Фільтр нижніх частот для підвищення стійкості і точності кутового автосупроводження літальних апаратів

Фільтр нижніх частот для підвищення СТІЙКОСТІ І точності кутового автосупроводження літальних апаратів, що включає блоки віднімання, додаван ня, множення і інтегрування, який відрізняється тим, що на вході фільтра встановлений блок віднімання з вхідним зв'язком С введення значення прогнозованої динамічної похибки на підставі інформації з каналу кутової швидкості, а між виходом блока додавання та входом блока інтегрування послідовно включений блок формування підсумкової зваженої оцінки кутової швидкості А з вхідним зв'язком В введення вимірювальної інформації від каналу кутової швидкості Запропонований винахід відноситься до області лазерних систем і може бути використаний у каналі автоматичного супроводження літального апарата(ЛА) за напрямком(АСН) лазерної вимірювальної системи(ЛВС) з модернізованим частотночасовим методом(ЧЧМ) вимірювання для підвищення СТІЙКОСТІ кутового автосупроводження та точності вимірювання параметрів руху(ВПР) ЛА Найбільш близьким до запропонованого технічним рішенням, обраним як прототип є одномірний фільтр Калмана-Бьюсі для центрованого процесу [1], який включає блоки віднімання, додавання, множення і інтегрування У фільтрі забезпечується фільтрація вхідного сигналу, яка моделюється на основі рішення диференціальних рівнянь із заданими початковими умовами, та використовує критерій оптимізацм - мінімум дисперсії помилки фільтрації Робота одномірного фільтра Калмана-Бьюсі полягає в наступному Використовуя одномірний фільтр Калмана-Бьюсі у каналі АСН, з вхіду суміші сигналу і шуму y(t) = 6(t) + n(t), де 9(t) - кутова швидкість ЛА, n(t) - шум, віднімається оцінка сигналу §(t) Результат віднімання після множення на змінюючийся ваговий коефіцієнт b(t) і додавання з оцінкою сигналу, помноженою на змінюючийся коефіцієнт a(t), дає похідну оцінки, після інтегрування якої на виході отримується необхідна оцінка сигналу §(t) Недоліками відомого фільтру-прототипу є те, що він, по-перше, завдяки інтегратору накопичує систематичну похибку, по-друге реалізація фільтру, знов-таки завдяки інтегратору, природно затримує оцінку сигналу в ланцюгу зворотного зв'язку, по-третє, по суті фільтр на вході інтегратору прогнозує кутову швидкість, але ЧЧМ вимірювання дає можливість її виміряти Похибка прогнозу неприпустимо велика порівняно з похибкою вимірювання, особливо на початку будь-якого збурення, що може привести до зриву авто-супроводження ЛА Отже, завдяки зворотнім зв'язкам, значною може виявитися динамічна помилка, через яку застосування відомого фільтру-прототипу взагалі неправомірне В основу винаходу поставлена задача створити фільтр нижніх частот(ФНЧ) для підвищення СТІЙКОСТІ і точності кутового автосупроводження ЛА завдяки компенсації динамічної і флуктуаційної помилок та підвищення відношення сигнал/шум шляхом формування зваженої оцінки сигналу кутової швидкості ЛА і використання значення динамічної похибки, що прогнозується [2] Застосування модернізованого ЧЧМ вимірів дозволяє, використовувати результати вимірів кутової швидкості ЛА у пропонуємому ФНЧ в каналі АСН [3] Поставлена задача вирішується за рахунок того, що в відомий одномірний фільтр КалманаБьюсі [1], додатково внесено блок формування А підсумкової зваженої прогнозованої та вимірювальної своїм каналом оцінок кутової швидкості, де В CO (О Ю 56943 сигнал вимірювальної інформації від каналу кутової швидкості, та блок віднімання з вхідним зв'язком С - введенням значення динамічної похибки, що прогнозується, на підставі сигналу тогож каналу кутової швидкості Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні винаходу, полягає в усунені систематичної або динамічної похибок, в отримані уточненої оцінки сигналу похибки по куту разузгодження напрямку на ЛА і рівносигнального напрямку(РСН), що дозволить звузити смугу пропускання фотодетектору(ФД) та каналу АСН при використанні статистичних особливостей сигналу в каналі АСН, завдяки чому прийомо-передаюча частина ЛВС буде стійкіше утримувати РСН(антену) наЛА На фіг 1 приведена структурна схема запропонованого фільтру нижніх частот для підвищення СТІЙКОСТІ і точності кутового автосупроводження ЛА Запропонований фільтр нижніх частот для підвищення СТІЙКОСТІ кутового автосупроводження ЛА включає блоки віднімання, додавання, множення, інтегрування, формування підсумкової зваженої оцінки кутової швидкості А з вхідним зв'язком В введенням вимірювальної інформації від каналу кутової швидкості та блок віднімання з вхідним зв'язком С- введенням значення динамічної похибки, що прогнозується, на підставі інформації з каналу кутової швидкості У запропонованому ФНЧ для підвищення СТІЙКОСТІ кутового автосупроводження ЛА всі блоки виконано по відомим схемам [1] С 233 - 234 Робота запропонованого ФНЧ для підвищення СТІЙКОСТІ кутового автосупроводження ЛА полягає в наступному На вхід ФНЧ надходить суміш y(t) = 6(t) + n(t), де 9(t) - суміш похибки каналу АСН та динамічної похибки, n(t) - завада, Від неї віднімаються в першому блоці, через введення С, значення динамічної похибки, що вимірюється у каналі кутової швидкості, а в другому блоці - оцінка сигналу похибки по куту y(t)=e(t)*n(t) n згладжена похибка W Результат віднімання після множення на ваговий коефіцієнт передачі вхідного каскаду підсилювача b(t) і підсумовування з результатом множення коефіцієнту a(t) на оцінку °W у стаціонарному режимі дає прогнозовану неточну похідну оцінки сигналу Тому, особ ливо для перехідних режимів, використовується результат виміру каналу кутових швидкостей є, через введення В, і результат прогнозування самого фільтра для отримання зваженої оцінки похідної оцінки АСН в блоці А Одержуємо результуючу зважену оцінку е р кутової швидкості Після інтегрування отриманої уточненої похідної оцінки сигналу на виході ФНЧ одержуємо шукану dt уточнену оцінку сигналу помилки по куту e(t) Оскільки ВСІ результати вимірів можуть бути отримані в цифровому вигляді, то опрацювання й інтегрування вимірювальної інформації здійснюється в електроно-цифровій обчислювальній машині Джерела інформації 1 Коростелев А А Пространственновременная теория радиосистем Учеб пособие для ВУЗов - М Радио и свіязь - 1987 - С 230 235 2 Альошин Г В, Рондш Ю П, Коломшцев О В Принцип підвищення СТІЙКОСТІ кутового автосупроводження літальних апаратів у лазерних вимірювальних системах // Радіотехніка та оптоелектроніка 36 Наук, праць Вип 7(37) -X ХВУ -2001 -С 79-80 3 Алешин Г В, Рондин Ю П , Коломийцев А В Принципы построения лазерного канала углового автосопровождения объекта по направлению с частотно-временным методом измерений // Системи обробки інформації 36 наук, праць Вип 2(6) -X НАНУ, ПАНМ, ХВУ -1999 -С 104107 та y(t)-9(t) ФІГ dt 1 Підписано до друку 05 06 2003 р Тираж 39 прим ТОВ Міжнародний науковий комітет вул Артема 77 м Київ 04050 Україна (044)236-47-24