Osnovi_teorii(прост учебник) (1021136), страница 37
Текст из файла (страница 37)
Очевидно, отсчет в этом случае производится по максимуму величины W, который при симметричных функциях ДНА f (β) и огибающей импульса u (t)совпадает с центром тяжести Wсп (Д, β), т. е. отсчет является оптимальным.В подавляющем большинстве случаев совокупность указанных условий не выполняется и яркостные отметки эхосигнала представляют собойне точку, а азимутальную «дужку», соответствующую ширине ДНА в азимутальной плоскости ∆β0,5 по уровню 0,5. Суммирование импульсов пачки40Более подробно эти вопросы изложены в разделе «Обнаружение сигналов» теориирадиолокации.151Раздел I.
Основы теории и методологии радиолокационных систем и комплексовв этом случае производится косвенно – человек-оператор оценивает размери форму суммарной отметки, что по существу представляет собой в косвенной форме счет импульсов, превысивших первый порог обнаружения.Превышение второго порога, т. е. решение «есть дужка» либо «есть к из nимпульсов», дает решение «есть отметка цели».Полное (оптимальное) предварительное суммирование импульсовпачки улучшает наблюдаемость слабых сигналов, но приводит к расширению по β, а возможно и по Д, отметок мощных эхосигналов; тем самымбудет ухудшена реальная разрешающая способность РЛС в большей частиЗО. Важным достоинством распределенной отметки типа «дужка» является четкая различимость ее при сравнении с точечными отметками несинхронных импульсных помех.
Отсчет β при неточечной отметке на экранеИКО производится по центру дужки, что близко к оптимуму. Ошибки измерения β обусловлены искажением огибающей пачки (несимметрией пачки) в связи с наложением на сигнал шумов, флюктуациями ЭПР целейи неоптимальностью предварительного накопления. Первые два факторачисто случайные, последний дает в основном систематическую ошибку,которую можно в значительной мере устранить при юстировке РЛС, каки другие систематические ошибки.2. Вторичная обработка РЛИ.
Вторичная обработка РЛИ при визуальном съеме также производится человеком-оператором, причем онапрактически неотделима от первичной. Обнаруживая отметку от целив очередном цикле обзора, оператор логически и визуально либо «привязывает» ее к уже сопровождаемой трассе, либо обнаруживает новую цель,либо привязывается к отметке новой цели предыдущего обзора, т. е. обнаруживает трассу. Неподтверждаемые в последующих обзорах новыеотметки и отрезки трасс классифицируются как ложные. Многократныйпропуск отметок (неподтверждение сопровождаемой трассы) приводитк решению о выходе цели из зоны и сбросе (прекращении) сопровождения. Запоминание данных предыдущих обзоров и визуальное формирование образа трассы обеспечивается длительным (десятки секунд) послесвечением экрана индикатора.Основным недостатком визуального съема является низкая пропускная способность человека по приему (восприятию) и выдаче информации.Ограничение возможностей человека по скорости и точности съема координат и выдачи их частично снимаются с помощью техники электронногомаркирования координат с цифровым выходом.
Оператор при этом производит первичное обнаружение отметок и трасс и вводит в ЭВМ цифровыеданные для последующей автоматической обработки РЛИ. Даже в такомавтоматизированном режиме съема оператор не может сопровождать более8–10 целей. Поэтому кардинальное решение проблем обработки РЛИ может быть достигнуто лишь при полной ее автоматизации («автосъеме»).152Глава 3. Компоненты внешней среды радиолокационных систем и комплексовПроцедуры первичной и вторичной обработки при автосъеме по существу не отличаются от «ручных», «визуальных» процедур. В техническом плане важны цифровая обработка и передача РЛИ и, следовательно,существенно лучшие, по сравнению с «визуальным» съемом, точностныехарактеристики первичных оценок координат, результаты их сглаживанияи экстраполяции. Цифровая обработка РЛИ теоретически снимает ограничения по числу сопровождаемых целей, но при определенных оговоркахо различимости трасс с учетом особенностей РЛС и РЛК.
Снимается,в принципе, и проблема запаздывания РЛИ.Ниже вопросы автоматизации рассматриваются для простейшегослучая – одиночной цели. Цифровые автоматы воспринимают входнуюинформацию в дискретной форме – в виде цифровых кодов. Поэтому видеосигналы приемного тракта РЛС подвергаются дискретизации по времени tз и квантованию по амплитуде (уровню) и, в целом, аналого-цифровомупреобразованию. Дискретизация по азимуту заложена в принципе действияимпульсных РЛС, оцифровка азимутального угла оси ДНА производитсяс помощью датчиков «угол-код» с достаточной дискретностью (обычно1/4096·360о).Шаги дискретизации по tз и β должны, согласно теореме Котельникова, быть не более половины соответствующих интервалов разрешения Др, βр. На практике удобно использовать дискретный аналог экранаИАД – массив цифровых данных об уровнях сигналов в координатах{Д, β}.
Выборка по β формируется с интервалом, меньшим чем βр,вплоть до записи в память эхосигналов каждого периода посылки. Этосохраняет все достоинства дужки (яркостной отметки), простоту процедур первичной обработки и точность оценки β. Выборку по tз производятобычно через интервал времени τр = Др/с (где с – скорость света), т. е.реже оптимальной, достигая упрощения аппаратуры и алгоритмов ценойнекоторого ухудшения разрешения, точности и дальности обнаружения,что свойственно и визуальному съему.
Дискретность квантования амплитуды может быть различна. Широко распространено простейшее бинарное квантование на два уровня (0, 1), при котором на элемент записи{Др, βр/M} требуется один разряд двоичного кода. Такое квантованиепроизводят, сравнивая амплитуды сигнала с первым порогом обнаружения импульсов пачки в пороговом устройстве – ограничителе сверху(рис.
3.14).В результате такой обработки пачка эхосигналов представляетсяв ОЗУ в виде набора на одной дальности Д в пределах М дискрет по β(рис. 3.15). Флюктуации ЭПР цели и шумы могут приводить к случайнымпропускам единиц на отдельных позициях пачки; шумовые выбросы и импульсные помехи создают на «нулевом» фоне случайные «единичные» выбросы.153Раздел I. Основы теории и методологии радиолокационных систем и комплексовОт АПУ (код β )От антенныРПрУЗапускРЛСПороговоеустройствоДискретизаторСинхронизатор«0»К УПООЗУ«I»Код дальностиРис. 3.14. Схема бинарного квантования РЛ сигналов:РПрУ – радиоприемное устройство; АПУ – антенно-поворотное устройство;ОЗУ – оперативное запоминающее устройство; УПО – устройствопервичной обработки сигналовНачало пачки«4 из 4»…Конец пачки«3 из 3»β.k…Номер кольца дальностиОценкаазимута0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 00 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 065432 .1 ..
. . . .1.. . . . . . .. . .2 3 4 5 . . . l l+1 l+2Номер посылок. . .. . .. .. . . .. . . .l+м . . .(коды азимута)Рис. 3.15. Пример записи радиолокационных сигналов в ОЗУВ рассматриваемом варианте процедуры первичной обработки приавтосъеме очевидны. Обнаружение производится методом счета единиц наl < M позициях пачки в каждом кольце дальности Д = const по критерию«к / m, m ≤ M», где m пороговое число импульсов, к – результат счета.l получают по номеру дискрета дальности, оценку β – по «центруОценку Дтяжести» обнаруженной пачки единиц (рис. 3.15). Для последней процедуры необходимо определить позиции (коды) крайних единиц (начало и ко154Глава 3.
Компоненты внешней среды радиолокационных систем и комплексовнец) цифровой пачки. Начало пачки находят по критерию «m из l», т. е. mединиц на l соседних позициях, а конец – по аналогичному критерию«m′ нулей на l′ позициях». Часто используют вариант «m из m», т. е. m нулей подряд. Выбирая первый порог и значения m, m′, l, l′, можно снизитьдо необходимого уровня ложные тревоги и оптимизировать характеристики обнаружения при рациональных затратах на аппаратуру цифровой обработки. Значения m, m′, l, l′ и уровень ложных тревог при бинарном квантовании выбирают таким образом, чтобы совместно оптимизировать показатели качества обнаружения и измерения координат, а также объеми стоимость аппаратуры обработки.Условные вероятности правильного обнаружения P0 и ложной тревоги Pл при бинарном квантовании и логике обнаружения «m из l» определяются перебором вариантов комбинаций единиц и нулей на M позицияхв пачке.
С учетом независимости шумовых дискрет и флюктуаций импульсов пачки реальных сигналов можно считать, чтоlP0 = ∑i =mCli D1i (1 − D1 )l −il; Pл = ∑ Cli F1i (1− F1 )l −i ,i=mгде D1, F1 – условные вероятности превышения первого порога при наличии и отсутствии в выборке полезного сигнала.Значения второго порога m, оптимальные по точности измерений β,определяются числом импульсов в пачке: от m = M до mопт = 0,5М. В обзорных РЛС М изменяется в пределах 15–80, следовательно, окно анализаmопт может оказаться довольно большим, что ведет к усложнению обнаружителя.
Упрощение аппаратуры достигается выбором критериев обнаружения из условий l = 3, 4 или 5; m ≤ l. По эффективности критерии «3 из4», «4 из 5», «3 из 5» примерно равноценны, потери в пороговом сигналепо сравнению с оптимальным накоплением составляют до 1,5...2 дБ. Болеежесткая логика «3 из 3», «4 из 4» и т. д. обеспечивает снижение уровняложных тревог Рл, но потери при этом возрастают до 3...5 дБ. Уровень первичной ложной тревоги регулируют выбором первого порога обнаружениятак, чтобы получить Рл ≤ 0,03…0,05, при этом результирующая вероятность ложной тревоги достигается Рл ≤ 10–4. Приведенные данные охватывают практически применяемые диапазоны значений М от 5 до 50, Рл от10–2 до 10–6, P0 от 0,5 до 0,9.Процедуры вторичной обработки при автосъеме РЛИ организуютсяв виде алгоритмов производимых в ЭВМ действий над РЛ отметками, получаемыми после первичной обработки в виде цифровых кодов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
