Устройство для определения приращения дальности до излучателя на подвижном объекте

 

Использование: радионавигация. Сущность изобретения: устройство для определения приращения дальности до излучателя на подвижном обьекте содержит приемник, измеритель разности фаз, коммутатор, блок памяти, опорный генератор, первый, второй и третий ключи, тактовый генератор, накопитель , вычислитель значения дрейфа напряжения , блок вычитания и индикатор. 2 ил,

(21 (2 (4 (7 пр но (7 (7 ск ав (5

) 4852468/09

17,07.90

) 30.08.93. Бюл. N. 32

) Научно-производственное объединение менения гражданской авиации в народхозяйстве

) А. И. Логвин и Р. А. Шиганов

) Всероссийский научно-исследовательй институт применения гражданской ации в народном хозяйстве

) Патент ФРГ N 1584578, кл. G 01 N

84, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ПРИРАЩЕНИЯ ДАЛЬНОСТИ ДО ИЗЛУЧАТЕЛЯ НА ПОДВИЖНОМ ОБЪЕКТЕ (57) Использование: радионавигация. Сущность изобретения: устройство для определения приращения дальности до излучателя на подвижном объекте содержит приемник, измеритель разности фаз, коммутатор, блок памяти, опорный генератор, первый, второй и третий ключи, тактовый генератор, накопитель, вычислитель значения дрейфа напряжения, блок вычитания и индикатор, 2 ил, 1 о р с д м н о и и

rB в и и

4 р

Изобретение относится к области радивигации и может использоваться для упвления летательными. аппаратами ьскохозяйственной авиации при провеии авиационно-химических работ.

Цель изобретения — повышение точноопределения приращения дальности.

На фиг. 1 представлена структурная схеустройства для определения приращея дальности до излучателя на подвижном ьекте; на фиг. 2 — эпюры напряжений, ясняющие принцип компенсации ошибки мерения приращения дальности.

Устройство для определения приращея дальности до излучателя на подвижном ъекте содержит последовательно соединные приемник 1, измеритель 2 разности з, коммутатор 3, блок 4 памяти и опорный ератор 5, выход которого подключен ко орому входу измерителя 2 разности фаз, рвый ключ 6, включенный между выходом мерителя 2 разности фаз и входом блока амяти, тактовый генератор 7, выход котого подключен к управляющему входу комтаторэ 3. последовательно соединенные накопитель 8, второй ключ 9, вычислитель 10 значения дрейфа напряжения, блок 11 вычитания и индикатор 12, третий ключ 13, включенный между выходом накопителя 8 и вторым входом блока 11 вычитания, формирователь 14 управляющих сигналов, выход сигнала "Обнуление" которого подключен к управляющему входу первого ключа 6 и входу обнуления накопителя 8, а выход сигнала Переключение" — к управляющим входам второго ключа 9 и третьего ключа 13.

Устройство для определения приращения дальности до излучателя на подвижном объекте работает следующим образом.

В приемнике 1, расположенном нэ подвижном объекте, принятый от наземного излучателя сигнал усиливается и подается на первый вход измерителя 2 разности фаз, Коммутатор 3, управляемый тактовым генератором 7, осуществляет периодическое кратковременное отключение выхода измерителя 2 разности фаз от входа накопителя

8 и подключение выхода измерителя 2 разности фаз к входу блока 4 памяти, Причем интервал времени подключения входа на1838798 капителя 8 к выходу измерителя 2 разности фаз — такт измерения — на несколько порядков больше интервала времени подключения входа блока 4 памяти к выходу измерителя 2 разности фаэ — такта синхронизации.

Перед началом измерения для установления условного нуля дальности по сигналу

"Обнуление" формирователя 14 управляющих сигналов, подаваемому на управляющий вход первого ключа 6 и вход обнуления накопителя 8, происходит замыкание первого ключа 6 и обнуление накопителя 8. При замкнутом первом ключе 6 происходит синхронизация фаз колебаний опорного генератора 5 с фазой принятых колебаний и запоминание блоком памяти нулевой разности фаз.

В первый такт измерения коммутатор 3, управляемый тактовым генератором 8, осуществляет подключение выхода измерителя

2 разности фаз к входу накопителя 8, при этом сигнал разности фаз между фазой принятых колебаний и запомненной при обнулении фазой колебаний опорного генератора.5, несущий информацию о приращении дальности, подается на накопитель 8 и затем на индикатор 12, В течение последующего такта синхронизации происходит синхронизация и запоминание фазы колебаний опорного генератора 5. В последующие такты измерения сигнал разности фаз между фазой принятых колебаний и запомненной при синхронизации фазой колебаний опорного генератора 5 поступает на вход накопителя 8, в котором происходит суммирование текущего значения приращения дальности с измеренными в предыдущие такты, и на индикатор f2 поступает информация об измеренном значении приращения дальности от излучателя до подвижного обьекта.

Одновременно с сигналом "Обнуление" перед началом измерений с выхода формирователя 14 управляющих сигналов сигнал

"Пере кл ючение Оформ„представляющий одиночный импульс длительностью tati (фиг. 2, a}, подается на управляющие входц второго ключа 9 и третьего ключа 13. При этом второй ключ 9 замыкается и третий ключ 13 размыкается на отрезок времени

tntI.

B течение отрезка времени t

1 накопителя 8 через замкнутый второй ключ

9 осуществляется запись входной реализации дрейфа напряжения устройства Овх.др. (фиг. 2, б). При разомкнутом третьем ключе

13 информация об измеряемом отрезке дальности на второй вход блока 11 вычитания не поступает. Затем в течение отрезка времени t t1 вычислитель 10 реализует алго1 ритм вычисления предсказанного дрейфа напряжения устройства следующим образом.

Все записанные в течение отрезка времени t

08х.др. являются обучающей последовательность длины N.

Предсказываемое значение реализации дрейфа напряжения устройства Х*N+I представляется с помощью расширенного onepampa предсказания:

1 5 XN + I = X XI fl + g, Х11 Х12 111 12 1.

1=1 11=1 I2=t

Д g XII XI2 XI2 VII 12 12 +

i1 = 1I2 =1 i3 =1 где ГОЦ вЂ” коэффициенты веса i-го дискретного значения, Для предсказания N+1 значения входной реализации дрейфа напряжения устройства определяются коэффициенты веса

r(ik), например, по критерию минимума среднеквадратической ошибки измерения приращения дальности с ь. Поэтому для определения r(ik) в течение отрезка времени t tt вычислитель 10 производит обучение

1 расширенного оператора предсказания.

Из всего количества N записанных в течение отрезка времени tpt известных зна1 чений реализации дрейфа напряжения устройства Uax.äð. выбираются и значе35 ний (и — длина предистории). Оптимальное число точек предистории для входной реализации дрейфа напряжения устройства

n=3, а наименьшая ошибка предсказания и получается при реализации двучленно

40 го оператора g +,>,,.

С учетом этого предсказываемое значение реализации х* + представляется в

45 виде: ,3

3 3

Х -1 =ХХ Х1 I+

11=1 13=1 2=1

Х 1 Х 2 Х13Г11 2 I3

50 =х1Г1+х2Г2+хзгз+х1 r4+x2 г5+хэ.r +

+Х1 Х2Г7+Х! X3r8=X2 X 1r9+X2 ХЗГ1О+

2 2

ХЗ Х1Г1i+X3 Х2Г12+ ХЗХ2Х3Г13, Предсказываемое значение реализации х*л+2 вычисляется как

55 х*л+2=х -, Р хir +

i 2

Xll Х12 XI3 111 12 12 ... И

It =2 !2 =2 !3 =2 т,д, 1838798

При этом каждый раэ очередное предсказанное значение х1* сравнивается с записанным в течение отрезка времени tot в

1 память вычислителя 10 соответствующим дискретным значением входной реалиэа- 5 ции дрейфа напряжения устройства х1 и выЧИСЛЯ ЮтСя ЗНаЧЕНИя (Х*л+1 — Xn+1) Х

x(x*n+2-xn+2) и т.д., пока не будут учтены все

N записанных дискретных значений 0„др.

Среднеквадратическая ошибка по мно- 10 жеству известных значений N обучающей последовательности определяется выражением (хх — хр1 р =n+1

N — и+1

Полученная ошибка î t сравнивается с заданным значением Omin (Hàïðèiëåð, 20

С41л=1М). ЕСЛИ ГЯ > Dmin, ОСУЩЕСтВЛЯЕтСЯ второй шаг обучения, IlpN котором значения г{щ изменяются в Соответствии с алгорит-. мом минимизации функции 02(г;), Минимизацию функции n (ã!) можно выполнить различными методами: методом Гауса-Зейделя (т.е. паачередным изменением коэффициентов), методом градиента, или наискорейшего спуска, и т.п, Отыскивается значение ошибки при 30 втором шаге о2 и сравнивается с г4 л.

Процесс обучения заканчивается, если в результате сравнения полученной при очередном шаге oi C Omin получим 5 о 0m!n. Найденные при последнем шаге коэффициенты гпк> оптимальны, и расширенный оператор считается обученным ° предсказыванию будущих значений данного процесса дрейфа напряжения.

После обучения оператора и получения г1 „,. далее по известным N значениям (записанным в память вычислителя 10) апредеяется N+1 значение дрейфа напряжения ! утем реализации приведенного алгоритма при г — -г-„„,. Значение N+2 дрейфа напряжеия определяется уже с учетом И+1 предказанного значения. значение N+3 — с четам предсказанных значений К+1 и К+2 т.д.

Частота вычисления предсказанных начений (N+1, N+2 и т. д.) зависит от шириы спектра предсказываемого процесса, коорый достаточно полно характеризует его автокорреляционная функция, и чем шире пектр, тем меньше должен быть интервал редскаэывания, т.е. предсказанные эначеия должны следовать с большей частотой.

Например, в данном устройстве время упреждения (т.е. величина отрезка времени между предсказываемыми значениями) составляет 1с, чта является достаточным для обеспечения необходимой точности работы устройства, т,е. для обеспечения среднеквадратической ошибки измерения приращения дальности с4!п =1 м вычисление предскаэываемых значений 1ч+1, N+2 и т.д. должно осуществляться с частотой в 1 с.

Таким образом, начиная с момента времени tt с выхода вычислителя 1, на инвертирующий вход блока 11 вычитания поступает предсказанное значение дрейфа напряжения устроиства UBblx 8яч. (фиг. 2, в)

Па окончании управляющего импульса

Ugnp, второй ключ 9 размыкается, третий ключ 13 замыкается, и на неинвертирующий вход блока 11 вычитания поступает сигнал входной реализации дрейфа напряжения устройства U» др. (фиг. 2, б), на инвертирующий вход которого поступает предсказанное значение +noix.nü ö. (фиг. 2. в). На выходе блока 11 вычитания в результате сложения сигналов с противоположными знаками получается близкое к нулевому значение дрейфа напряжения устройства 0вых. др. (фиг. 2, г).

8 случае изменения расстояния между наземным излучателем и подвижным объектом на выходе накопителя 8 присутствует сигнал, несущий информацию о приращении дальности и содержащий дрейфовую составляющую. С выхода накопителя 8 сигнал, пропорциональный приращению дальности, через замкнутый третий ключ 13 поступает на неинвертирующий вход блока

11 вычитания, на инвертирующий вход которого с выхода вычислителя 10 поступает вычисленное прогнозируемое значение дрейфа напряжения устройства, компенсирующее дрейфавую составляющую сигнала.

На индикаторе 12 присутствует сигнал приращения дальности от излучателя до подвижного обьекта.

Таким образом, использование устройства для определения приращения дальности до излучателя на подвижном объекте обеспечивает повышение точности определения приращения дальности в усговиях действия помех за счет непрерывной компенсации дрейфовой составляющей сигнала.

Формула изобретения

Устройство для определения приращения дальности до излучателя на подвижном обьекте, включающее последовательно соединенные приемник, измеритель разности фаз, коммутатор. блок памяти и опорный

1838798 генератор, выход которого подключен к второму входу измерителя разности фаз, тактовый генератор, выход которого подключен к управляющему входу коммутатора, накопитель, вход которого подключен к второму выходу коммутатора, индикатор, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения приращения дальности введены между выходом измерителя разности фаз и входом блока памяти — первый ключ, между выходом накопителя и входом индикатора — последовательно соединенные второй ключ,.вычислитель значения дрейфа напряжения и блок вычитания, между выходом накопителя и вторым входом

5 вычитателя третий ключ, формирователь управляющих сигналов, выход сигнала "Обнуление" которого подключен к управляющему входу первого ключа и входу обнуления накопителя, а выход сигнала "Пе10 реключение" — к управляющим входам второго и третьего ключей.

1838798 4. а.

Составитель il. Шиганова

Редактор С. Кулакова Техред M.Моргентал Корректор С. Пекарь

Заказ 2924 Тираж Подписное.

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, (01