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该系统仅对平面内的情况进行了仿真模拟,只考虑方位角,也就是假设等信号轴与目标始终在个平面内。
图给出了当前目标相对于雷达的参数。
由图看出,由于测角是在平面内进行的,而且目标为静止目标,因此目标参数俯仰角栏均为零度,速度也均为零。
图目标参数图仿真参数设置该测角系统的主要仿真设置参数为最大探测距离距离雷达工作波长米雷达抗干扰因子光传播速度目标延时雷达发射信号线性调频信号天线波束扫描范围天线方向图函数模型简化辛可函数模型目标多普勒频移,其中表示目标的运动速度,此处假设目标为静止目标,则频率变化范围脉冲宽度频率变化斜率天线宽度天线第副瓣宽度天线第副瓣最大电平天线平均副瓣电平两波束偏离等信号轴角度信噪比无噪声,角度测定在个平面内进行,三维角平面可以类似推导。
由于噪声是随机的,因此对于每个信噪比值,产生三条曲线对比。
第五章仿真测角系统设计与测试图系统运行效果图仿真结果图为仿真测角系统在下的运行抓图,图为通过数据分析按钮获得的该目标的相对误差曲线。
当系统判定发现目标后,应立即转让跟踪状态,获取实测的目标角度信息。
利用目标反射回的信号,通过和波束差波束予以接收,再经混频中放自动增益控制等信号处理过程,便可获取目标方位信息。
需要说明的是,为了减小仿真的复杂程度,在本系统中,由于没有仿真信号经目标反射,在通过天线接收这过程,因而最终通过数据分析得到的是目标在扫描范围内的相对误差曲线。
在实际测量中,是可以通过比较回波信号的幅度值,获得具体角度的。
角度相对误差图下相对误差曲线仿真结果分析根据节的误差推导式,利用测角系统的仿真环境,当固定目标距离为,其他参数不变时,分析在不同信噪比条件下的误差曲线。
图无噪声时的相对误差曲线角度相对误差第五章仿真测角系统设计与测试图为在为零时的目标角度相对误差曲线,其中相对误差值为目标偏离等信号轴角度值的函数。
由图中可以看出,当不存在噪声时,该系统有很好的测量精度,相对误差不足量级。
具体角度值及相对误差列于表表目标角度真值度估计值度相对误差角度相对误差图时的相对误差曲线图为当是的相对误差曲线图,由图可看出,当信噪比为时,相对误差量级最高时可达以上。
角度相对误差图时的相对误差曲线图为当信噪比为时的相对误差曲线,由图看出,当信噪比达到是,相对误差量级在以下。
角度相对误差图时的相对误差曲线第五章仿真测角系统设计与测试图为当信噪比为时的相对误差曲线,由图知,当信噪比升高为是,相对误差量级最大不超过。
经反复试验,该系统在没有噪声的情况下,在偏离等信号轴的范围内都有很好的测量精度。
随着噪声对信号干扰的加强,测量范围减小,同时测量误差逐渐增大。
本章小结本章在前几章的基础上,对测角系统的具体实现形式进行了介绍,根据角度获取方法处理信号方法的不同,共形成九种实现形式最后在基础上设计了个简单的仿真测角系统,并对系统进行了测试。
通过改变环境参数以及雷达本身参数,获得了在不同背景下的相对角度误差曲线。
第六章全文总结本课题是基将式分别代入后便可得到方位差通道和俯仰差通道鉴相器的输出近似为其中分别为方位面俯仰面天线方向图函数在处的归化斜率系数,该参数在天线方向图函数设定后便可计算得到。
在测量得到两通道鉴相器输出信号后便可估计出目标相对偏角,为现假设方位面天线方向图采用简化的函数模型,利用式可以仿真得到三种简化天线方向图函数模型下目标方位偏角的估计值。
在其中个平面的目标偏角如图。
其中仿真参数如下天线主瓣宽度度第副瓣宽度度,第副瓣最大电平平均副瓣电平。
图单平面解角误差目标真实方向测量归化和差值第五章仿真测角系统设计与测试上图为在不考虑噪声干扰的情况下信号归化和差值。
实际信号总是包含各种噪声或干扰。
当雷达目标回波与杂波干扰噪声等掺杂在起时,通常采用信噪比或信干比作为评价雷达发现目标能力好坏的种度量。
仿真系统功能概述根据前几章内容,设置仿真系统,该仿真系统的界面大致可分为四个区域控制区,主要是对仿真过程进行控制,重新设定仿真参数,对仿真数据进行分析等。
信号参数设定区,主要是对发射信号参数进行设定,包括前几章涉及到的发射波波长的设定线性调频信号二相编码信号的选择天线方向图类型的选择辛可型天线方向图或余弦型天线方向图,以及天线参数的设定,包括天线主瓣宽度,第副瓣宽度,两波束偏离等信号轴的角度等测角方法的选择和差比幅测角或比相法测角。
环境参数设定区,包括设定环境中可检测到的静止目标个数,目标的参数,以及目标所处环境的信噪比。
显示区域,包括目标探测效果显示区域,目标参数显示区,当前目标角度显示区,信号波形显示区,还包括仿真时间显示等。
综合起来,这四个区域大致可以划分为两个子系统仿真场景设定子系统以及仿真数据获取及分析子系统。
仿真场景设定子系统整个仿真系统初始界面如图图仿真界面图其中仿真场景设定子系统主要用于完成以下功能目标类型参数及数目的选择此处目标主要为静止目标,设定好目标个数后,通过随机数,随机将目标设定在雷达所能探测的区域内,即距离雷达的圆域内,另外设定好目标。
信号参数的设定主要是通过设定角度测量的方式,信号类型,采用的天线方向图的数学模型。
目标角度测量精度的设定主要是指发现目标的条件,通过设定目标扫描范围实现。
当前仿真场景的数据显示主要为系统当前仿真运行时间。
图为设定四个静止仿真目标时,四个目标在平面中的分布图像。
第五章仿真测角系统设计与测试图目标平面分布图仿真数据获取及分析子系统主要是用于完成测量目标的动态显示,完成以下功能当目标位于测量范围内时,将目标示于显示区内。
根据发现目标距离的远近,在噪声存在的条件下,动态显示目标幅度图像。
根据所采用天线函数类型,显示出用于发射和接收的天线方向图。
当前最后个探测到的目标的角度误差函数图像。
仿真测角系统的测试为了能够快速检测出目标,系统应该首先工于的的校核计算,如果轴段的扭振附加应力超过船规规定的许用应力时,应该采取减振避振措施,控制其振动,保证安全运行。
而通常解决推进轴系危险共振的措施主要有三类调频避振平衡外干扰,减少输入系统能量的减振增加系统阻尼的降振减幅。
至于在工作转速范围内划禁区采取操作中快速通过的方法,仅是个临时措施,只在万不得已情况下才使用。
而船规又规定的额定转速范围内不准划禁区,且不允许在常用转速法范围内存在单结主简谐振动,即使扭振应力超过许用值。
调频避振调整轴系扭振固有频率的基本方法是调整系统的转动惯量扭转刚度及其分布规律。
由于系统各阶固有频率对转动惯量扭转刚度变化的灵敏度不同,不同频率振型下的调频方案也是不同的。
具体来说,节点及其附近刚度的变化和远离节点的转动惯量的变化对固有频率影响最大。
根据这个特点,理论上可以做到仅高速阶固有频率和使其他阶固有频率基本不变。
由振动理论可知,固有频率只取决于系统本身特性参数,改变系统上任何个部件的惯量和弹性,或者改变它们在系统中所处的位置都可以引起系统固有频率的变化。
但是,系统固有频率地各部件惯量和刚度的灵敏度是不同的。
通常变更结点附近的柔度对自振频率影响大,远离结点处影响小。
在改变转动惯量时,远离结点的转动惯量变化对自振频率影响大,远离结点处影响较小。
在改变转动惯量时,远离结点的转动惯量变化对固有频率影响较大。
因此,可以调整单结振动固有频率的措施,对其他结点振动固有频率调整不定有效。
所以,调频方案的选取对不同系统是不同的。
选择合适的飞轮惯量在推进轴系中可以改变的转动惯量由曲轴平衡块惯量,螺旋桨惯量和飞轮惯量。
通常,平衡块惯量由柴油机动力学平衡问题所决定,变动的余地不大螺旋桨惯量由船体阻力和航速等决定,般当材质确定后,惯量变化会影响螺旋量推进效率和航速等而飞轮惯量调整对动力装置影响比较小,对扭振的影响在些情况下恰好很大。
从振动控制角度来分析,飞轮不仅可以装在柴油机输出端,也可以装在柴油机自由端称调频飞轮或者装在轴系中间位置上。
现在许多种大型柴油机出厂时,除了安装按柴油机平衡要求设计的基本惯量飞轮外,还有几种不同惯量飞轮供选用。
飞轮惯量变化对推进轴系固有频率和振型都有影响。
飞轮惯量增加能使固有频率下降,并使结点向飞轮端靠拢。
单结振动结点般都在轴系上,飞轮惯量增大后,不仅能使自由频率下降,而且因结点向飞轮端靠拢,振型发生变化,使螺旋桨处振兴增大。
螺旋桨阻尼在单结振动中是整个系统阻尼的主要成分,且螺旋桨阻尼功于振幅平方成正比。
采用大惯量飞轮使螺旋桨阻尼功作用明显增加,此时,如果忽略柴油机和轴段阻尼影响,系统总放大系数将减小,使减小,从而是轴段扭振应力适当减小。
但是,飞轮惯量变化时,必须注意对单结双结三结振动的综合影响。
般说,对尾轴型布置的轴系,为减小单结振动应力而选用较大惯量飞轮时,应注意避免把双结振动危险的共振转速压低到常用转速范围内产生新的矛盾。
其次要注意,飞轮惯量增大将使双结振动中曲轴上的那个结点位置向飞轮方向移动,使主简谐的相对振幅矢量和增大作在搜索状态下,以提高对目标的检测能力。
该系统仅对平面内的情况进行了仿真模拟,只考虑方位角,也就是假设等信号轴与目标始终在个平面内。
图给出了当前目标相对于雷达的参数。
由图看出,由于测角是在平面内进行的,而且目标为静止目标,因此目标参数俯仰角栏均为零度,速度也均为零。
图目标参数图仿真参数设置该测角系统的主要仿真设置参数为最大探测距离距离雷达工作波长米雷达抗干扰因子光传播速度目标延时雷达发射信号线性调频信号天线波束扫描范围天线方向图函数模型简化辛可函数模型目标多普勒频移,其中表示目标的运动速度,此处假设目标为静止目标,则频率变化范围脉冲宽度频率变化斜率天线宽度天线第副瓣宽度天线第副瓣最大电平天线平均副瓣电平两波束偏离等信号轴角度信噪比无噪声,角度测定在个平面内进行,三维角平面可以类似推导。
由于噪声是随机的,因此对于每个信噪比值,产生三条曲线对比。
第五章仿真测角系统设计与测试图系统运行效果图仿真结果图为仿真测角系统在下的运行抓图,图为通过数据分析按钮获得的该目标的相对误差曲线。
当系统判定发现目标后,应立即转让跟踪状态,获取实测的目标角度信息。
利用目标反射回的信号,通过和波束差波束予以接收,再经混频中放自动增益控制等信号处理过程,便可获取目标方位信息。
需要说明的是,为了减小仿真的复杂程度,在本系统中,由于没有仿真信号经目标反射,在通过天线接收这过程,因而最终通过数据分析得到的是目标在扫描范围内的相对误差曲线。
在实际测量中,是可以通过比较回波信号的幅度值,获得具体角度的。
角度相对误差图下相对误差曲线仿真结果分析根据节的误差推导式,利用测角系统的仿真环境,当固定目标距离为,其他参数不变时,分析在不同信噪比条件下的误差曲线。
图无噪声时的相对误差曲线角度相对误差第五章仿真测角系统设计与测试图为在为零时的目标角度相对误差曲线,其中相对误差值为目标偏离等信号轴角度值的函数。
由图中可以看出,当不存在噪声时,该系统有很好的测量精度,相对误差不足量级。
具体角度值及相对误差列于表表目标角度真值度估计值度相对误差角度相对误差图时的相对误差曲线图为当是的相对误差曲线图,由图可看出,当信噪比为时,相对误差量级最高时可达以上。
角度相对误差图时的相对误差曲线图为当信噪比为时的相对误差曲线,由图看出,当信噪比达到是,相对误差量级在以下。
角度相对误差图时的相对误差曲线第五章仿真测角系统设计与测试图为当信噪比为时的相对误差曲线,由图知,当信噪比升高为是,相对误差量级最大不超过。
经反复试验,该系统在没有噪声的情况下,在偏离等信号轴的范围内都有很好的测量精度。
随着噪声对信号干扰的加强,测量范围减小,同时测量误差逐渐增大。
本章小结本章在前几章的基础上,对测角系统的具体实现形式进行了介绍,根据角度获取方法处理信号方法的不同,共形成九种实现形式最后在基础上设计了个简单的仿真测角系统,并对系统进行了测试。
通过改变环境参数以及雷达本身参数,获得了在不同背景下的相对角度误差曲线。
第六章全文总结本课题是基
