Точность измерения расстояний и направлений

Она характеризуется величиной погрешностей при взятии отсчетов с помощью РЛС. Погрешности могут возникать из-за искажения формы импульсных сигналов, неточности учета скорости распространения радиоволн, влияния радиопомех, инструментальных погрешностей приборов, ограниченной разрешающей способности органов чувств наблюдателя, например, разрешающей способности глаза человека, и пр.

Ошибки измерения координат, разделяются по признаку закономерности их возникновения на случайные и систематические.

Случайные погрешности происходят вследствие воздействия на работу РЛС различного рода факторов, точно предвидеть и учесть которые нельзя. К таким факторам относятся случайные изменения режима работы аппаратуры, воздействие помех, случайные погрешности наблюдателя и т.п.

Подчиняются закону нормального статистического распределения (закону Гаусса):

,

где P_(x) – плотность вероятности случайных погрешностей;

x – случайная погрешность;

σ – средняя квадратичная ошибка, равная

.

Здесь n – количество измерений;

∆ x_i – случайная погрешность i -го измерения, равная ∆ x_i=x₀ - x_i;

x₀ – истинное значение измеряемого параметра;

x_i – значение параметра, полученное при i -м измерении.

См. графики на рис. 4.4 для трех значений σ=1; σ=2; σ=4.

Из рис. 3.4 видно, что разбросанность значений случайных величин находится в прямой зависимости от средней квадратичной погрешности.

Кроме средней квадратичной погрешности, для оценки точности измерения применяют также следующие критерии:

средняя арифметическая погрешность,

срединная или вероятная погрешность,

максимальная или предельная погрешность.

Средняя арифметическая погрешность определяется выражением

.

Как следует из этой формулы, погрешность равна среднему арифметическому из абсолютных значений случайных ошибок ряда наблюдений.

Срединной, или вероятной, называют такое значение погрешности, по отношению к которой равновероятные случайные погрешности не превосходят x_В по абсолютной величине, равной 0,5.

Иными словами, 50% измерений имеют погрешность меньше x_В, а 50% – больше x_В.

Срединная погрешность определяется по формуле

.

Максимальной называют такую погрешность x_М, вероятность превышения абсолютной величины которой практически приближается к нулю.

При нормальном законе распределения вероятная (срединная) и максимальная погрешности связаны со средней квадратичной погрешностью следующими соотношениями: и .

К систематическим, т.е. постоянным, относятся погрешности, обусловленные определенными причинами, которые повторяются от одного измерения к другому или изменяются по известному закону (например, инструментальные погрешности, вызванные дополнительной задержкой отраженного сигнала в приемнике РЛС, и т.п.). Систематические погрешности могут быть определены экспериментально или расчетным путем, скомпенсированы или учтены в виде соответствующих поправок с помощью таблиц и графиков.

При испытаниях радиолокационных станций определяются как случайные, так и систематические погрешности.

Точность измерения дальности до радиолокационных объектов зависит как от внешних, так и от внутренних факторов.

К внешним, например, относятся

погрешности распространения, связанные нестабильностью скорости распространения радиоволн и искривления радиолуча в атмосфере.

погрешности, обусловленные влиянием отражающих свойств радиолокационных объектов, состоящих из большого количества элементарных отражателей.

Внутренние погрешности зависят от

погрешности измерения времени запаздывания отраженного сигнала относительно зондирующего;

наличия неучтенных задержек сигнала в трактах передатчика, приемника, индикатора;

погрешности считывания дальности, погрешности градуировки шкал и т.п.;

создаются внутренними шумами.

По аналогии с разрешающей способностью точность определения координат можно разделить на:

потенциальную,

предельную,

реальную.

Потенциальная точность зависит от формы и длительности импульсных сигналов и уровня шумов.

При приеме импульсных отраженных сигналов в приемнике эти сигналы суммируются с колебаниями шумов, имеющих случайную амплитуду и фазу (рис. 3.5).

Средняя квадратичная потенциальная погрешность измерения дальности для сигналов гауссовой формы равна

,

где q – отношение энергии сигнала к энергии шума на выходе приемника.

Таким образом, величина погрешности измерения дальности будет тем меньше, чем меньше длительность импульса и больше отношение сигнал/шум.

Суммарная средняя квадратичная погрешность измерения дальности будет равна

,

где δ_Р – средняя квадратичная погрешность распространения, связанная с условиями распространения радиоволн;

δ₀ – средняя квадратичная погрешность, обусловленная флюктуациями кажущегося центра отражения;

δ_i – средняя квадратичная инструментальная погрешность в i – м узле РЛС;

δ_{П –} средняя квадратичная потенциальная погрешность измерения дальности.

Срединная (вероятная) погрешность измерения по дальности для навигационных РЛС находится обычно в пределах 2 – 5% шкалы дальности.

Точность измерения угловых координат в горизонтальной плоскости зависит от

внешних факторов.

К внутренним относится погрешность, вызываемая действием шумов (потенциальная погрешность), которая зависит от ширины диаграммы направленности антенны в горизонтальной плоскости и отношения энергии сигнал/шум.

Величина потенциальной средней квадратичной погрешности измерения азимута РЛС равна

,

где α_Г – ширина диаграммы направленности антенны в горизонтальной плоскости по точкам половинной мощности (на уровне 0,5), град.

Следовательно, с уменьшением угла направленности антенны в горизонтальной плоскости и увеличением отношения сигнал/шум потенциальная точность определения азимута увеличивается.

К внутренним относятся также инструментальные погрешности РЛС, возникающие при отсчете наблюдателем азимута отметки объекта на экране ИКО и передачи данных вращения антенны на индикаторное устройство.

1.4. Зона и время обзора

Зоной обзора называется область пространства (поверхности), в пределах которой РЛС осуществляет непрерывное наблюдение за объектами. Время обзора представляет собой период времени, в течении которого РЛС производит однократно радиолокационное наблюдение всей зоны обзора. Оно связано со скоростью движения объектов. Для непрерывного наблюдения за объектами с увеличением их скорости время обзора должно уменьшаться.

Дата добавления: 2014-01-07