Radiolokacionnye_sistemy_SFU_elektronnyy _resurs (1021137), страница 36

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 36)

е. являются пространственными. Они определяют положение фазового фронта принимаемого электромагнитного поля относительно антенной решетки (АР), по которому можно вычислять угловое направление на цель.Используя матричную символику, вектор-сигнал x ( t ) можно представить в виде x ( t ) = Re x ( t ) e j 2πf0t ,{} Радиолокационные системы. Учеб.215ГЛАВА 4 МЕТОДЫ РЕАЛИЗАЦИИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ4.5.

ЗАЩИТА РЛС ОТ ПАССИВНЫХ И АКТИВНЫХ ПОМЕХ. ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ X ( t ) = X ( φ ) X ( t ) ;где x ( φ )=(4.65)e− jφ1φ1e− jφ2φ2 =;φ.φme− jφmφMe− jφMИз выражения (4.65) видно, что при выполнении условия (4.61) принимаемый сигнал может быть представлен двумя сомножителями – векторным X ( φ ) , зависящим лишь от пространственных параметров сигнала ϕ , и скалярным X ( t ) , зависящим только от времячастотных параметров.Аналогично можно показать зависимость фаз колебаний помехивразличных каналах АР от угла прихода фронта помеховой волны (θп), т.

е. отнаправления на постановщик помех. При одном источнике помех колебаниепомехи в m-м канале приёма записывается в видеN m ( t ) =N0m ( t ) + N m ( t ,υm ) , nm ( t ) =Re { N m ( t )} .Здесь N0 m ( t ) и N m ( t ,υm ) – комплексные амплитуды внутреннего шума ипомехи;υm – пространственный параметр, учитывающий амплитуду и фазу помехи в m-м канале приёма. С учетом только фазового запаздывания помехиеё комплексная амплитуда N m ( t ,υm ) может быть представлена в виде произведения:N m ( t ,υm ) = N m ( t ) X m (υm ) ,игде N m ( t ) – комплексная амплитуда, описывающая закон амплитуднойфазовой модуляции помехи, одинаковый для всех каналов приёма;X m (υm ) – комплексная амплитуда помехи на выходе m-го элемента канала приёма X (υ ) = e− jυm . Тогдаmm N=( t ) N0 ( t ) + N ( t ) X (υ ) . Радиолокационные системы. Учеб.(4.66)216ГЛАВА 4 МЕТОДЫ РЕАЛИЗАЦИИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ4.5. ЗАЩИТА РЛС ОТ ПАССИВНЫХ И АКТИВНЫХ ПОМЕХ.

ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВСледовательно, помеха также является функцией пространственновременных координат (υ, t ). (t ) с учетом (4.65) и (4.66) может быть записаКомплексная выборка Yна таким образом: Y ( t ) = AX ( t ) + N ( t ) = AX ( φ ) X ( t ) + N0 ( t ) + N ( t ) X (υ ) .

(4.67)В общем случае параметры помехи учитываются её корреляционнойматрицей ∗T ( s ) N = Ф (t, s υ ).Ф ( t , S ) = Mп  N ( t ) ⋅2 В итоге многоканальный обнаружитель должен по реализации y ( t )дать оптимальную оценку дискретного параметра А, учитывая как временные, так и пространственные параметры сигнала и помехи, т. е.1 − есть цель,  =Aˆ  y ( t )  Aˆ= y ( t , ϕ ,υ )   0 − нет цели, где ϕ, υ – пространственные параметры сигнала и помехи соответственно.Соотношения (4.65) и (4.66) показывают, что сигнал и помеха могутбыть при этом представлены независимыми пространственной и временнойкомпонентами и указанная их декомпозиция может использоваться для синтеза соответствующих частей алгоритма пространственно-временной обработки.Таким образом, задача оптимальной пространственно-временной обработки радиолокационных сигналов заключается в синтезе алгоритма принятия решения по наблюдаемой многомерной реализации y ( t ) , обеспечивающего наилучший учет пространственных различий сигнала и помехи и временной зависимости, описывающей сигнал.Принципы пространственно-временной обработки.Принципы пространственно-временной обработки связаны с использованием пространственных отличий сигналов и помех соответственно для когерентного накопления и компенсации.

В основе этих принципов лежит общий подход к оптимизации обнаружения радиолокационных сигналов сучетом достаточных статистик, в частности, отношения правдоподобияикорреляционного интеграла. Радиолокационные системы. Учеб.217ГЛАВА 4 МЕТОДЫ РЕАЛИЗАЦИИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ4.5.

ЗАЩИТА РЛС ОТ ПАССИВНЫХ И АКТИВНЫХ ПОМЕХ. ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВПусть сигнал принимается М-канальной АР на фоне собственного шума со спектральной плотностью мощностью N0 в каждом канале.Алгоритм оптимального обнаружения требует вычисления отношенияправдоподобия:Pсп  y ( t ) ,  y ( t )  =Pп  y ( t ) где Pсп  y ( t )  , Pп  y ( t )  – плотности вероятности распределения наблюдаемой реализации y ( t ) в предположении наличия в y ( t ) сигнала x ( t )иего отсутствия соответственно.Величина   y ( t )  монотонно связана с корреляционным интегралом,который для рассматриваемого случая многомерных реализаций y ( t ) и сигнала x ( t ) , принимаемого на фоне белого шума, их комплексного представления∞1   Tz = Re  ∫ Y ( t ) X * ( t ) dt  ,2  −∞(4.68)где Т и «*» – знаки транспонирования и комплексного сопряжения соответственно.

Подставляя в (4.68) соотношение (4.65), получаемz∞ 1 ∞ 1   T**Re  ∫ Y ( t ) X ( φ ) X ( t ) dt Re  ∫ YΣ ( t )X * ( t ) dt  ,=2  −∞ 2  −∞ Tгде=YΣ ( t ) Y ( t ) =X * ( φ )M∑Y (t ) ⋅ ei =1jφ ii– результат пространственной обра-ботки.Таким образом, пространственная обработка сводится к весовому суммированию сигналов, принятых элементами антенной решетки, с учетомпространственного положения источника полезного сигнала (сдвигов фазсигнала в элементах решетки). Алгоритм пространственной обработки обеспечивает ориентацию ДН ФАР в направлении на источник полезного сигналаθс (рис.

4.105). Радиолокационные системы. Учеб.218ГЛАВА 4 МЕТОДЫ РЕАЛИЗАЦИИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ4.5. ЗАЩИТА РЛС ОТ ПАССИВНЫХ И АКТИВНЫХ ПОМЕХ. ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВFс(θ)θсРис. 4.105. Ориентация диаграммы направленности ФАРв направлении на источник полезного сигналаВременная обработка по своей структуре аналогична обработке сигналов при одноканальном приеме. Она сводится к вычислению корреляционного интеграла:∞1  z = Re  ∫ YΣ ( t ) X * ( t )dt  .2  −∞Структурная схема обнаружителя, реализующая данный алгоритм,представлена на рис. 4.106а, б.2Качество обнаружения сигналов оценивают на основе параметра q ,определяемого по формулеq2 =2M Э0,N0где М – число элементов АР;∞АР.21Э0 = ∫ X ( t ) dt – энергия сигнала, принимаемого одним элементом2 −∞ Радиолокационные системы.

Учеб.219ГЛАВА 4 МЕТОДЫ РЕАЛИЗАЦИИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ4.5. ЗАЩИТА РЛС ОТ ПАССИВНЫХ И АКТИВНЫХ ПОМЕХ. ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВY (t )YΣ (t )Xа)A* ( 1,0 )Re z∫X x* (φ)ПУx* (t )Антенная(пространственная)обработкаz0Внутриприемная(временная)обработкаϕ1б)ϕ1Σϕ1∫Xx( t )ПУRe zz0Рис. 4.106. Структурная схема обнаружителя без детализации (а)и с детализацией (б) антенной обработкиПри наличии внешних коррелированных помех пространственная обработка описывается соотношением  *T-1 YΣ ( t ) Y ( t ) Ф (υ ) ⋅ X (ϕ ) =(4.69)и сопровождается, наряду с накоплением полезного сигнала, компенсациейкоррелированных по элементам антенны помех.

При этом в характеристикенаправленности последней образуются провалы, минимумы которых совпадают с направлением воздействия помех (рис. 4.107). Радиолокационные системы. Учеб.220ГЛАВА 4 МЕТОДЫ РЕАЛИЗАЦИИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ4.5. ЗАЩИТА РЛС ОТ ПАССИВНЫХ И АКТИВНЫХ ПОМЕХ. ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВПомехаFc(θ)без помехв помехахθθпθcРис. 4.107. Компенсация коррелированных по элементам антенны помехза счет образования проваловРезультат пространственной обработки можно получить, используя фазовращатели и аттенюаторы, обеспечивающие вычисление весовых коэффициентов суммирования сигналов:YΣ (=t ) Y T ( t ) ⋅ K==где KiM∑Y (t ) ⋅ K ,i =1iiK i ⋅ e j arg Ki .Временная часть обработки остается прежней.

Одна из возможныхструктурных схем пространственно-временной обработки показана на рис.4.108.y1(t)...УстройствопространственнойобработкиφXYΣ (t )УстройствовременнойобработкиXx* (t )yM(t)arg KKƒПУA* (1,0)z0Рис. 4.108. Структурная схема пространственно-временной обработкиСледует отметить, что соотношение накопления и компенсациивсхеме пространственно-временной обработки зависит от характера не тольковнешних помех, но и элементов антенной системы. Если все элементы равноценны, то роль межэлементного накопления велика. Если одна остронаправленная антенна дополняется несколькими слабонаправленными, межэлементное накопление теряет смысл.

Слабонаправленные антенны рационально использовать лишь для компенсации внешних помех, принимаемых2по боковым лепесткам основной антенны. Параметр обнаружения q коге- Радиолокационные системы. Учеб.221ГЛАВА 4 МЕТОДЫ РЕАЛИЗАЦИИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ4.5. ЗАЩИТА РЛС ОТ ПАССИВНЫХ И АКТИВНЫХ ПОМЕХ. ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВрентного сигнала на фоне внешних помех и шума ниже, чем при наличии одного шума q02 , и определяется с учетом оптимального коэффициента использования энергии при воздействии внешних помех kи (0 < kи ≤ 1):q2 = kи .

q0.Для вычисления коэффициентов Кi необходимо знать корреляционнуюматрицу помех Ф ( t , s υ ) .Она, как правило, неизвестна, поэтому коэффициенты Кi оцениваютобычно в процессе обработки, используя для этого корреляционные обратные связи с выхода на вход. Последние реализуются при корреляции выходного YΣ ( t ) и канальных напряжений Yi ( t ) . Этим самым обеспечиваетсяадаптация обработки, автоматическое образование провалов характеристикинаправленности Fc(θ), ориентированных на источники помех, и соответственно подавление (борьба) помех.

Рассмотрим работу корреляционной обратной связи на простейшем примере двухканального приема при компенсации помех по боковым лепесткам ДН антенны РЛС.Имеются две антенны (основная и компенсационная) и соответственнодва канала приема (рис. 4.109).y0(t)y1(t)ΣKyΣ(t)Рис. 4.109. Схема простейшего компенсатора помехПринцип компенсации помехи в фиксированный момент времени наоснове векторной диаграммы приведен на рис. 4.110.y0Δφy1φK y1Рис. 4.110. Векторная диаграмма, поясняющая принцип компенсации помехив схеме, приведенной на рис. 4.109Задача компенсации помехи состоит в подборе такого комплексногокоэффициента K , при котором обеспечивается: Радиолокационные системы.

Учеб.222ГЛАВА 4 МЕТОДЫ РЕАЛИЗАЦИИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ4.5. ЗАЩИТА РЛС ОТ ПАССИВНЫХ И АКТИВНЫХ ПОМЕХ. ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВвыравнивание амплитуд колебаний в приемных каналах:y0 ( t ) = K y1 ( t ) ;опротивофазность колебаний, т. е. ∆ϕ + ϕ = 180 .Дисперсия выходного напряжения помехи σ Σ2 должна быть минимальв кананой, т. е. σ 2 ⇒ min . Определим K , полагая, что фазы колебанийΣ()лах совпадают: K = K .Найдем мощность помехи на выходе сумматора:y=y0 ( t ) + K y1 ( t )Σ (t )σ 02 + 2 Kσ 0σ 1 ρ01 + K 2σ 12 ,и yΣ2 ( t ) =y0 2 ( t ) + 2 K y0 ( t ) y1 ( t ) + K 2 y12 ( t ) =где y0 ( t ) y=ρ01σ 0 ⋅ σ 1 , a1 (t )нальной корреляции.ρ01 – нормированный коэффициент межка-∂σ Σ2Из условия= 0 находим K, минимизирующий σ Σ2 :∂KK опт = −σ0ρ .σ 1 01(4.70)Для автоматического управления значением коэффициента передачивспомогательного канала компенсатора (рис.

Характеристики

Список файлов книги