CC BY
41
Секция автоматизации научных исследований и экспериментов
кие значения п и fд, при которых информационный поток на входе системы будет минимальным. Рассмотрены детали реализации алгоритма в пакетах Eureka и MathCAD. Предложенная методика в течение ряда лет успешно используется в учебном процессе на кафедре АСНИ и Э и в инженерной практике проектирования измерительных приборов и систем с цифровой обработкой сигналов.
УДК 681.883.65
JI.K. Самойлов, А.А. Палазиенко
ЭКСТРАПОЛЯТОР КАЧКИ УСТРОЙСТВА СТАБИЛИЗАЦИИ ДИАГРАММ НАПРАВЛЕННОСТИ АНТЕНН
В реальных условиях носители гидроакустических антенных систем (ГАС) подвержены влиянию качки. Это приводит к возникновению погрешности при формировании диаграмм направленности (ДН). Для узконаправленных диаграммоформирующих систем (ДФС) эта ошибка может в несколько раз превышать ширину лепестка ДН, что может привести к потере информации о цели. Чтобы устранить влияние качки, в ГАС вводится блок стабилизации ДН. Рассмотрим линейную эквидистантную антенную решетку (АР), центр которой совпадает с центром масс носителя, плоский геометрический случай и электронный формирователь ДН временного типа.
Для получения луча ДН, скомпенсированного на угол аО относительно нормали АР, необходимо задержать сигнал с каждого элемента АР на величину
ti= i*d/и * sin аО, (1)
где d - расстояние между элементами АР;
и — скорость распространения звука;
і — номер элемента АР, а затем просуммировать задержанные сигналы.
Качка приводит к отклонению ХН в плоскости декартовой системы координат и описывается при помощи функции вида sin()
ak=Ak*sin(wk*t+fk), (2)
где Ak — амплитуда угла качки судна; wk - частота качки; fk - фаза качки.
При использовании системы стабилизации в результате анализа информации с датчиков положения (Д11) определяется величина угла качки, и в формулу (1) вводится корректировка:
ti- i*d/и* sin(aO + ak), (3)
где ak - текущее значение угла качки.
ДП выдает не мгновенное значение угла качки ak, а проекции вектора единичной длины sin ak и cos ak на оси системы координат. Для нахождения угла отклонения нужно выполнить обратную тригонометрическую операцию:
Известия ТРТУ
ak = arcsin( sin ak) либо (4)
ak = arccos( cos ak).
Аппаратная реализация такого устройства не является тривиальной, оно будет либо неточным, либо, при цифровой обработке, потребуется выполнение аналогово-цифрового преобразования на каждом шаге работы, что снизит быстродействие ДФС. В случае создания программного варианта ДФС, время, затраченное на нахождение угла качки, будет сравнимым с временем формирования диаграммы.
Поскольку качка медленно изменяющийся процесс, возникла идея разработки экстраполятора качки (ЭК) носителя, которая заключается в следующем:
1. В постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ) хранится один период синусоиды единичной амплитуды и частоты, продискретизи-
. рованный с частотой, обеспечивающей заданную погрешность восстановления.
2. В первый момент времени решается задача нахождения параметров качки:
а) информация с ДП поступает на формирователь, который по времени перехода через ноль позволяет определить частоту качки носителя wk, и на блок (БК), выделяющий максимальное значение синуса угла качки sinak ;
б) по соответствию sin ak информации в ПЗУ определяется амплитуда Ak качки;
в) по wk и Ak производится временное и амплитудное масштабирование информации, хранящейся в ПЗУ и ее запись в оперативное запоминающее устройство (ОЗУ).
3. В дальнейшем при работе ДФС происходит следующее:
а) информация о текущем значении угла качки получается выбором нужной ячейки ОЗУ (на что тратится незначительное количество времени);
б) информация с датчиков положения непрерывно поступает на формирователь и БК, а результаты их работы сравниваются с предыдущими существенными (когда была произведена запись в ОЗУ). В случае, когда какой-либо параметр отличается от предыдущего на величину, превышающую заданную, повторяются пункты 2.6 и 2.в. Эти действия производятся параллельно с формированием ДН, поэтому не оказывают влияния на функционирование ДФС.
УДК 621.3(088.8)
В.Г. Косторничснко АНАЛИЗАТОР РАСПРЕДЕЛЕНИЙ СЛУЧАЙНЫХ СИГНАЛОВ
Во многих случаях бывает необходимым оценивать аналитическую зависимость, аппроксимирующую плотность распределения вероятностей случайных сигналов. Эта задача обычно решается путем поиска коэффициентов ортогонального ряда, в виде которого представляется неизвестная плотность. Коэффициенты ряда при этом оцениваются в виде
