Оптимальный алгоритм фильтрации задержки сигнала в непрерывном времени приведен в п. 1.3.1. В ПИ используются дискретные алгоритма фильтрации.

Для формированиядискриминаторов ССЗ используют, как отмечалось выше, опережающие и запаздывающие квадратурные составляющие IЕ(k), QЕ(k), IL(k), QL(k) (1.50)…(1.53). В дискриминаторах ССЗ могут применяться следующие алгоритмы работы:

1.

2.

3.

4.

Наиболее часто применяют алгоритм 2, ввиду его независимости от амплитуды сигнала и широкого диапазона возможных ошибок, не приводящих к срыву слежения. Однако этот дискри­минатор характеризуется большими вычислительными затратами. Уменьшения этих затрат можно достичь, используя некоторые аппроксимации [7.8].

Дискретный алгоритм вычисления оценок задержки сигнала записывают в виде:

;

где Ф - переходная матрица фильтра в контуре следящей системы, которая определяется моделью изменения задержки сигнала.

Схема ССЗ с дискримина­тором приведена 2 на рис. 1.11, а алгоритмы работы фильтра в контуре следящей системы рассмотрены ниже.

Рис. 1.11

Алгоритм работы и схема системы частотной автоподстройки

Система частотной автоподстройки используется на промежуточном эта­пе при переходе из режима поиска сигнала по частоте к режиму непрерывного слежения по фазе (см. п. 1.3.1). Следящая ЧАП включает частотный дискримина­тор и сглаживающий фильтр. В п. 1.3.1 было показано (1.22)…(1.26), что частот­ный дискриминатор ЧД можно сформировать из синфазной и квадратурной составляющих 1, Q, сформированных для двух моментов времени tk-1 и tk. Ал­горитмы работы частотных дискриминаторов могут быть следующие:

1.

2.

3.

Алгоритм (1) близок к оптимальному при малом отно­шении сигнал/шум; крутизна дискриминационной характеристики зависит от квадрата амплитуды; минимальные вычислительные затраты.

Алгоритм (2) близок к оптимальному при большом отно­шении сигнал/шум; крутизна дискриминационной характеристики зависит от квадрата амплитуды; умеренные вычислительные затраты.

Алгоритм (3) оптимален в смыс­ле максимума функции правдоподобия при произвольном отношении сигнал/шум; крутизна ДХ не зависит or ампли­туды; наибольшие вычислительные затраты

Для получения ширины апертуры частотного дискриминатора fдоп = 500Гц необходимо выбирать время накопления при формировании квадратурных составляющих Тн = 1мс.

Схема системы ЧАП приведена на рис. 1.12. Система ЧАП в установившемся режиме обеспечивает ошибку измерения доплеровского смещения частоты менее 50 Гц, что позволяет системе ФАП захватить сигнал и перейти на устойчивое слежение за фазою сигнала.

Рис. 1.12

Алгоритмы работы дискретных фильтров в контуре следящих систем

Haибольшее распространение в ПИ СРНС получили фильт­ры второго и третьего порядков. Для аналоговых фильтров порядок фильтра определяется порядком диф­ференциального уравнения, которым он описывается. Для дискретных фильт­ров - порядком соответствующего разностного уравнения.

Дискретные "интеграторы".В непрерывных следящих системах за под­вижными объектами фильтры в контуре следящей системы строят, как прави­ло, с использованием интеграторов, т. е. звеньев с операторным коэффициентом передачи . При построении дискретных фильтров аналоговый интегратор заме­няют дискретным эквивалентом.

Известны различные схемы замены аналогового интегратора дискрет­ным, что обусловлено различными схемами численного интегрирования. Наиболее часто используют схемы дискретных интеграторов, приведенных на рис. 1.13, б…г. Здесь z-1 обозначает задержку на один такт Тдс обработки.