12.4.1. Уравнение высоты

Наземные РЛС высоту полета цели непосредственно не изме­ряют. Высота определяется расчетным путем с использованием значений дальности и угла места цели. Для РЛС, расположенной па земной поверхнос­ти в точке О (рис. 12.7), согласно теореме косинусов

.ткуда

При И <'с 2/?закн это выражение преобразу­ется к виду:

(12.23)

Уравнение высоты (12.23) решается ли­ бо с помощью аналоговых вычислителей, специализированных ЭВМ

261

Аналоговые вычислители (йнщчжзторы высоты) применяются в специализированных РЛС — радиолокационных высотомерах. Принципы построения последних в основном такие же, как и ра­диолокационных дальномеров. Отличие состоит лишь r том, что в высотомерах приняты меры по обеспечению большей точности измерения угла места цели (увеличен вертикальный размер ан­тенны с целью получении приемлемых значеаии eo,sp, осуществля­ется сканирование антенного луча в угломестаюй плоскости и т. д.) и имеется индикатор высоты (ИВ).

Специализированные ЭВМ используются в тре .^.координатных РЛС с парциальной диаграммой направленности лиГо с элек­тронным управлением антенным лучом а угломестпой плоскости. ' При сравнительно невысоких требованиях к точности опреде­ления Я в уравнении (12.23) значение #з&кв принимается посто­янным и равным 850(1 км (случай стандартной рефракции). При высоких требованиях к точности (.например, при определении вы­соты полета МВЦ) в уравнение подставляются значения dn/dH, соответствующие конкретному состоянию атмосферы (см. § 12.3.2). В общем случае гири расчете И следует учитывать и высоту подъе­ма антенны Н_а.

12,4.2. Связь ошибки измерения Высоты с ошибками измерения дальности и угла места

Как видно из (12.23). ошибки измерения высоты зависят ел ошибок измерения дальности и угла места цели. Для установле­ния этой связи воспользуемся соотношениями (12.23), (12.5). В ре­зультате найдем

(12.24)

Оцепил? степень влияния каждой из ошибок о_ь и а_п на опгюку измерения высоты <т_н-

При он = 0 или при милых углах места, когда вторым слагэ-емым подкоренного-выражения можно [1рено5ре^ггь: ид = г cos e а_я или fT/i да ra_e.

Если г ~ 300 км и о>, ■=--■ 5', то и_п -~ 450 и. Это свидетельству­ет о значительном влиянии ошийки измерения угла места па ошиб­ку измерения высоты и о необходимости принятия .мер но сниже­нию о_е как яри проектировании РЛС, так и в процессе ее эксплу­атации (тщательное горизоитировашш и юстировка антенны п дат чнка угла места, еыбор позиции для высотомеров н г. д.).

При о_е = 0 ошибка оц = (sin г + г/Нзыв) ел =» егд sin e.

Ксли ё = 30^е' и ип = 500 и, то <т_ц = 250 м, т. с. влияние оши­бок измерения дальности также весьма сущегтвенчго.

Б случае, когда высота считываете* непосредственно с экрана индикатора высоты, при определении он в выражение (12.24) пе-262

обходимо надставлять значения а_е и о_п без учету ошибок съема этих координат. Если же высота определяется графическим спо­собом (по номограмме) или вычисляется в ЭВМ по измеренным Значениям к и г, то такой учет обязателен. Поскольку ошибки ви­зуального съема велики, точность графического определения вы­соты крайне низка, и в современных РЛС этот способ но исполь-

Вустси. Для уменьшения ошибок определении высоты в трехкоор-динатных РЛС съем координат цели г и е п их ввод в ЭВМ долж­ны осуществляться автоматически или, по крайней мере, нолуаз- . томатнчески.

12.4.3. Инструментальные ошибки определения высоты

В радиолокационных высотомерах с индикаторами высоты ре­зультирующая ошибка u_Hptx определения высоты цели

где а,;—ошибка, обусловленная неточностью измерения i и а (см. (12.24);

он 1,иг — инструментальная ошибка (np-;i расчете // с по­мощью ЭВМ эта ошибка практически равна пулю). Инструментальная ошибка обусловлена неточностью настройки ин­дикатора высоты и неточным съемом высоты.

Для уяснения характера этой ошибки рассмотрим ряд вопро­сов, связанных с принципами построения и особенностями работы индикаторов высоты. Обычно ИВ выполняются на базе ЭЛТ.

Горизонтальная развертка на экране ЭЛТ является разверткой дальности: х = к,г = at, i £ [О, Т_р], а вертикальная — разверт­кой высоты:

(12.25) где

(12.211) (12.27)

— длительность развертки;

—■коэффициенты пропорциональности. Отметки от цели на экране IIВ (рис. 12.8а) имеют вед вертикаль­ных штрихов, размер которых определяется шир-и-ной ДП в угло-местной плоскости ёо.вр. Для получения развертки высоты в ссот-бетствли с (12.25) необходимо проинтегрировать напряжение вида и (I) = a-sm ё + 2Ы v,,интервале [О, Г,.,]. Действительно:

Таким Образам, в капал развертки высоты (рис. 12.86) должен входить интегратор, на который подаются следующие напряже­ния:

U\ = a sin e — пропорциональное углу места;

u> = 2bt -- линейно-нарастающее напряжение; при г б [О, 7_Р]

— 'сгробиругощий импульс длительнос­тью Т_р, определяющий время интегри­рования.

О при t £ [О,

Напряжение Ы\ формируется потен-Изометрическим датчиком синуса уг­ла места, движок которого связан с валом качания антенны РЛС (см. рис. 12.86). Лпнейпо-нарастагощее (пилообразное) напряжение н₂ форми­руется под воздействием импульса за­пуска РЛС генератором пилообразно­го напряжения (ГПИ). Последний ис­пользуется н для формирования раз­вертки дальности индикатора. Устрой­ство срыва предназначено для прекра­щения работы интегратора после до­стижения на его выходе уровня на-

Рис. 12.8. Индикатор высоты' а — вид экрана; б - устройство формирования разнерток высоты и дальности

пряжения, соответствующего максимальной высоте. Напряжения 564

с интегратора и ГПН подаются на усилители тока, подключенные к катушкам соответственно вертикального и горизонтального от­клонения.

Для электрической калибровки развертки высоты используют­ся масштабные отметки высоты (ЛЮБ). Существуют два основ-иых способа их формирования-.

сравнение напряжения высоты с фиксированными уровнями;

Рис. 12.10. И импульсно-формирующая

элт

формирование MOB с по­мощью масштабных отметок дальности.

Функционирование устрой­ства формирования MOB (рис. 129а), реализующего пер­вый способ, поясняется эпюра­ми (рис. 12.96). В течение времени развертки высоты при каждом значении е = const формируется серия коротких импульсов и моменты дости-.жения напряжением и_у фик­сированных уровней «1, и₂.... [Эти импульсы подаются на уп­равляющий электрод ЭЛТ ИВ и на экране высвечиваются со­ответствующие им точки. При I слитном растре (при качании антенны) на экране образуют­ся горизонтальные линии рав­ных высот. В качестве уст­ройства сравнения чаще всего I используется матричная им-пульспо-формирующая трубка

(рис. 12.10). Она представляет управлением лучом, у которой

Рис. 12.9. Устройство формирования масштабных отметок высоты способом сравнения напряжения высоты е фик­сированными уровнями; а — структурная схема: б — эпюры напряжений

собой ЭЛТ с электростатическим вместо экрана имеется матрица в

265

виде гонких металлических нитей, расположенных равночерно перед коллектором. Отклонение луча производится поперек ни­тей матрицы путем подачи иа отклоняющие пластины напряжения высоты. При пересечении лучом нитей матрицы ток коллектора j мепылается или прекращается (при d_a С d_a, где d_B— диаметр нити), и на выходном резисторе /?,, выделяется положительный им­пульс напряжения. Достоинством такого способа является воз­можность отображения MOB в рабочем режиме ИВ, т. о. когда па пего подаются эхо-сигйалы, недостатком — зависимость точнос­ти формирования MOB 01 ошибок формирования напряжения вы­соты. Кроме того, надежность пмпульсно-формпрующен ЭЛТ не­велика.

Второй способ основан на следующем принципе. Если отклю­чить ГЛН от интегратора, что соответствует исключению парабо­лической составляющей в (12.23), а па вход интегратора подать напряжение, соответствующее sin5^D45,5' = 0,1, то зависимость между высотой и дальностью будет иметь вид // = г sin е- = 0,1г.

При подаче па ЭЛТ Ю-кялометровых МОД они будут соответ­ствовать однокилуметровым отрепкам высоты. Для формирования лшшй равных высот необходимо передвигать полученное изобра­жение по экрану ЭЛТ с помощью медленной горизонтальной раз-вертжи. Развертка высоты в этом случае представляет собой прак­тически вертикальную линию, так кггк 7р -С Т_гор (Т_гм, — время го­ризонтальной развертки, равное долям секунд). Поп работе ИВ в режиме наиесения отметок высоты эхо-сигналы подавать нельзя. Этот режим включается периодически, после чего включа­ется основной режим работы ИВ, Благодаря послесвечению на экране создается совмещенное изображение. Достоинство такого способа состоит в высокой точности формирования MOB 11 большой надежности, что и определяет его преимущественное использова­ние. К недостаткам его следует отнести возможность потери ин­формации при работе высотомера в режиме поиска. Однако ввиду того, что у высотомеров основным является режим работы по це­леуказанию, этот недостаток не столь существенен.

Рассмотрим более подробно перечисленные п начале парагра­фа составляющие ошибок определения высоты в радиолокацион­ных высотомерах.

Ошибка определения высоты за счет неточности настройки ИВ возникает вследствие несоответствия Коэффициентов а и Ь значе ни им, определяемым соотношениями (12.26), (12.27). Неточность установки коэффициентов приводит к ошибке в намерении высоты:

Среднее квадратичеокое значение этой ошибки можно опреде­лить, используя соотношения (12.9), (12.23)

где и_а и Гц, — средние квадр этические ошибки установки ко­эффициентов.

Умножив первое слагаемое подкоренного выражения n;i а\/й%, а второе па ЬуЬ£, нелучмм

Оценим влияние неточности установки коэффициентов на точ­ность измерения высоты в пред положен;™, что максимальная от­носительная ошибка установки составляет 1 %. Тогда при равно­вероятном законе распределения ошибки

Составляющая ошибки о_ц, обусловленная неточностью уста­новки коэффициента а

при г = 100 км, r = 3(У' равна о-ща) = 285 м. Составляющая ошиб­ки пи, обусловленная неточностью установки коэффициента Ь: Ьиф) == (f²/2/?3 »кв)/(оь/&о) при тех же условиях равна ащь) ~ 3 м.

Чтобы свести к минимуму ошибки аща) и онф), индикатор 'настраивают с использованием электрических масштабных отметок и эталонных напряжений, В этом случае ошибки определяются точностью совмещения соответствующих масштабных отметок и их значения примерно в пять—шесть раз меньше значений, ука­занных в приведенном примере.

При съеме высоты возникают следующие ошибки.

Ошибка за счет неточного определения центра отметки ои_ио =

= ДНоти/30 ~ feo.sp/31), где ДЯ₀-™ — размер отметки, пересчи­танный в высоту.

При записи этого соотношения учтено, что линейный размер отметки высоты 1ц _отм, как правило, значительно превышает раз­решающую способность человеческого глаза. Если, например, ? =~ = 200 км и бодр = 0,5^а, то (Тдцо = 0,06 км, г. с. незначительная.

Ошибка ояцо имеет место как при визуальном, так и при по­луавтоматическом съеме.

Ошибка интерполяции аи _В11Т = (0,05 ...0,1) \Н_ШК. При \И_ШК -= ~— I км, Он инт = 50... 100 м. При полуавтоматическом съеме эта ошибка отсутствует.

Ошибка за счет неточности формирования ИОВ имеет место (Только лишь при визуальном съеме. В случае формирования MOB из масштабных отметок дальности эту ошибку можно практичес­ки не учитывать 'ИЗ-за се малости.

Ошибка за счет неточного совмещения маркера (при полуав­томатическом съеме) era ч_арк = »г,₇^_л:._Ч1к/3, где пг_и = Mi/L_{v и} - -масштаб ИВ'по Bi>icore; Л//—диапазон высот на развертке с дли­ной f.pir

267

Глава .13. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТРЕБОВАНИЙ