Osnovi_teorii(прост учебник) (Рекомендованные учебники), страница 99

Подобная задача возникает в случае пеленгацииИАП на фоне других источников, сигналы от которых выступают в качестве мешающих. Рассмотрим специфику этой задачи более подробно.Известно достаточно много методов пеленгации ИАП, основанныхна фиксации углового положения антенны (при ее сканировании) в момент, когда выходное напряжение интегратора энергетического приемникадостигает максимального значения. Существенным недостатком таких методов является наличие ложных пеленгов за счет приема мешающих источников излучения боковыми лепестками ДНА. Значительно более широкие возможности по пеленгации появляются при использовании АФАР,где наряду с получением информации об угловых координатах возможноопределение числа и интенсивностей ИАП.

Условно эти методы (и соответствующие им алгоритмы) можно разделить на две большие группы:а) группа методов, ширина пеленга при реализации которой соизмеримас шириной ДНА в соответствующей угломерной плоскости (показателикачества пеленгации в рамках релеевского разрешения); б) группа методов62Это свойство перечисленных ортогональных преобразований обусловлено тем, чтосформированные этими преобразованиями семейства ДН компенсационных каналов имеютпровалы в направлении максимума основного лепестка ДНА.474Глава 9. Обнаружение и измерение параметров РЛ сигналов …косвенной пеленгации, обеспечивающая так называемое сверхрелеевскоеразрешение.Методы первой группы основаны на пространственных различияхсигнала и помехи.

В качестве сигнала пеленга используется квадрат модуля выходного эффекта (9.59), предварительно прошедшего временнýю обработку в СФ и некогерентное последетекторное накопление в интеграторе. Такой эффект для задач пеленгации выступает в качестве статистики,достаточной для принятия решения о наличии или отсутствии пеленга.Схема пеленгатора может быть реализована с помощью адаптивных обнаружителей, представленных на рис. 9.10–9.13 с дополнительно включенным после детектора интегратором.

Обязательное в данном случае устранение влияния полезного сигнала на оценку весового вектора или ОКМПможет быть осуществлено за счет рассмотренного выше контура обратнойсвязи или формирования провалов в ДН компенсационных антенн в направлении прихода полезного сигнала. В последнем случае сигнал помехи,действующий в области максимума основного лепестка, будет восприниматься системой в качестве полезного сигнала, поскольку в компенсационные каналы АКП он не попадает. Очевидно, что по этому сигналу будетсформирован соответствующий пеленг.

Сигналы ИАП, занимающих отличные от пеленгуемого ИП угловые положения, в такой системе будутподавляться. В процессе кругового обзора пространства на выходе устройства последовательно во времени будут воспроизводиться пеленги на ИП,находящиеся в ЗО РЛС. Несколько ИП, не выходящих за пределы основного лепестка ДНА, будут восприниматься как один с некоторым общимэнергетическим центром. В этом явлении проявляется сущность упоминавшегося релеевского разрешения. В то же время ширина таких пеленговбудет несколько ýже основного лепестка ДНА за счет компенсации помехина скатах основного лепестка.Методы второй группы эквивалентны методам спектрального анализа. Они основаны на информации об интенсивностяхи угловых положеGниях ИАП, содержащейся в матрице Φсп (t, s) или весовом вектореGG GRсп (θ) = Φ сп X ∗ (θ).

Здесь θ – угловая координата (пеленг) на ИАП. По аналогии со спектральным анализом их иногда называют методами пространственного анализа. Рассмотрим эти методы более подробно.1. Метод пеленгации с воспроизведением интенсивности полезногосигнала. В этом случае выражения для выходного эффекта Z н2 (θ) устройства пеленгации имеют следующий вид:G Т lG *GТ lG −1 G ∗2−1Z н (θ) = [ X (θ) R сп (θ)] = [ X (θ)Ф сп Х (θ)]−1 ,(9.96)475Раздел III. Теоретические основы радиолокационной системотехникиG −1 G ∗lGlгде оценка комплексного весового вектора сигнал-помеха Rсп = Фсп Х (θ)Gсодержит как полезный сигнал, так и сигнал помехи, а Х (θ) представляетсобой вектор ожидаемого АФР в функции угла прихода сигнала пеленгуемого источника θ .

Процесс вычисления выходного эффекта (9.96) и пеленG −1lгации источниковG сводится к оценке ОКМП Φсп на основе вектора принятых реализаций Y (t) и последующей фильтрации (например, на ЭВМ Gприцифровой обработке) неслучайных амплитудно-фазовых множителей Х (θ)как функций угловых координат с использованием рассмотренных ранееG −1 GlХ (θ) (рис. 9.7, 9.9–9.10).адаптивных обращающих фильтров ΦспКак видим,при вычислении пеленгационного эффекта (9.96) входGной сигнал Y(t) непосредственно не используется. В этом состоит основное отличие метода пеленгации по выходному сигналу энергетическогоприемника (по ширине ДНА на уровне половинной мощности – релеевскоеразрешение) от метода определения пространственного спектра (пеленгация сигналов в пределах ДНА – сверхрелеевское разрешение). Результатыстатистического моделирования (пеленгационные характеристики – ПХ)рассматриваемого алгоритма применительно к плоской ФАР представленына рис.

9.37. Для ситуации, отображенной на рис. 9. 37, а, б, источник сигнала расположен по нормали к плоскости раскрыва ФАР, ИП расположенв точке с координатами β = –1,5, ε =1,5. По осям отложены текущие угловыекоординаты β, ε, выраженные в долях полуширины ДНА. Для ситуации, отраженной на рис. 9. 37, в, г, д, источник сигнала расположен в нормалик плоскости раскрыва ФАР, а ИП – в точке с координатами ε = 0, β = 0,5.Как видим, алгоритм пеленгации (9.96) обладает явно выраженнымэффектом сверхрелеевского разрешения, который особенно заметен придействии источника сигнала и ИП в области главного лепестка ДНА(рис.

9.37, в, г, д). Важно подчеркнуть, что такой алгоритм, помимо эффекта сверхрелеевского разрешения двух близко расположенных в пространстве источников, позволяет оценить и интенсивности h с излучаемых ими−1⎡ G Т lG ∗ ⎤помех в соответствии с соотношением hс = ⎢ X (θ) R сп ⎥ .⎣⎦2. Метод пеленгации с выравниванием помеховой составляющей выходного эффекта пеленгатора.

Специфика алгоритма состоит в том, чтопомеховая составляющая выходного эффекта должна быть равна входящейв нее шумовой составляющей. В этом случае сам алгоритм пеленгацииможет быть представлен следующим образом:GlG∗lG Т lG∗Zн2 (θ) = X Т (θ) R сп (θ)/ R сп (θ)R сп (θ).476(9.97)Глава 9. Обнаружение и измерение параметров РЛ сигналов …ε21,510,50Z2нβ−0,5εβ−1−1,5−2−4а−3−2−10б1234Z н2вZг2ндРис. 9.37.

Результаты статистического моделирования алгоритма (9.96):а, в – вид ПХ; б, г – отображение ПХ с помощью линий равного уровня;д – сечение выходного эффекта пеленгатора плоскостью ε = 0Данный алгоритм, по сравнению с алгоритмом (9.96), сложен в реализации и имеет более низкую точность оценки интенсивности сигнала(если такая оценка требуется).

Однако он имеет и ряд преимуществ.Первое из них связано с возможностью использования постоянного порога477Раздел III. Теоретические основы радиолокационной системотехникиобнаружения, если задана вероятность ложной тревоги, второе – с болеевысокой точностью оценки угловых координат ИАП. Результаты статистического моделирования алгоритма (9.97) для аналогичной предыдущему случаю сигнально-помеховой ситуации представлены на рис. 9.38.Z н2аZб2нвРис. 9.38.Результаты статистического моделирования алгоритма (9.97):а – вид ПХ; б – отображение ПХ с помощью линий равного уровня;в – сечение выходного эффекта пеленгатора плоскостью ε = 03. Метод «теплового шума».

Основан на том, что значение элеменlG (θ) стремится к нулю в случае, когда направлениетов весового вектора Rсплокации совпадает с направлением на интенсивный источник излучения.G Т lG∗lПоэтому вводят скалярное произведение R сп (θ) R сп (θ) и называют егомощностью «теплового шума» АФАР. В качестве же достаточной статистики выбирается величина, обратная этой мощности (рис.

9.39):lG ТlG*Zн2 (θ) =1/ R сп (θ) R сп (θ).478(9.98)Глава 9. Обнаружение и измерение параметров РЛ сигналов …Z н2ln lаZб2нвРис. 9.39. Результаты статистического моделирования алгоритма теплового шума:а – вид ПХ; б – отображение ПХ с помощью линий равного уровня;в – сечение выходного эффекта пеленгатора плоскостью ε = 0На рис.

9.39, а (в целях сопоставления возможностей сверхрелеевского и релеевского разрешения) помимо пространственных пеленгов показан контур выходного эффекта энергетического приемника, пропорционального ширине ДН ФАР.4. Метод поиска ИАП с предварительной оценкой их числа. Отличается сравнительно малым (в теоретическом плане) смещением оценок угловых координат ИАП, но подвержен сильному влиянию дестабилизирующих факторов.