Radiolokacionnye_sistemy_SFU_elektronnyy _resurs (1021137), страница 42

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

Текст из файла (страница 42)

При работе по целям с максимальной радиальной скоростью Vr max макси2Vмальная доплеровская частота FД max = r max (λ – длина волны РЛС). Изоλбразим на плоскости τ, F прямоугольник со сторонами 2tз max и 2FД maxствует максимальному времени запаздывания tз max =(рис. 5.16).FFД maxFД max τtз max tз maxРис. 5.16. Иллюстрация к примеру обоснования выбора периодаповторения T для конкретного радиолокатораВ РЛС обнаружения целей параметры принимаемых сигналов всегдабудут лежать в пределах этого прямоугольника, если поиск целей ведется впределах априорного распределения.Наложим прямоугольник на диаграмму неопределенности сигнала.

Если при этом внутри прямоугольника окажется единственный центральныйпик АКФ, то измерения в РЛС будут однозначны. Для этого необходимо выполнение двух неравенств:tз max < T <1FД max.Выполнить это условие обычно не удается, поэтому допускают неоднозначность оценок в зависимости от характера решаемых задач и условий, в которых работает РЛС. Радиолокационные системы. Учеб.259ГЛАВА 5 ОСНОВЫ СТАТИСТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ РАЗРЕШЕНИЯ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ5.2. АВТОКОРРЕЛЯЦИОННЫЕ ФУНКЦИИ КОГЕРЕНТНЫХ СИГНАЛОВ БЕЗ ВНУТРИИМПУЛЬСНОЙ МОДУЛЯЦИИТак, при T > tздальности, а при T <max1FД maxв РЛС обеспечивается однозначное измерение– скорости.Неоднозначность измерений обычно устраняют периодическим изменением параметров зондирующего сигнала (T, f0) либо одновременным облучением целей сигналами с различными параметрами.Таким образом, с помощью последовательности радиоимпульсовможно, уменьшая длительность отдельного радиоимпульса τи, повыситьразрешение по дальности, а увеличивая число импульсов в пачке М, добитьсятребуемой разрешающей способности по скорости.

Однако времячастотнаяфункция рассогласования когерентной пачки радиоимпульсов является многопиковой и поэтому приводит к неоднозначному измерению дальности искорости.Контрольные вопросы и задачи к практическим занятиям1. Что понимают под разрешением сигналов?2. Что является мерой разрешающей способности по параметру сигнала α?3. Что дает знание двумерной времячастотной функции рассогласования сигналов?4. Что такое диаграмма неопределенности?5. Что характеризует вертикальное сечение двумерной АКФ плоскостью F = 0.6.

Что характеризует вертикальное сечение двумерной АКФ плоскостью τ = 0?7. От каких параметров сигнала зависит разрешающая способность по дальности и скорости?8. Как изменятся разрешающие способности по дальности и скорости, еслидлительность импульса увеличить в 10 раз?9. Что дает применение пачки радиоимпульсов?10. Изобразить сечения АКФ при F = 0 и τ = 0 пачки из трех радиоимпульсов(М = 3).11. В чем причина неоднозначности измерений по дальности и скорости прииспользовании «пачечных» сигналов?Задача 1. РЛС излучает одиночные радиоимпульсы длительностью τ= 10 мкс. Определить потенциальную разрешающую способность по дальности и скорости, если длина волны λ = 10 см, изобразить сечения АКФ приτ = 0 и F = 0.Задача 2.

РЛС излучает колебания длиной волны λ = 20 cм и должнаобеспечить разрешающую способность по дальности 300 м. Как следует из- Радиолокационные системы. Учеб.260ГЛАВА 5 ОСНОВЫ СТАТИСТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ РАЗРЕШЕНИЯ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ5.2. АВТОКОРРЕЛЯЦИОННЫЕ ФУНКЦИИ КОГЕРЕНТНЫХ СИГНАЛОВ БЕЗ ВНУТРИИМПУЛЬСНОЙ МОДУЛЯЦИИменить длительность простого прямоугольного радиоимпульса, чтобы обеспечить разрешение по скорости δVr = 12 м/с?Задача 3. В РЛС используется ОПРИ и она обеспечивает разрешающую способность по дальности 150 м.

Как изменится мера разрешающейρспособности РЛС по дальности, если её отсчёт производить по уровню= 0,1 сечения ρ(τ, 0) двумерной АКФ простого прямоугольного радиоимпульса?Задача 4. В РЛС на частоте 10 ГГц используется сигнал в виде когерентной пачки из 120 импульсов? Длительность последних 10 мкс, периодследования 1 мс. Определить разрешающую способность по дальностиирадиальной скорости.Задача 5. Определить вид и параметры сигнала без внутриимпульсноймодуляции, обеспечивающего разрешение целей по дальности δr = 150 м искорости δV2 = 12 м/с. РЛС наблюдает цели на удалении rm = 150 кмиизлучает колебания с длиной волны λ = 20 см. Условие однозначности наблюдения по скорости выполняется.Задача 6.

В РЛС используется сигнал в виде когерентной пачки радиоимпульсов без внутриимпульсной модуляции. Длительность импульсов 0,5мкс, длительность пачки 1 мс, длина волны колебаний 3 см. Определить количество корреляционно-фильтровых каналов обработки, если интервал однозначного измерения скорости 1 000 м/с, максимальная дальность до целипревышает интервал однозначного измерения дальности.5.3. АВТОКОРРЕЛЯЦИОННЫЕ ФУНКЦИИ КОГЕРЕНТНЫХ СИГНАЛОВС ВНУТРИИМПУЛЬСНОЙ ЛИНЕЙНО-ЧАСТОТНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙИ ФАЗОВОЙ МАНИПУЛЯЦИЕЙСигналы с ЛЧМ являются наиболее распространенными сложнымисигналами, используемыми в радиолокации. Частотная модуляция дает возможность сжимать импульсы во времени, что повышает разрешающую способность РЛС по дальности. Предпочтение, отдаваемое ЛЧМ-сигналам, объясняется относительной простотой схем их формирования и обработки.В отличие от ЧМ-сигналов, относящихся к классу непрерывных сигналов, ФМ-сигналы дискретные, что несколько ограничивает возможностиформирования желаемой формы функции неопределенности.

Одной из причин значительного интереса, проявляемого в радиолокации к ФМ-сигналам, Радиолокационные системы. Учеб.261ГЛАВА 5 ОСНОВЫ СТАТИСТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ РАЗРЕШЕНИЯ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ5.3. АВТОКОРРЕЛЯЦИОННЫЕ ФУНКЦИИ КОГЕРЕНТНЫХ СИГНАЛОВявляется относительно равномерное распределение боковых лепестков АКФпри большом числе дискретов на всей плоскости τ, F.5.3.1. ВРЕМЯЧАСТОТНАЯ ФУНКЦИЯ РАССОГЛАСОВАНИЯ СИГНАЛОВ С ЛЧМ.ПРЕИМУЩЕСТВА ЛЧМ-СИГНАЛОВРассмотрим ЛЧМ-радиоимпульс с прямоугольной огибающей единичной амплитуды и линейно нарастающей частотой: jbt 2e ,U ( t ) =  0,τи2.τиt >2t ≤π∆f, где Δf – частотная девиация.τиСоответственно закон изменения частоты описывается соотношениемЗдесь b =f ( t ) = f0 +bπt = f0 +∆fτиtи имеет вид, показанный на рис. 5.17.f∆ff0-τи/2τи/2tРис. 5.17. Закон изменения частотыДля вычисления АКФ ЛЧМ-сигнала воспользуемся соотношением длядвумерной времячастотной функции рассогласования, в котором переменную S заменим на t.

Пределы интегрирования показаны на рис. 5.18. Радиолокационные системы. Учеб.262ГЛАВА 5 ОСНОВЫ СТАТИСТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ РАЗРЕШЕНИЯ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ5.3. АВТОКОРРЕЛЯЦИОННЫЕ ФУНКЦИИ КОГЕРЕНТНЫХ СИГНАЛОВU0U–ττи–τU(t)τиtτи–τtτРис. 5.18. Определение пределов интегрирования для вычисления АКФ ЛЧМ-сигналаТогда1F)ρ ( τ,=2Э∞∫ U ( t )U ( t − τ ) e*=dtj 2πFt−∞τ −τ21 иjbt 2 − jb( t − τ )= =eee j 2πFt dt∫τи 0τ −τ1 иjbt 2 − jbt 2 + jb 2 tτ − jbt 2 + j 2πFt= =edtτ и ∫01=τиτи − τ∫ej ( 2 bτ + 2πF )t=dt ⋅e jbτ20τ −τsin ( bτ + πF ) ( τ и − τ ) 1 иj 2( bτ + πF )t= =edt.+bFτ и ∫0τπτ() иТаким образом, данный радиоимпульс имеет следующую АКФ: τ  sin  π  F + ∆f  ( τ и − τ ) τи   , τ ≤τ ,иρ ( τ, F ) = τ π  F + ∆f  τ иτи τ > τи.0,(5.17)Сечения тела неопределенности плоскостью F = const и τ = const идиаграмма неопределенности показаны на рис.

5.19 а, б. Радиолокационные системы. Учеб.263ГЛАВА 5 ОСНОВЫ СТАТИСТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ РАЗРЕШЕНИЯ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ5.3. АВТОКОРРЕЛЯЦИОННЫЕ ФУНКЦИИ КОГЕРЕНТНЫХ СИГНАЛОВρρδFδττ=0F=00,6а)τF2/τи2/∆fρ = 0,5б)F∆fτИτ1/τИ2τИРис. 5.19. Сечения тела неопределенности ЛЧМ-сигналаплоскостью F = const и τ = const (а) и диаграмма неопределенности (б)Из анализа АКФ и ее сечений следует, что вершина АКФ вытянутавдоль линии, описываемой на плоскости τ, F уравнениемF= −∆fτ.τиОценим разрешающие способности. По времени запаздываниядальности(5.18)и11;=Π ∆fcδτc=δr =.22∆fδτ=Соответственно по частоте Доплера и скорости по уровню отсчета ρ(0,F) = 0,64δF =1,τиδVr=λλδF,=22τ иАнализ этих соотношений показывает, что в отличие от узкополосныхрадиоимпульсов разрешающие способности по дальности и скорости «развя Радиолокационные системы.

Учеб.264ГЛАВА 5 ОСНОВЫ СТАТИСТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ РАЗРЕШЕНИЯ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ5.3. АВТОКОРРЕЛЯЦИОННЫЕ ФУНКЦИИ КОГЕРЕНТНЫХ СИГНАЛОВзаны» и могут быть реализованы путем независимого выбора девиации частоты сигнала Δf и его длительности τи.Несмотря на схожесть значений δF для ЛЧМ-сигнала и простого радиоимпульса смысл их различен: для разрешения по частоте узкополосныхсигналов требуется неперекрытие их АЧС, широкополосные сигналы с перекрывающимися спектрами могут быть разрешены (рис.

5.20).FF1 / τи << ∆f = П1/τи = ПП = ∆fττРис. 5.20. Разрешение широкополосных сигналов с перекрывающимися спектрамиПри обработке ЛЧМ-сигналов в СФ происходит их сжатие, что характеризуется сечением ρ (τ,0).Скос диаграммы неопределенности ЛЧМ-радиоимпульса в координатах τ, F обусловливает неопределенность «дальность – скорость», проявляющуюся во времени смещениями сжатого импульса при частотной расстройке ΔF на время∆τ =±τи∆F ,∆f(5.19)df> 0 «пика частотнойdtdf< 0 . Поэтому при намодуляции», знак «+» – отрицательному наклонуdtЗнак «–» соответствует положительному наклонуличии двух сигналов, отличающихся по доплеровской частоте на величинуΔF и имеющих взаимное запаздывание ∆τ =−τи∆F , они становятся прак∆fтически не разрешимыми (при условии │Δ F│< Δ f).Для устранения неопределенности «дальность – скорость» могут использоваться, например, два ЛЧМ-радиоимпульса, имеющих противоположные законы изменения частоты, или один ЛЧМ-радиоимпульс с симметричным законом ее изменения. Радиолокационные системы.

Учеб.265ГЛАВА 5 ОСНОВЫ СТАТИСТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ РАЗРЕШЕНИЯ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ5.3. АВТОКОРРЕЛЯЦИОННЫЕ ФУНКЦИИ КОГЕРЕНТНЫХ СИГНАЛОВffmaxffmaxfminfmintτиτи/2tτиРис. 5.21. Пример устранения неопределенности «дальность – скорость»при использовании двух ЛЧМ-радиоимпульсов,имеющих противоположные законы изменения частотыТаким образом, применение линейной частотной модуляции позволяетполучить малые меры разрешения как по времени запаздывания (за счет увеличения девиации частоты), так и по частоте (посредством увеличениядлительности сигнала).5.3.2.

Характеристики

Список файлов книги