12.3.3. Инструментальная ошибка измерения угловых координат

Составляющими инструментальной ошибки измерения угловых координат являются:

ошибки за счёт неточного ориентирования, горизонтирования и юстирования антенны РЛС;

ошибки, возникающие при передаче углового положения ан­тенны к измерителю;

ошибки съёма.

Ошибка за счет неточного ориентирования оказывает влияние только на точность измерения азимута. Она зависит от способа топопривязки точки стояния РЛС, точности используемых топогеодезических приборов (буссоли, теодолита), а также степени соот­ветствия электрической и геометрической осей антенны, т. е. от точности изготовления антенной системы.

Существующие методы топопривязки обеспечивают точность ориентирования в пределах нескольких минут. Для уменьшения ошибки, связанной с рассогласованием электрической и геометрической осей антенны, которая по своему характеру является систематической, используются выносные гетеродины, по излучению которых уточняется направление электрической оси антенны. С учётом этого сред­нее квадратическое значение ошибки ориентирования составляет σβ ор = 5...10'.

Неточность горизонтирования антенны приводит к отклонению её электрической оси от нормали к поверхности земли и точке стояния РЛС, а следовательно, к наклону ДН антенны и возникнове­нию ошибки из-за неточности горизонтирования. Как видно из рис. 12.3, если ошибка горизонтирования равна Δг, а высота полёта цели над линией горизонта — Hлг, то это приведёт к линейной ошибке в измерении местоположения цели в азимутальной плоскости и ошибке измерения азимута .

Среднее квадратическое значение этой ошибки σβ_г = σΔ_гsin ε и может составлять, особенно на больших углах места, значитель­ную часть ошибки горизонтирования. При измерении угла места вклад этой ошибки ещё более значителен, поскольку σε_г = σΔ_г.

Для снижения этой ошибки при развёртывании РЛС и при проведении регламентных работ горизонтирование антенных Рис. 12.3. К определению ошибки

систем осуществляется с помощью теодолитов, а для за счёт неточности горизонтирования

текущего контроля правильности горизонтирования антенны

используются индикаторы уровня.

Рис. 12.4. Система передачи азимута; а — одноканальная; б —.двухканальная

Юстирование антенны производится после её горизонтирования и сводится к установке номинального положения оси антенного луча. Осуществляется с помощью топогеодезических приборов, юстировочных приспособлений и вышек, излучающих контрольные сигналы. При соблюдении требований соответствующих инструк­ций и методик по юстированию ошибка измерения угла, обуслов­ленная неточностью юстирования, не превышает единиц минут.

Ошибка за счёт передачи углового положения антенны к изме­рителю имеет место в основном при измерении азимута. Она обус­ловлена ошибками электромеханических устройств, неточностью срабатывания электронных схем и люфтом в механических редук­торах, входящих в систему передачи азимута (СПА). В РЛС ис­пользуются одноканальные и двухканальные системы передачи азимута на сельсинах. Достоинством одноканальных СПА (рис. 12.4а) является отсутствие ложного нуля, однако точность их невысока и составляет около 1°. Поэтому они находят приме­нение лишь в РЛС метрового диапазона, где другие составляю­щие ошибок имеют тот же порядок. В РЛС сантиметрового диапа­зона используются только двухканальные СПА (рис. 12.4б). Точ­ность передачи азимута в таких системах примерно в nр раз выше, чем в одноканальных (nр — коэффициент редукции точного кана­ла). Средняя квадратическая ошибка составляет σβ_(2кан) = 7 ... 9'.

Коэффициент редукции обычно имеет значения nр — 20...40. В двухканальных СПА с чётным значением np возможно слежение с рассогласованием на 180° из-за совпадения истинного нуля точ­ного канала с ложным нулем грубого. Для исключения этого пре­дусматривают специальные схемы сбивки нуля. Кроме того, для уменьшения ошибки сельсины питаются от источников с повышен­ной частотой (единицы килогерц).

Ошибка, возникающая при съёме угловых координат, зависит от вида съёма.

При визуальном съёме она обусловлена неточностью фор­мирования масштабных отметок азимута (МОА) или угла места, неточностью определения центра отметки, интерполяцией положе­ния центра отметки относительно масштабных отметок.

Ошибки формирования МOA зависят от способа формирования. Масштабные отметки азимута на экране индикатора образуются путём подсвета развертки дальности па азимутах, кратных мини­мальной градации МОА ΔβМОА. В соответствии с этим МОА должны быть синхронизированы импульсом запуска РЛС и иметь длительность, равную длительности развёртки по дальности τ_МОА = Тр. Получение различных градаций МОА с целью удобства отсчёта азимута обеспечивается изменением амплитуды импульсов МОА.

Существуют электромеханический и электрический способы формирования МОА (рис. 12.5). При электромеханическом спосо­бе (рис. 12.5а) в качестве датчика МОА используется контактная группа, замыкающаяся с помощью кулачков, механически связанных с антенной. Число кулачков т и коэффициент редукции л,, определяют градацию МОЛ

Рассмотрим кратко функционирование устройства. В исходном состоянии замкнуты контакты 2—3, и па схему совпадения пода

Рис. 12.5. Устройство формировании масштабных отметок азимута: а— электромеханическое; 6 — на сельсинах

ется запрещающий пошнцпад. Имшульсы запуска при этом не про­водят на выход схемы. После набегания кулачка контакты 2—3 размыкаются, а контакты / --2 замыкаются, и па схему совпаде­ния подастся разрешающий потенциал. Время замыкания контак­тов составляет десятки миллисекунд, поэтому через схему сов­падения могут пройти несколько импульсов запуска. Для форми­рования МОА только ог первого импульса служит схема выделе !:ия импульса зацускл, представляющая собой формирователь им­пульсов (обычно блокгигг-геяератор! с временем ноестаповлекия Это исключает ее срабатывание ог остальных импульсои запуска, прошедших схему совпадения. Выделенный импульс за пуска поступает на схему формирования МОЛ, вырабатывающую импульс с длительностью, равной

Ошибки в устройстве возникают из-за несовпадения моментов замыкания контактом и прихода импульсов запуска, изменения мо­мента замыкания контактов вследствие иеханнчеоких люфтов.

Поскольку моменты за'МЫ'кання контактов и поступления им-пульсов запуска не синхронизированы, то интервал времени между ними представляет собой случайную величину с равновероятным законом распределения в пределах]. При этом

а связанная с ней ошибка намерения азимута

^при скорости вращения и 7',, =

= 5 мс эта ошибка равна ст^ = 3'. Вторая составляющая ошибки значительно больше и в основном определяет суммарную ошибку, которая может достигать значении 15... 20'. Поэтому этот способ формировании МОЛ используется в РЛС с малой точностью изме­рении азимута. Лучшая точность обеспечивается при электрическом способе формирования МОЛ. В качестве датчиков МОЛ а этом случае используются сельсины или джжи с. ^rar^)i(тa^^и. В устрой­стве формирования МОД на сельсинах (рис. 12.56) напряжение с выхода есл:>сш!-трапсфор1матора детектируется, усиливается, ог­раничивается и используется в качестве стробирующего напряже­ния. Импульсы запуска проходят через етробиругощий каскад толь­ко тогда, когда это напряжение близко к нулю. При этом также позможно прохождение нескольких импульсов запуска, и режим работы последующих элементов выбирается так, чтобы МОЛ фор­мировалась только ог первого импульса запуска, т. с. так же, кик \\ в ранее рассмотренном случае.

Принцип работы магнитного датчика МОЛ (ряс. 12.6) основан на изменении сопротивления катушки индуктивности L переменно­му току*при- изменении сопротивления магнитопровода.

Рис. 12.6. Магнитный датчик масштабны* отметок азимута: ■ а- диск с магнитами; б — схема датчика

Диск с нанесенными >;а неги рисками из магнитного материала (рис. 12.6а) помещен it поле постоянного магнита и вращается синхронно с антенной. Когда какой-либо из магнитов диска попа­дает в область зазора, сопротивление магнитопровода, а следова­тельно, и катушки L уменьшается и на нагрузке появляется вы­ходной импульс. Он далее детектируется и используется для фор-

259

мвровання МОЛ, которое осуществляется так же, кз'К и в схеме рис. 12.5а. Изменяя скорость вращения диска, путем выбора ко­эффициента редукции, и угловое расстояние между рисками, мож­но обеспечить любую градацию МО А. Средняя к аи драги теска я пшкбш при электрическом способе формирования МОЛ обуслов­лена в основном несовпадением моментов прихода импульсов за­пуска и сигналов с датчика МОД и составляет 3...4'.

Ошибка за счет неточности определения центра отметки суще­ственно зависит от соотношения линейного размера отметки по уг­лу и разрешающей способности человеческого глаза А_гл- Если £)тм/Д.-л ~> U то средняя квадрэтическая ошибка определения центра отметки

(12.21) Если. то

(12.22)

где --масштаб по углу;

Л6 — величина сектора, наблюдаемого на индикаторе (для ИКО йр = 360°);

L_Ps —длина развертки индикатора по углу (для ИКО L_pe = 7iD_lvr/\R).

оре-щнн кщадра гаческая ошшжа определения центра отметки составляет Овди = 10... 15'. Для се уменьшения необходимо ис­пользовать крупные масштабы индикаторов по углу.

Ошибка интерполяции возникает за счет неточного определения положения центра отметки от цели относительно масштабных от­меток азимута или угла места

При намерении азимута цели она может быть значительной,

и для ее снижения необходимо попользовать МОА .мелких града­ций (порядка 1°), иго, в свою очередь, требует использования крупных масштабов индикаторов по азимуту.

При полуавтоматическом съеме ошибка измерения утло-зой координаты обусловлена:

неточностью определения центра отметки (ом. (12.21), (12.22)); неточностью совмещения маркера; дискретностью представления угловой координаты.

Ошибки за счет неточного совмещения маркера с Центром от­метки и дискретности представления в соответственно равны

где Ав_д — дискретность представления угловой координаты при съеме.

Опенка величины ошибки, возникающей при автоматическом съзме угловой координаты, произведена в § 16.6.

12.3.4. Динамическая ошибка измерения угловых координат

Линейное смещение цели за время съема составляет в азиму­тальной плоскости irp = Vit_c — «n^sin q; в угломестной плоскос­ти — \г_е — v_rtf. sin к cos q, где v/ — тангенциальная составляющая скорости цели. Угловые смещения соответственно равны Лр ^= = Дгр/г, As = \r,-/r.

При равновероятном (в пределах 0... 2л) ракурсе цели сред­ние квадратичеекис значения динамических ошибок оц ,₍₁,ц =

--= и_ц1<./\'2 г; о_едян ■== vjc sin е/]'2г.

Эффективным способам снижения этих ошибок является нс-цользсвание полуавтемати'чеокого или автоматического съема ко­ординат.

12.4. ОШИБКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫСОТЫ И СПОСОБЫ ИХ СНИЖЕНИЯ