Рекомендуем
 Основы теории радиолокационных систем с непрерывным излучением частотно-модулированных колебаний |
 Сенсоры технического зрения |
 Зарождение и развитие радиолокационной техники |
Книга
Основы теории прецизионного измерения расстояния в ближней частотной радиолокации
Под ред. доктора техн. наук В. В. Езерского и доктора техн. наук В. М. Давыдочкина
308 стр.
Формат 60х90/16 (145x215 мм)
Исполнение: в твердом переплете
ISBN 978-5-9912-1119-2
ББК 32.95
УДК 621.396.969.11(075.8)
Аннотация
Представлены возможные математические модели сигнала разностной частоты, справедливые для различных практических ситуаций. Рассмотренные модели применяются для анализа погрешности измерения расстояния наиболее перспективными методами обработки сигнала разностной частоты – методом весового усреднения разностной частоты, методом обработки сигнала в спектральной области и методом максимального правдоподобия. Значительное внимание уделено оценке потенциальных возможностей по точности измерения расстояния. Обсуждаются методы оптимизации различных параметров формируемого сигнала и алгоритмов обработки. Отдельно рассмотрены вопросы обработки сигналов с помощью адаптируемых весовых функций. Выполнена оценка влияния различных мешающих факторов на точность измерения расстояния и рассмотрены методы снижения возникающей дополнительной погрешности измерения. Рассмотрены технические средства, позволяющие при производстве и сертификации дальномеров обеспечить достоверность выполняемых измерений.
Для специалистов, научных работников, аспирантов и адъюнктов соответствующего профиля, может быть использовано в качестве учебного пособия студентами вузов старших курсов, обучающихся по радиотехническим специальностям.
Представлены возможные математические модели сигнала разностной частоты, справедливые для различных практических ситуаций. Рассмотренные модели применяются для анализа погрешности измерения расстояния наиболее перспективными методами обработки сигнала разностной частоты – методом весового усреднения разностной частоты, методом обработки сигнала в спектральной области и методом максимального правдоподобия. Значительное внимание уделено оценке потенциальных возможностей по точности измерения расстояния. Обсуждаются методы оптимизации различных параметров формируемого сигнала и алгоритмов обработки. Отдельно рассмотрены вопросы обработки сигналов с помощью адаптируемых весовых функций. Выполнена оценка влияния различных мешающих факторов на точность измерения расстояния и рассмотрены методы снижения возникающей дополнительной погрешности измерения. Рассмотрены технические средства, позволяющие при производстве и сертификации дальномеров обеспечить достоверность выполняемых измерений.
Для специалистов, научных работников, аспирантов и адъюнктов соответствующего профиля, может быть использовано в качестве учебного пособия студентами вузов старших курсов, обучающихся по радиотехническим специальностям.
Оглавление
Введение
1. Математические модели сигналов прецизионного частотного дальномера
1.1. Основные расчётные соотношения и исходные положения
1.1.1. Анализ при отсутствии помех
1.1.2. Анализ при наличии мешающих отражений
1.2. Источники погрешности измерения расстояния дальномером с частотной модуляцией
1.3. Зависимость от времени мгновенной разностной частоты сигнала
1.4. Особенности формирования сигнала с частотной модуляцией цифровыми методами
1.5. Модели сигнала разностной частоты, учитывающие частотную дисперсию при распространении электромагнитных волн
1.6. Модель эхо сигнала с учётом зеркальных отражений от стен резервуара
1.7. Математическая модель эхо сигнала от отражателя конечного размера
1.8. Учёт попутного потока волн и комбинационных помех математической модели сигнала частотного дальномера
1.9. Математическая модель импульсных помех
1.10. Модели шума
Контрольные вопросы
Литература к главе 1
2. Весовой метод усреднения разностной частоты
2.1. Методическая погрешность весового метода усреднения разностной частоты
2.2. Минимизация методической погрешности весового метода усреднения разностной частоты оптимизацией параметров весовой функции
2.3. Минимизация методической погрешности весового метода усреднения разностной частоты оптимизацией параметров частотной модуляции
2.3.1. Использование дополнительной медленной модуляции
2.3.2. Оптимизация диапазона перестройки частоты при частотной модуляции
2.3.3. Комбинированная оптимизация
2.4. Влияние шума на погрешность весового метода усреднения разностной частоты
Контрольные вопросы
Литература к главе 2
3. Оценка разностной частоты по положению максимума спектра
3.1. Алгоритмы оценки разностной частоты
3.2. Аналитическая оценка погрешности измерения частоты отрезка гармонического сигнала по частоте максимума спектральной плотности амплитуд
3.3. Методическая погрешность оценки разностной частоты при весовых функциях Дольфа–Чебышёва и Кайзера–Бесселя
3.4. Минимизация погрешности измерения на основе оптимизации параметров частотной модуляции
3.4.1. Использование дополнительной медленной частотной модуляции
3.4.2. Оптимизация диапазона перестройки частоты
3.4.3. Комбинированный метод оптимизации параметров частотной модуляции
3.5. Минимизация методической погрешности на основе оптимизации параметров весовой функции
3.6. Средневзвешенная оценка разностной частоты
3.7. Сравнительный анализ алгоритмов оценки расстояния
Контрольные вопросы
Литература к главе 3
4. Оценка расстояния по сигналу разностной частоты методом максимального правдоподобия
4.1. Оценка расстояния по сигналу разностной частоты
4.2. Особенности оценки времени задержки с помощью метода максимального правдоподобия
4.3. Основные факторы, влияющие на погрешность измерения времени задержки методом максимального правдоподобия
4.4. Оценка фазовой характеристики частотного дальномера
4.5. Моделирование алгоритма оценки расстояния
4.5.1. Результаты моделирования при известной фазовой характеристике
4.5.2. Методика практической оценки фазовой характеристики
4.5.3. Уменьшение влияния шума на точность оценки фазовой характеристики
Контрольные вопросы
Литература к главе 4
5. Адаптируемые весовые функции
5.1. Аналитические выражения для непрерывных адаптируемых весовых функций
5.2. Аналитические выражения для дискретных адаптируемых весовых функций
5.3. Система параметров для анализа спектральных свойств весовых функций
5.4. Спектральные свойства адаптируемых весовых функций
5.5. Весовые функции, оптимальные по уровню боковых лепестков спектра
5.6. Весовые функции, обеспечивающие минимум погрешности оценки частоты
Контрольные вопросы
Литература к главе 5
6. Влияние мешающих факторов на погрешность измерения радиолокационных дальномеров с частотной модуляцией
6.1. Погрешность, вызванная одиночным мешающим слагаемым сигнала разностной частоты при оценке расстояния по положению максимума спектра сигнала разностной частоты
6.2. Влияние скорости уменьшения боковых лепестков спектра весовой функции на погрешность измерения уровня жидкости на фоне отражений от антенны и помех в пространстве резервуара
6.3. Аналитическая оценка погрешности измерения расстояния на фоне помех при использовании метода максимального правдоподобия
6.4. Погрешность, вызванная мешающим отражением импульсного характера от неоднородностей антенно-волноводного тракта
6.5. Погрешность, вызванная отражением сигнала от угла, образованного вертикальной стеной резервуара и поверхностью жидкости
6.6. Влияние краевых волн, вызванных ограниченными размерами зондируемого объекта, на погрешность измерения расстояния до его поверхности
6.7. Влияние комбинационных составляющих в балансном смесителе частотного дальномера на погрешность измерений
6.8. Погрешность измерения расстояния, вызванная влиянием частотной дисперсии в антенно-волноводном тракте
6.8.1. Влияние частотной дисперсии на погрешность спектральной оценки частоты волноводного уровнемера
6.8.2. Влияние частотной дисперсии на погрешность измерения частотным дальномером с волноводным удлинением
6.9. Аналитическая оценка погрешности измерения расстояния на фоне помех при использовании метода весового усреднения разностной частоты
Контрольные вопросы
Литература к главе 6
7. Снижение погрешности измерения при наличии помех
7.1. Минимизация методической и шумовой погрешностей оценки разностной частоты по максимуму спектра с использованием адаптируемых весовых функций
7.2. Минимизация погрешности оценки частоты и амплитуды слабого сигнала на фоне разрешаемой одиночной помехи
7.3. Минимизация погрешности измерения расстояния на фоне интенсивного мешающего отражения от узла герметизации антенно-волноводного тракта
7.4. Минимизация погрешности измерения расстояния на фоне отражения от антенны, дна резервуара и шума
7.5. Снижение погрешности оценки разностной частоты сигнала, искажённого помехами из-за «виртуальных отражателей»
7.6. Сравнительный анализ помехоустойчивости методов измерения расстояния частотным дальномером
7.7. Уменьшение влияния мешающих отражателей на точность оценки расстояния методом максимального правдоподобия
7.7.1. Следящий измеритель расстояния
7.7.2. Основные этапы процедуры слежения за локальным экстремумом
7.7.3. Режимы слежения
7.7.4. Влияние погрешности оценки фазовой характеристики на работу следящего измерителя
7.7.5. Условия, при которых происходит срыв слежения
7.8. Измерение расстояния при наличии мешающих отражений малой интенсивности
7.9. Рекомендации по выполнению элементов антенно-волноводного тракта
Контрольные вопросы
Литература к главе 7
8. Измерение расстояния частотным уровнемером с учётом частотной дисперсии в антенно-волноводном тракте
8.1. Снижение погрешности оценки разностной частоты по положению максимума спектра в волноводном уровнемере коррекцией закона частотной модуляции
8.2. Адаптивная компенсация паразитной частотной модуляции в уровнемерах с волноводным удлинением
8.3. Модифицированное преобразование Фурье, учитывающее частотную дисперсию, для измерения расстояния волноводным уровнемером
8.4. Модифицированные преобразования Фурье для повышения точности измерения уровня в уровнемере с волноводным удлинением
8.5. Повышение точности измерения уровня с использованием модифицированных сигнальных функций
8.6. Методы повышения точности измерения расстояния волноводным уровнемером при изменении скорости распространения электромагнитных волн
8.6.1. Обеспечение стабильной средней разностной частоты при изменении диэлектрической проницаемости заполнения волновода
8.6.2. Снижение погрешности измерения на основе анализа зависимости мгновенной разностной частоты сигнала
Контрольные вопросы
Литература к главе 8
9. Основные технические средства для испытания и сертификации радиолокационных дальномеров
9.1. Синтез радиолокационных отражателей для прецизионных измерений
9.2. Помехообразующие свойства плоских отражателей
Контрольные вопросы
Литература к главе 9
Заключение
Приложения
