями 81, 02 объектов от оси РСН антенны:

Сд(е1)Осг(е2)-Сд(е2)Осг(е1) сЕ(е1)ссг(в2) - сх(02)ссг(е1)"

Зависимость ид(6р.с.н.) (пеленгационная характеристика (ПХ) в двухцелевой ситуации), полученная из (4), дана на рис. 2.

ПХ обращается в нуль при совпадении вр.с.н. с угловыми положениями объектов. При вр.с.н., лежащем посередине

между вщ и вод, ПХ имеет разрыв и обращается в Рис. 2 бесконечность.

ПХ, соответствующая реальному алгоритму (3), приведена на рис. 2 пунктиром. Положения нулей ПХ не изменяются, а в точке разрыва значения ПХ ограничены и при в1 = -02

= ] 1 - % cosAif +

lG^Oj) 2% sin Ay

г. в^О,) 1 х2 + 2хсч«Л(|>,| 1 +

ПХ зависит от отношения % амплитуд сигналов. При увеличении г степень искажения ПХ вблизи точки разрыва возрастает. Это определяет выбор максимально допустимого значения параметра г с точки зрения устойчивого углового сопровождения одного из объектов.

Кроме низкочастотной составляющей, описывающей изменение положения объекта, частотный диапазон угловых колебаний которого ограничен 1..1.5 Гц, и выходном процессе ид,

z

д ~ Ь ^ /л ч ../I1 ,а\ "ри л<р = 0, ±2п,+4ге,_ (5)

определяемом выражением (3), из-за флуктуации разности фаз входных сигналов появляется специфическая помеха. Установлен механизм ее возникновения в разомкнутом пеленгаторе.

Из (3) найдены выражения для расчета значений процесса ид на выходе пеленгатора при критических значениях разности Дф фаз:

гад>1)+хОд<в2)

к [одр,) - при = ±л> ^ (б)

[сЕ(в,) + хс£(в2)]

(5) и (6) описывают принципиальные изменения в поведении процесса ид, на который влияют флуктуации разности Аф фаз отраженных от объектов полей. Разность Дф фаз является случайным процессом. В некоторые моменты времени значения Дф равны критическим:

Д<р(Ц) = 0, ±п, ±271, +3л, ... (7)

(или лежат в их окрестности).

При попадании значений Дф в область (7) возникает "скачок" процесса ид, При выходе значений Дф из области (7) процесс ид возвращается к исходному значению, определяемому ПХ. На практике длительности возникающих таким образом импульсов достаточно малы по сравнению с их периодом повторения.

Итак, при флуктуациях фаз отраженных сигналов в процессе на выходе разомкнутого пеленгатора появляются короткие положительные и отрицательные "всплески" (рис. 3). Они приводят к тому, что в замкнутом пеленгаторе может произойти срыв слежения за выбранным объектом и переход к слежению за вторым объектом. Заметим, что такие всплески могут вызываться и внутренними шумами приемных устройств, влияние которых учитывается в дальнейшем при цифровом моделировании.

ь

Рис. 3

С точки зрении вторичной обработки, "всплески" можно рассматривать как случайную импульсную помеху, которая наложена на полезный низкочастотный сигнал. Для обеспечения устойчивого углового сопровождения объекта в присутствии второго "мешающего" объекта необходимо разработать алгоритм подавления импульсной помехи, возникающей в пеленгаторе.

Вторая глава посвящена цифровому моделированию аналого-цифрового следящего пеленгатора с кросс-каналом при действии произвольно модулированных сигналов от двух простанственно разнесенных точечных объектов..

Входные интерферирующие сигналы (1), отраженные от объектов, представляются следующим образом:

Х<Р0; +ФИ. ОНфд.-О»

где <р0-| и (р«| (I) - постоянная и случайная фазы соответственно; Фдк (I) - фаза, определяемая доплеровским смещением частоты сигнала:

i ^ 1,2,

2л f;i.t + J AfÄ.(t)dt

v 0 '

0« и Aifli(t), i =1,2, - средние значения и флуктуации отих смещений соответственно.

При моделировании используются нормированные угловые координаты, которые для простоты в дальнейшем обозначаются так же, как и ненормированные. Нормирование проводится на значение параметра, определяющего ширину парциальной диаграммы направленности антенны. Положения объектов в пространстве определяются углами вцд = 6щ (t) и вцз = бцг(*).

При моделировании не разрешаемых антенной объектов используется гауссовская аппроксимация парциальных диаграмм направленности антенны. Для отого случая диаграммы направленности суммарного, разностного и кросс- каналов соответственно при поперечной запитке имеют вид:

G^e)-c0(l + chO), GÄ(0) = \/2cosh0, G^O)-c0(l - chö),

где e0 = e-0^-»

Процесс ид в пеленгаторе формируется при использовании алгоритма (2) с учетом независимых шумов усилителей промежуточной частоты (У11Ч) в составе У110 (рис. 1). При моделировании задается отношение сигнал/шум в полосе пропускания УПЧ суммарного канала. В качестве модели гиропривода используется идеальный интегратор.

Цифровое моделирование показало, что при отсутствии фазовых флуктуации входных сигналов и заданных начальных условиях следящий пеленгатор с кросс-каналом осуществляет устойчивое сопровождение одною из объектов (рис. 4). Флуктуации фаз входных сигналов приводят к случайным переходам пеленгатора на слежение то за первым, то за вторым объектом (рис. 5), что связано с возникновением в процессе ид(1.) импульсной помехи (рис. 6).

Врсн (t)

• .•ft j— --[-------1—

d.»5 r

(1.И4

В.вз 'i

f.

в.RI

в.в«

Xs 1

Aq> = 1 Ощ = 0.05 Оад = 0.2 0р.с.н.(0)=0 qE = 1000

S IB 12 И

it t.С

Рис. 4

ö рси к)

-в.4

■в.в

1=1

Аф = A<p(t) Qua = 0.05 Qua = 0.2 0р.с.н.(0)=0 q2 = 1000

6 8 1« Рис. Б

12 И

16 "t, с

Ца(+)

Х= 1

Л<р = Aq>(t) Ощ = 0.05

0Ц2 = 0.2

ер.г.н.(0)=о qj; = юоо

t.c

Рис. 6

Тр^уьн глада посвящена аналитическому исследованию спектра дискретной импульсной случайной помехи.

Исходя из результатов цифрового моделирования пеленгатора, используется приближенное представление помехи в виде последовательности коротких импульсов одинаковой формы со случайными амплитудами, длительностями и моментами возникновения переднего фронта. Такое представление позволяет провести анализ спектр» дискретной помехи, исходя из известных методов нахождения усредненного энергетического спектра F(<o) импульсного случайного процесса (ИСП).

Используются следующие обозначения для п-го импульса в реализации процесса: dn - амплитуда импульса, цп = Тп + xh -период следования импульсов, tn(xîi) - длительность импульса (паузы между соседними импульсами); g(a>) - спектральная плотность функции, задающей форму импульса.

Найден спектр ИСП с постоянной длительностью импульсов (хп = то = const) и равномерным законом (со средним Т и отклонением от среднего ЛТ) распределения периода следования рп импульсов для нормированных параметров

v=m0i Qcp = T/t0t Ç~ ДТ/ Т :

где

F„(v) 2|g(v)|2

cp

.2.

F(v) = Pe(v) + F_(v), 1 ~ n2(v)

y2 +

1 - 2t](v)cos(vQCp) + r]^(v)

Эср - a T0.

Y = a/a,

TT(v) = Sm(v^Qcp)/KQcp),

F-M = 25(v)(a!g(0)| / QCp)2

2 t

а и (i - среднее и дисперсия амплитуды dn,

8(v) - дельта-функция.

Исследовано влияние параметров ИСП на спектр (8). Сравнительный анализ спектра (8) с соответствующим спектром для экспоненциального распределения Jin показал, что вид этого распределения мало влияет на энергетический спектр. Сильное влияние на спектр оказывает корреляция амплитуды dn и периода следования цп импульсов.

При жесткой связи этих параметров (dn = bin, Ь=сопьЧ)получено выражение для аддитивной добавки к спектру произвольного ИСП. На его основе найдена добавка к спектру ИСП с - const при произвольном и, как частный случай, при равномерном законе распределения периода рп, когда

4|g(vf

F, (у)

Эср

sm(vQcp)

Q

ср

1

2rr(v)cos(vQCp) + if(v)

cos(v4QCD) - v/iv) I * 9

,n p n 1 - 2tj(v) cos(vQcp)| 4 2t!2(v) sin(vQ "Wcp ~ »'

cp

(9)

где обозначения совпадают с обозначениями в (8).

Сравнение спектров (8) и (9) показало, что корреляция dn и рп практически не влияет на эффективную ширину спектра, но увеличение спектральной плотности в области низких частот может достигнуть 10 раа

В четвертой главе предложен матрично-рекуррентный метод расчета корреляционной функции процесса на выходе линейного дискретного фильтра (ЛДФ) произвольного порядка р с дробно-рациональной системной функцией вида

H(z) = Sbiz-i

i=0 I

P

i=l

-i

(10)

J

при произвольной корреляционной функции Кхх(п) входного дискретного случайного процесса. Метод является точный и разработан для корреляционных функций Куу(п) и Куу (т, к), где т, к > 0, процессов на выходе ЛДФ в стационарном и переходном режимах соответственно. Метод относится к общим методам теории дискретных сигналов и, в частности, применим при анализе характеристик точности аналого-цифрового следящего пеленгатора с кросс-каналом при малых угловых ошибках сопровождения одного из двух не разрешаемых антенной системой объектов.

Корреляционные функции Куу(п) и Куу (тп, к) определяются однородными разностными уравнениями (рекуррентными соотношениями) порядка р, коэффициенты которых совпадают с коэффициентами знаменателя системной функции (.Ю);

р

Куу(л) = -Е^Куу(п- 0, п > р,

¡=1

р

Куу(т,к) = - £а1Куу(т, к - ]), к :> т + р.

(И)

1=1

Первые значения Куу(п) для п = 0,р находятся из решения матричного уравнения:

(12)

С Куу - Б.

|куу(0). Куу0), Куу

где Куу

с = д+ и+ V, в = V/-к

(2),

к

уу

(р)]1

*У'

с. У = |иу|, У = |*4 Р. матрицы

(размером р 4 1 х р + 1; [1.

Чц =

I), I * I 2-

О, О,

1.0,

I = 2, р + 1, ^ 1,1-1, 1 = 1, р + 1, j = I, р + 1,

1.Р.

^ = 2, р + 2 - »,

1 = 1, р + 1, ^ = 1.

«Ч =

.. - | Ь1+}-2-

0,

1 = 2, р + 1, ] = р + 3 ¡, р + 1; 1 1 рТЗ, ) - ГрТТ^!,

1-2,р-+1, з=р+3-1,р+1;

^ху

= [кху(0), Кху(1). Кху(2), .... КхуСр)|Т.

Кху(п)

К„(|), п = 0,

)=0

р ГП1П(р,П)

£Ь;Кхх(п-1) - 1^Кху(п - 1), п > 0.

¡--О ¡=1

Начальные значения Куу (т, к) для к - 0,т -I- р определяются рекуррентными соотношениями: Куу(т, к) =

ЬпКиу(0, т), к = 0,

а. а

V ЦКиу(к - I, т) -1 а(Куу (т, к - ¡), 0 < к < т, (13)

ЬО 1=1

« а.

2 Ь)Киу(к - 1, т) - ]£а^Куу(пг1, к - 1), "1 < ^ т ^ р,

¡-к~т

1=1

где а = тт (р,к),

ш'1п(р,к)

Кцу(к, к +■ I) =

£Ь1КХЯ0). ! = 0,

1=0

тт(р,к+1) т1п(р,1)

I Ь;К„(1-1)- 2,а1Киу(к,к+1-1), 1 > 0.

ЬО 1=1

Показано, что при возможности дробно-рациональной аппроксимации корреляционной функции Кхх(п) с введением формирующего фильтра, на входе которого действует дискретный белый шум с дисперсией ш , алгоритмы (12), (13) упрощаются.

Рассмотренные алгоритмы пригодны при аналитических расчетах и особенно удобны при использовании ЭВМ. Предложена программная реализация алгоритмов (11)-(13). Приведены примеры аналитического и машинного расчетов дисперсий и корреляционных функций процессов на выходах фильтров первого и второго порядков в стационарном и переходном режимах.

В^атай хлаве на основе проведенного анализа пеленгатора с кросс-каналом, исследования энергетического спектра импульсной случайной помехи, возникающей на выходе пеленгатор», и рассмотрения следящего пеленгатора как системы автоматического регулирования предложен и реализован в цифровой модели следящего пеленгатора двухкан алъный алгоритм нелинейной инерционной фильтрации импульсной помехи в процессе ид(0.

Для фильтрации используется "выкусывание" с помощью ключа (К) значений процесса ид , соответствующих моментам времени, когда действует импульс помехи. Длительность импульсов достаточно мала по сравнению с постоянной времени контура регулирования в следящем пеленгаторе, поэтому влияние "выкусывания" устраняется с помощью сглаживающего ФНЧ первого порядка с постоянной времени хн. Для управления ключом используется различие в спектрах сигнала и помехи: ФВЧ с постоянной времени г в выделяет высокочастотную часть процесса ид, в которой спектральные составляющие сигнала практически отсутствуют. При этом фиксируются моменты возникновения и окончания импульсов помехи. ФВЧ реализуется с помощью простейшего низкочастотного фильтр» первого порядка, выходной процесс которого далее обозначен через ин. При этом операторный коэффициент ФВЧ имеет вид:

К„(р)= ртв/(п 1-1/(1 + Поскольку в процессе ив на выходе ФВЧ амплитуды выбросов, соответствующих помехе, существенно превышают амплитуды возможных выбросов, соответствующих изменениям полезной составляющей, дополнительно к выходу ФВЧ подключается нелинейное пороговое устройство (ПУ) с зоной нечувствительности На рис. 7 представлена блок-схема алгоритма подавления помехи.

U.

ФВЧ

нв

ПУ

к

и*

ФНЧ

Ua

Рис. 7

Дискретная модель алгоритма описывается соотношениями:

At ( ¿О

uH(n) = (ид(п - 1) f ид(п)) —4 uH(n - 1)11 - --J,

un(n) - Ид(п) - ин(п).

jufl(n), |uB(n)|<vKm, l 0. kHäv^,

иа(п) - (ик(п - 1) + цк(п)) — + ча(п - 1)

¿Хи

М ЧУ

где и[п1 = и(пА1), Д1 - период дискретизации процессов.

Предложенный алгоритм (14) вносит в динамические характеристики пеленгатора минимальные искажения, определяемые лишь выходным ФНЧ, постоянная времени которого выбирается на порядок меньшей, чем постоянная времени следящего пеленгаторе. На рис. 8 представлены переходные процессы в следящем пеленга торе без алгоритма подавления помехи (Ор.с.н.(О) и с включенным алгоритмом (0р.с.н.;а(^), полученные при цифровом моделировании.

е.егп | и.вп ! Й.К1в Н

9.0

В.1

в.2

0.3

Рис. Я

в.4

в.5

X = 1 Лф = 1 Оцг = 0.2 0р.с.к.(О)=О бр.с.н.;а(0)=0 = 100000 гн = 0.03 тв = 0.05 ^Нш = 0.015

е.6

Моделирование показало, что при надлежащем выборе параметров и хв пеленгатор с алгоритмом (14) обеспечивает устойчивое угловое сопровождение объекта при наличии второго "мешающего" объекта и флуктуациях фаз сигналов, отраженных от них. Реализация процесса 0р.с.н.;а(1), характеризующего положение оси РСЯ антенны в пеленгаторе с алгоритмом (14),

представлена на рис. 9 (для сравнения см. рис. 5 - процесс 0р.с.н.(1) для пеленгатора без алгоритма).

Путем статистического моделирования оценена эффективность алгоритма (14) по угловой ошибке следящего пеленгатора при сопровождении объекта в двухцелевой ситуации. Получены среднее и с реднеквад{>атичное значения угловой ошибки, которые для выбранных параметров алгоритма не превышают соответственно 5% и 10% от углового разноса объектов.

Врсн-, а

т

1 = 1

ДФ = Дф(0 Он, = 0.05

0Ц2 = 0.2 брс. н.;а(0)=0 = 1000 хн = 0.03

тв = 0.05 0015

«.ее

1в

12

14

1Ь

и

Рис. 9

Исследовано влияние шумов приемных устройств на ошибки слежения пеленгатора с кросс-каналом и компенсатором помехи в двухцелевой ситуации при флуктуирующих по фазе входных сигналах. Установлен пороговый характер зависимостей статистик угловой ошибки слежения от отношения сигнал/шум в полосе частот суммарного канала пеленгатора и найдено критическое значение указанного отношения сигнал/шум.

Оеновные результаты работы

1. Проведено аналитическое исследование процесса па выходе амплитудного моноимпульсного пеленгатора с кросс-каналом и алгоритмическим формированием пеленгационной характеристики в двухцелевой ситуации.

2. Установлено, что наличие случайных фазовых флуктуаций сигналов, отраженных от двух не разрешаемых антенной объектов, приводит к появлению на выходе пеленгатора специфической импульсной помехи, действие которой исключает возможность устойчивого сопровождения по углу одного из объектов.

3. Проведено цифровое моделирование замкнутого следящего пеленгатора при действии двух произвольно модулированных сигналов с учетом внутренних шумов приемных устройств.

4. Получены аналитические выражения для усредненного энергетического спектра импульсной помехи при различных распределениях амплитуд и периодов следования импульсов и степени коррелированности этих параметров процесса.

5. Предложены и программно реализованы матрично-рекур рентные алгоритмы расчета корреляционной функции случайного процесса на выходе линейного дискретного фильтра произвольного порядка при произвольной корреляционной функции входного колебания для стационарного и переходного режимов.

6. Для подавления импульсной помехи на выходе пеленгатора предложен и реализован в цифровой модели следящего пеленгатора двухканальный алгоритм нелинейной инерционной фильтрации.

7. При моделировании подобраны значения параметров, при которых пеленгатор с предложенным алгоритмом обеспечивает устойчивое сопровождение одного из двух не разрешаемых антенной источников сигнала с флуктуирующими фазами при практически неизменных динамических характеристиках следящего пеленгатора

8. Путем моделирования проведена оценка точности следящего пеленгатора с компенсатором помехи по угловой ошибки слежения при сопровождении одного из двух флуктуирующих по фазе не разрешаемых антенной источников сигнала Исследовано влияние шума приемных устройств на среднее значение и дисперсию угловой ошибки слежения. Установлен пороговый характер зависимостей этих статистик от отношения сигнал/шум о полосе частот УПЧ суммарного канала пеленгатора и найдено критическое значение указанного отношения.

Публикации по теме работы

1. Ьл1с*ико»и Т.Ю. Матрично-рекуррентные алгоритмы расчета корреляционной функции процесса на выходе линейного дискретного фильтра // Новые информационные и электронные технологии в народном хозяйстве и образовании: Тез. докл. юбилейной науч.-техн. конф. МЭИ. - М., 1060. - С. 20.

2. Евсикова Т.Ю. Матрично-рекуррентные алгоритмы расчета корреляционной функции процесса на выходе линейного дискретного фильтра. - М., 1992. - 14 с. - Деп. в ВИНИТИ 03.12.92 № 3441-В92.

3. Евсикова Т.Ю. Разностное уравнение для корреляционной функции процесса на выходе линейного дискретного фильтра в переходном режиме // Информационные средства и технологии: Тез. докл. XI конф. МАИ. - М., 1994. - С. 116-117.

4. Евсикова Т.Ю. Матрично-рекуррентные алгоритмы расчета корреляционной функции процесса на выходе линейного дискретного фильтра // Радиотехника и электроника. - 1095. -Т. 40, N 3. - С. 441-448.

5. Евсикова Т.Ю. Механизм возникновения и алгоритм подавления импульсной помехи в радиолокационной системе // Информационные средства и технологии: Тез. докл. межд конф. МАИ. - М., 1005. - С. 89-00.

Г>. Евсикова Т.Ю. Алгоритм цифровой фильтрации вызванных потенциалов мозга при наличии агшаратно неустранимых помех // Информационные средства и технологии: Тез. докл. межд конф. МАИ. - М.. 1996. - С. 159-164.

!Ьитюаио к пет к .'I ^пп лч

П'" : Тираж ¡ОС 3-лкмШ

Типография МЭИ. Кр.-н-тжаммрмсннин, ¡Л.