Radiolokacionnye_sistemy_SFU_elektronnyy _resurs (1021137), страница 44

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

Текст из файла (страница 44)

РЛС излучает семиэлементный ФКМ-радиоимпульс (кодБаркера), число дискрет n = 7, τ0 = 1 мкс, λ = 10 см. Определить разрешающую способность по скорости и дальности. Радиолокационные системы. Учеб.273ГЛАВА 5 ОСНОВЫ СТАТИСТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ РАЗРЕШЕНИЯ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ5.3. АВТОКОРРЕЛЯЦИОННЫЕ ФУНКЦИИ КОГЕРЕНТНЫХ СИГНАЛОВЗадача 5. РЛС излучает фазоманипулированные М-кодом (0, π) прямоугольные радиоимпульсы и обеспечивает разрешающую способность подальности δr = 150 м, скорости – δVr = 500 м/с.Определить из какого количества дискрет должен состоять ФМ-сигнал,какова длительность его начальной последовательности. Рассчитать уровеньостатков, полагая закон фазовой модуляции хаотическим, а n >> 1.

Длина волны λ ≈ 3,1 см.Задача 6. РЛС излучает фазоманипулированный кодом Баркера семиэлементный радиоимпульс с длительностью дискреты τ0 = 1 мкс. Определить,будут ли наблюдаться раздельно две цели (бомбардировщик и истребитель) сЭПР σ1 = 50 м2, σ2 = 1 м2, если расстояние между ними будет составлять:а) 300 м;б) 1 500 м.5.4. РАЗРЕШЕНИЕ ПО УГЛОВЫМ КООРДИНАТАМРазрешающая способность по угловым координатам является одной изважных ТТХ РЛС. Разрешающие способности РЛС по дальности и скоростиопределяются функцией рассогласования (АКФ) сигналов РЛС.

При использовании пространственно-временных сигналов и разделяющейся обработкефункция рассогласования также может быть представлена временной и пространственной составляющими. Поэтому для установления связи разрешающей способности с пространственными параметрами сигнала рассмотрим егопространственную функцию рассогласования (АКФ).В ряде задач, решаемых с помощью РЛС (распознавание, картографияи т. п.) возникает проблема радикального повышения разрешающей способности РЛС по угловым координатам.

Одним из эффективных путей ее решения является применение метода искусственного синтезирования апертуры, вчастности, в РЛС бокового обзора.5.4.1. ПРОСТРАНСТВЕННАЯ АКФРассмотрим прием сигнала решеткой, состоящей из М элементов.Во многих случаях пространственно-временной обработки сигнал можно представить в виде произведения пространственной x ( φ ) и скалярной временной x ( t ) компонент: Радиолокационные системы. Учеб.274ГЛАВА 5 ОСНОВЫ СТАТИСТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ РАЗРЕШЕНИЯ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ5.4. РАЗРЕШЕНИЕ ПО УГЛОВЫМ КООРДИНАТАМ x=tx( )  ( φ ) ⋅ x ( t ) ,(5.27)где ϕ – вектор пространственных параметров сигнала (распределение фазсигнала по АР).Соотношение (5.27), как было показано ранее, соответствует случаюпренебрежения запаздыванием комплексной огибающей сигнала на раскрывеантенной системы.Разделение обработки сигнала в соответствии с выражением (5.27) напространственную и временную позволяет раздельно получить функции рассогласования (АКФ) сигнала по пространственным и времячастотным параметрам, определяющие соответствующие разрешающие способности РЛС.В рассматриваемом случае АКФ пространственно-временного сигналатакже представима в виде произведения нормированных пространственнойρ пр (α 0 , α ) и временной ρ вр (α 0 , α ) АКФ:ρ ( α 0 ,α ) = ρ пр ( α 0 ,α ) ⋅ ρ вр ( α 0 ,α ) ,где α 0 , α – реальные и ожидаемые значения пространственно-временныхпараметров сигнала соответственно.АКФ ρ вр ( α 0 ,α ) для времячастотных параметров сигнала (F, τ) былаподробно изложена в подпараграфе 5.1.2.

Рассмотрим пространственнуюАКФ.Подставляя сигнал (5.27) в общее выражение для АКФ сигнала (5.26),после выделения функции ρ вр ( α 0 ,α ) , приходим к следующей пространственной АКФ сигнала:ρ пр ( α 0 ,α ) =x T ( α 0 ) ⋅ x ∗ ( α ).Tx ( α 0 ) ⋅ x ∗ ( α 0 ) ⋅ x T ( α ) ⋅ x ∗ ( α )Поскольку x T ( α 0 ) ⋅ x ∗ ( α 0 ) = x T ( α ) ⋅ x ∗ ( α ) = M – количество элементов АР, тоΜρ пр ( α 0 ,α ) =Σ хm ( α 0 ) ⋅ xm∗ ( α )m −1M.(5.28)Конкретизируем пространственную АКФ применительно к эквидистантной АР с шагом d и равномерным амплитудным распределением. Ан- Радиолокационные системы.

Учеб.275ГЛАВА 5 ОСНОВЫ СТАТИСТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ РАЗРЕШЕНИЯ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ5.4. РАЗРЕШЕНИЕ ПО УГЛОВЫМ КООРДИНАТАМтенная решетка согласуется с плоской волной, падающей под углом θнормали (рис. 5.28).δrMMδrmδr1θθθ0θ…m… 2d 1M…m…2к1Рис.

5.28. К определению пространственной АКФ эквидистантной антенной решеткиОжидаемый пространственный сигналфазовое распределение (АФР) запишем в виде(ожидаемоеамплитудно-e− jφ1⋅⋅⋅ x=( α ) x=(φ)e− jφm,⋅⋅⋅e− jφMгде ϕm – фаза, в которой примется сигнал m-м элементом АР.При нахождении цели на достаточно большом расстоянии можно полагать, что разность хода волны между первым и m-м элементом АР δrm =(m – 1)d·sinθ и соответственно, если ϕ1 = 0, разность фаз колебаний, принимаемых указанными элементами,∆φ = φ m =( m − 1)2πdsinθ .λТаким образом,=x ( α )=xm ( α )e−j2πd( m−1) sin θλ.(5.29)Если отраженная от цели волна приходит под углом θ0 к нормали, то Радиолокационные системы.

Учеб.276ГЛАВА 5 ОСНОВЫ СТАТИСТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ РАЗРЕШЕНИЯ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ5.4. РАЗРЕШЕНИЕ ПО УГЛОВЫМ КООРДИНАТАМ=x ( α0 )=xm ( α0 )−je2πd( m−1) sin θ0λ.(5.30)Подставлив выражения (5.29), (5.30) в (5.28), получим 2πdΣ exp − jm − 1) ( sinθ 0 − sinθ ) (m =1λ.ρ пр ( α 0 ,α ) =MΜСлагаемые под знаком суммы представляют собой геометрическуюпрогрессию.

Произведя суммирование, получим Mπdsin ( sinθ0 − sinθ ) λ.ρ=ρ=пр ( α 0 ,α )пр ( θ 0 ,θ ) πdMsin  ( sinθ 0 − sinθ )  λ(5.31)Полагая θ0 − θ << 1, выражение (5.31) можно упростить:θ +θθ −θπdπdπd=M( sinθ0 − sinθ ) M 2cos 0 sin 0 ≅ M ( θ0 − θ ) cosθ .λλ22λПри условии, что d ≈ λ, величина в квадратных скобках знаменателязначительно меньше единицы и тогда πsin  эф ( θ 0 − θ )  λ,ρ пр ( θ 0 ,θ ) =π  эф( θ0 − θ )λгде ℓэф = Мd·cosθ – эффективная длина антенны.Полученная АКФ ρпр (θ0 , θ) соответствует нормированной ДН по по-лю АР при равномерном амплитудном и линейном фазовом распределениитоков на апертуре (рис. 5.29). Радиолокационные системы.

Учеб.277ГЛАВА 5 ОСНОВЫ СТАТИСТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ РАЗРЕШЕНИЯ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ5.4. РАЗРЕШЕНИЕ ПО УГЛОВЫМ КООРДИНАТАМρ (θo, θ)ϕ1ϕ2λ 0 λ−эфэфΣ… …θo–θϕМРис. 5.29. Нормированная ДН по полю АР при равномерномамплитудном и линейном фазовом распределении токов на апертуреМера разрешающей способности по угловой координате определяетсякак ширина главного лепестка пространственной АКФ по уровню 0,5, т. е.δθ ≈λ1=,эф эф нгде эф н – эффективная нормированная длина антенны.Таким образом, пространственная АКФ позволяет оценить потенциальную разрешающую способность РЛС по угловым координатам, котораяопределяется эффективной нормированной длиной антенны.5.4.2.

РАДИОЛОКАТОРЫ С СИНТЕЗИРОВАННОЙ АПЕРТУРОЙРЛС используются для решения большого количества задач, в т. ч. идля картографирования земной поверхности. Обычно эта задача решаетсяРЛС бокового обзора, устанавливаемой на борту летательных аппаратов(ЛА). Обзор земной поверхности производится за счет перемещения ЛА,имеющего несканирующую антенну с широкой ДН в вертикальной плоскости и узкой в горизонтальной плоскости. Для повышения четкости изображения земной поверхности РЛС должна иметь высокую разрешающую способность по углу δθ и соответствующую ей линейную разрешающую способность δrθ = δθ·R на исследуемой поверхности, где R – расстояние от РЛС доразрешаемого элемента. Это возможно при достаточно большой величинеотношения L/λ раскрыва антенны L к длине волны λ. Однако уменьшениедлины волны возможно до определенных пределов (2÷3 см), а увеличениеразмеров антенны L связано с трудностями их размещения на борту воздушного судна.

При некогерентной обработке разрешающая способностьδθ = θ a =λ, где θа – ширина ДН антенны РЛС по уровню половинной мощL Радиолокационные системы. Учеб.278ГЛАВА 5 ОСНОВЫ СТАТИСТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ РАЗРЕШЕНИЯ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ5.4. РАЗРЕШЕНИЕ ПО УГЛОВЫМ КООРДИНАТАМности. Поэтому линейная разрешающая способность δrθ= θ a R=λ⋅ R >> LLухудшается прямо пропорционально увеличению дальности.Кардинальное решение задачи повышения разрешающей способностиРЛС бокового обзора состоит в переходе к когерентной обработке сигналов,позволяющей создавать искусственный раскрыв антенны – синтезированный,значительно превышающий физический раскрыв антенны L. Такая возможность появляется в связи с тем, что при облучении подстилающей поверхности колебаниями постоянной частоты принимаемый антенной отраженныйсигнал из-за движения ЛА является частотно-модулированным.

Этот сигналпри согласованной фильтрации может быть сжат, что и повышает разрешающую способность РЛС.Пусть ЛА движется параллельно прямой х со скоростью υ, ДНА является сектором шириной θа (рис. 5.30).υθaRR0х0хРис. 5.30. Траектория движения ЛА в продольном направленииРасстояние ЛА до точки х0 изменяется со временем по законуR = R02 + υ2 ( t0 − t ) ,2(5.32)где t0 – момент расположения ЛА на кратчайшем расстоянии R0 от точки х0.Разлагая (5.32) в ряд с учетом υ ( t0 − t ) << R0 , получаемR ≈ R 0 + ( υ2 2 R0 ) ( t0 − t ) .2(5.33)Если отражающий точечный объект находится в точке х0 и облучаетсяэлектромагнитным колебанием частоты f0, то фаза принимаемого антеннойсигнала изменяется по закону Радиолокационные системы.

Характеристики

Список файлов книги