Реальная точность измерения параметров сигналов

Реальная точность измерений может быть в некоторых случаях значительно меньше потенциальной. Причинами уменьшения точности являются дополнительные ошибки, связанные с условиями распространения радиоволн, с уменьшением отношения энергий сигнал/шум в различных узлах приёмного тракта из-за несогласованности их характеристик с характеристиками сигнала, с несовершенством отсчётных устройств. Результирующая ошибка измерения параметра α с учётом этих факторов быть представлена в виде

(7.18)

где Δ(α)_пот – потенциальная ошибка измерения;

Δ(α)_распр – ошибка, связанная с условиями распространения;

Δ(α)_i – ошибка, возникающая в i–м узле аппаратуры из-за несовершенства его выполнения. Коэффициент ухудшения точности измерения параметра α.

(7.19)

Ошибки, связанные с условиями распространения, возникают, главным образом, из-за искривления траекторий распространения, вызываемого непостоянством коэффициента преломления по высоте. Величина коэффициента преломления зависит от концентрации электронов N и несущей частоты

(7.20)

Ошибка в измерении дальности для слоистой тропосферы может быть рассчитана по формуле:

(7.21)

где τ_Di – время запаздывания при распространении в i –м слое.

Так как

то формула (7.21) может быть представлена в виде:

(7.22)

Ошибки измерения дальности также увеличиваются с уменьшением угла места и увеличением влажности и имеют в неблагоприятных случаях существенную для точных измерений величину. Ещё больше эти ошибки при распространении в ионосфере. Множитель ошибки представляет квадрат отношения несущей частоты сигнала к среднему значению плазменной частоты. Плазменная частота может быть определена по формуле

где N – число электронов в 1м³.

Ошибка в определении радиальной скорости цели равна

Так как

то при Δφ«φ

(7.23)

Угол Δφ зависит от отношения показателей преломления в месте расположения РЛС и у цели и не зависит от коэффициентов преломления промежуточных слоев. Поэтому ошибка измерения радиальной скорости не накапливается по пути распространения.

Ошибки в определении угла места цели, дальности и скорости, вызванные искривлением траекторий, по сути дела являются систематическими. Но практическая невозможность точного их расчёта на всем пути распространения заставляет рассматривать их как случайные. Возможен следующий подход к определению величины ошибки распространения. Пусть, например, требуется учесть ошибку в определении угла места в тропосфере. Предполагая равновероятное появление цели на любом угле места в пределах сектора обзора РЛС, можно определить среднюю ошибку как

(7.24)

Считая эту ошибку систематической, следует её компенсировать. При этом среднеквадратическая ошибка будет равна

(7.25)

Кроме систематических ошибок имеются истинно случайные ошибки в измерении указанных параметров, вызываемые случайно появляющимися неоднородностями атмосферы. Однако эти ошибки относительно малы.

Анализ ошибок, возникающих в узлах аппаратуры из-за их несовершенства, может быть произведен только лишь для конкретного типа РЛС при подробном рассмотрении её схемы и конструкции. Как правило, решающее влияние на точность измерения выбор выходного устройства измерителя. Наибольшие ошибки возникают при использовании индикаторных устройств с визуальным отсчётом, наименьшие – в случае непрерывного слежения за измеряемым параметром с помощью автоматических выходных устройств непрерывного действия (дальномеров, угломеров, частотомеров). Однако эти устройства могут следить за сигналами только одного объекта.

Когда в качестве выходных устройств применены цифровые вычислительные машины дискретного действия, можно автоматически следить за сигналами многих объектов, причем аппаратурная ошибка может быть сделана сравнимой с потенциальной. Однако эти преимущества достигаются за счёт усложнения выходного устройства.