Một số giải pháp tính toán độ sai lệch tín hiệu trong các mô đun thiết bị đo cao vô tuyến РВЭ của tên lửa KH-35E

Bài viết trình bày một số kết quả trong việc xây dựng giải pháp tính toán và đánh giá tình trạng hoạt động các mô đun trong thiết bị đo cao vô tuyến РВЭ của tên lửa Kh-35E.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Một số giải pháp tính toán độ sai lệch tín hiệu trong các mô đun thiết bị đo cao vô tuyến РВЭ của tên lửa KH-35E Kỹ thuật điều khiển & Điện tử MỘT SỐ GIẢI PHÁP TÍNH TOÁN ĐỘ SAI LỆCH TÍN HIỆU TRONG CÁC MÔ ĐUN THIẾT BỊ ĐO CAO VÔ TUYẾN РВЭ CỦA TÊN LỬA KH-35E Trần Quang Huy1*, Nguyễn Văn Hiếu1, Đặng Việt Hùng1, Trịnh Xuân Long2, Lê Thị Trang3 Tóm tắt: Bài báo trình bày một số kết quả trong việc xây dựng giải pháp tính toán và đánh giá tình trạng hoạt động các mô đun trong thiết bị đo cao vô tuyến РВЭ của tên lửa Kh-35E. Bằng cách tạo giả tập tín hiệu đầu ra bị lỗi, thực hiện mô phỏng thông qua hai phương pháp: phương pháp trung bình bình phương và phương pháp tương quan tín hiệu để tính toán độ sai lệch của tín hiệu đo với tín hiệu chuẩn. Các kết quả trên là tiền đề cho việc xây dựng và chế tạo một thiết bị có khả năng kiểm tra và chẩn đoán lỗi của các mô đun và thiết bị đo cao vô tuyến РВЭ. Từ khóa: Đo cao vô tuyến; Tương quan tín hiệu; Trung bình bình phương; Chẩn đoán lỗi. 1. MỞ ĐẦU Thiết bị đo cao vô tuyến РВЭ được lắp đặt trên tên lửa Kh-35E, thực hiện chức năng xác định độ cao bay của tên lửa so với bề mặt đất (mặt đất liền, mặt băng tuyết hay mặt biển) và cung cấp số liệu này cho hệ thống điều khiển quán tính ИСУ để tính toán điều khiển bay [1, 3]. Hiện nay, việc kiểm tra, đánh giá tình trạng hoạt động của các khối trong tên lửa Kh-35E nói chung và khối đo cao vô tuyến РВЭ nói riêng gặp rất nhiều khó khăn do chúng ta thiếu các phương tiện kiểm tra ngoại trừ 2 hệ thống AKΠA và ACK6.3. Đây là hai hệ thống có chức năng kiểm tra toàn diện quả đạn Kh-35E [2]. Với 168 tham số cho toàn quả tên lửa, chỉ có 2 tham số đánh giá toàn diện về khối РВЭ và không có phương tiện nào kiểm tra các mô đun bên trong РВЭ [4, 5]. Thông thường, để kiểm tra một mô đun mạch điện tử việc kiểm tra và xác định lỗi được thực hiện bằng cách đo đạc và kiểm tra các thông số tín hiệu đầu ra. Phương tiện dùng để đo các tín hiệu là các thiết bị đo lường (máy phân tích tín hiệu, máy hiện sóng, đồng hồ vạn năng,…), đánh giá kết quả thông qua thống kê và so sánh độ sai lệch so với tín hiệu chuẩn. Bài báo trình bày nội dung xây dựng một phương pháp kiểm tra, đánh giá các tín hiệu đầu ra bằng cách mô phỏng tín hiệu đầu ra có mức nhiễu khác nhau, sử dụng thuật toán so sánh độ sai lệch với tín hiệu chuẩn để xác định lỗi. Từ đó, xác định được phương pháp đánh giá tối ưu cho các mô đun trong thiết bị đo cao РВЭ. 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP 2.1. Mô đun và đặc trưng tín hiệu trong thiết bị đo cao vô tuyến РВЭ 2.1.1. Các mô đun trong thiết bị đo cao vô tuyến РВЭ a. Mô đun nguồn của РВЭ. b. Mô đun thu-phát SCT РВЭ. 90 T. Q. Huy, …, L. T. Trang, “Một số giải pháp tính toán … РВЭ của tên lửa Kh-35E.” Nghiên cứu khoa học công nghệ c. Mô đun БПС-Н 3506, 3507. d. Mô đun БС2-Н. Hình 1. Các mô đun trong thiết bị đo cao vô tuyến РВЭ. Thiết bị đo cao vô tuyến РВЭ có 4 mô đun bên trong, cụ thể [3]: + Mô đun nguồn БП-Н; + Mô đun thu – phát cao tần; + Mô đun БПС-Н 3506 và БПС-Н 3507; + Mô đun БС2-Н. 2.1.2. Đặc trưng tín hiệu trong các mô đun của thiết bị đo cao vô tuyến РВЭ a. Tín hiệu xung răng cưa. b. Tín hiệu cộng hưởng 1 và 2. c. Tín hiệu chuỗi bit. d. Tín hiệu truyền số liệu. Hình 2. Một số tín hiệu trong các mô đun của thiết bị đo cao vô tuyến РВЭ. Các tín hiệu trong mô đun của РВЭ bao gồm: - Tín hiệu điện áp một chiều: +27V, -15,5V, +15,5V, +4,6V, +40,2V. - Tín hiệu tương tự: + Tín hiệu xung răng cưa; Tạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số 66, 4 - 2020 91  Kỹ thuật điều khiển & Điện tử + Tín hiệu tần số phách; + Tín hiệu cộng hưởng 1; + Tín hiệu cộng hưởng 2. - Tín hiệu số: + Chuỗi bit; + Tín hiệu báo truyền số liệu; + Tín hiệu tần số 200 khz; + Tín hiệu tần số 2 MHz; + Tín hiệu mã ARINC429. 2.2. Cơ sở lý thuyết trong xử lý tín hiệu 2.2.1. Phương pháp sai số trung bình bình phương Một trong những đại lượng được sử dụng rộng rãi trong thống kê là sai số trung bình bình phương (MSE - Mean Squared Errors), là trung bình của bình phương các sai số, tức là bình phương của sự khác biệt giữa các giá trị ước lượng và giá trị thực tế. MSE của giá trị dự báo Xˆ và giá trị thực tế X được tính theo biểu thức [6-8]: M SE  E [( Xˆ  X ) 2 ] (1) Nếu Xˆ là một vector của n giá trị dự báo ( Xˆ 1 , Xˆ 2 ,..., Xˆ n ) và X là vector các giá trị quan sát được ( X 1 , X 2 ,..., X n ) thì MSE của 2 vector là: 1 n ˆ (2) MSE   ( X i  X i )2 n i 1 Đối với một ước lượng không có thiên vị, MSE chính là phương sai của ước lượng. Cũng giống như phương sai, đơn vị đo của MSE bằng bình phương đơn vị của X. Do đó, lấy căn bậc hai của MSE cho ra sai số RMSE (Root Mean Square Errors) và được gọi là độ lệch chuẩn. Sử dụng các giá trị MSE của phép ước lượng để xác định mức độ sai lệch giữa vector ˆ X với vector X. MSE sử dụng phép bình phương để khuếch đại sai số, là phương pháp được sử dụng nhiều trong việc đánh giá sự tối ưu của mô hình hồi quy tuyến tính hoặc để xấp xỉ một hàm có các tham số chưa biết với các giá trị thống kê với sai số tuân theo phân bố chuẩn. Xét ma trận tín hiệu mẫu AM có kích thước (1 x n) là ma trận có các phần tử là các giá trị lấy mẫu của các tín hiệu chuẩn đầu ra của các mô đun ...