Алгоритм обработки сигнала в автономном устройстве фиксации высоты

ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. «Приборостроение». 2016. № 3

Введение.

Для обеспечения эффективного использования высоко-

скоростных малоразмерных летательных аппаратов необходимо осу-

ществлять фиксацию расстояния от аппарата до поверхности Земли.

Основная проблематика таких систем — обеспечение стабилизации

высоты срабатывания и высокой помехозащищенности устройства. Ча-

сто в качестве зондирующего сигнала применяют непрерывный сигнал

с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ), который обеспечивает вы-

сокое разрешение по дальности и скорости [1–3]. В качестве полезного

сигнала в таких системах используют сигнал разностной частоты. В

настоящее время разработаны методы измерения малых расстояний с

помощью частотной модуляции в радиолокации [4, 5]. Однако в усло-

виях сильной шумовой обстановки и высокой скорости перемещения

аппарата необходим специальный алгоритм обработки разностной ча-

стоты.

Алгоритм обработки сигнала разностной частоты.

Для форми-

рования функции селекции по дальности могут быть использованы

спектральный и интегральный способы обработки результирующего

сигнала.

При

спектральном способе

используют характеристики спектра

результирующего сигнала, а при

интегральном

— характеристики

мгновенной частоты. В работе [6] показано, что при использовании

сигнала с ЛЧМ в качестве зондирующего спектр полезной составляю-

щей результирующего сигнала «беден». В этом случае наиболее эф-

фективно применить спектральный метод. При этом энергия полезного

сигнала сосредоточивается только на частотах, кратных частоте моду-

ляции

а их амплитуды изменяются по закону

sin /

x x

и пропор-

циональны следующему выражению:









sin π /

π /

R R m

 











 

где

— расстояние до поверхности Земли;

— разрешающая спо-

собность сигнала по дальности;

— номер гармоники.

Для обеспечения функции селекции по дальности с большой кру-

тизной необходимо использовать многоканальную обработку. Ампли-

туды соседних гармоник изменяются по закону

sin / ,

x x

при достиже-

нии необходимого расстояния

они становятся равными и выдается

команда срабатывания (рис. 1).

Кроме полезного сигнала во входном колебании присутствуют па-

разитные составляющие, обусловленные конечной развязкой между

приемной и передающей антенной и паразитной амплитудной модуля-

цией (ПАМ) вследствие неравномерности амплитудно-частотной ха-

рактеристики (АЧХ) передающего и приемного трактов, а также моду-

ляционной характеристики. Указанные характеристики выделяются на