Бакулев П.А. Радиолокационные системы (2015) (1151781), страница 29
Текст из файла (страница 29)
Синфазная ус и квадратурная у квсоставляющие yk = уск + уКвк =ук + jy k = У| + jy 2 . Квадратурные составляющие входной реализации взаимно независимы и ортогональны, поэтому плотность распределения вероятностей можно записать в видепроизведения синфазной и квадратурной плотностей вероятностей:IV(у / © = 0) = W(yx/ 0 = 0)W(y2 / 0 = 0),W ( y / 0 = 1) = W(yl / 0 = lW (y 2 / 0 = 1).Как и ранее, находим логарифм отношения правдоподобия и получаемZ = 1пЛ(у) = yjQ ucl - | и ст,(?кС| + ylQuc l- L j 2Quc21 С.Поскольку второе и четвертое слагаемое содержат известные величины (матрицу, обратную корреляционной, и сигналы), их можно вычислить и добавить к порогу С.
ТогдаZ = 1пЛ(у) = у1Qucl +y 2Quc21 Мпор.Факторизуем обратную корреляционной матрицу Q, т.е. представимее произведением верхней и нижней треугольных матриц Q = Q AHQAB ,где <2ДН- нижняя треугольная матрица, QAB - верхняя треугольнаяматрица, причем QAB = Q AH . ТогдаH /QahKQ abUc)! t v(7.3)Для квадратурного представления входных выборокz -u ft. +u te ,где U[ = u [ Q ^ , U [= u jQ ^ B, u*,= Q ^2uci.
“ c2 = Q L 4 2 Выражения (7.1) - (7.3) являются алгоритмами оптимальной обработки сигнала с полностью известными параметрами при наличии коррелированной помехи. При обработке выборки сначала пропускают через обеляющий фильтр (Об.Ф), импульсная характеристика которогореализует матрицу QAH , где они декоррелируются (обеляются), затемосуществляется согласованная фильтрация в оптимальном фильтре, укоторого импульсная характеристика реализует матрицу QAB.В зависимости от того, как проводится накопление импульсов пачки: когерентно с учетом доплеровской поправки на частоту или некоге190рентно, т.е.
без учета этой поправки, накопитель оптимального фильтра(ОФ) может выполняться в виде гребенчатого фильтра с полосами прозрачности, соизмеримыми с Fu или в виде набора (гребенки) узкополосных фильтров с полосами прозрачности А/ф =S f Jl ={2/A)Svr , где Svr разрешающая способность по скорости.На рис.7.2 приведена обобщенная схема оптимального обнаружителя.б)Рис. 7.2. Схема оптимального обнаружителя сигналовна фоне коррелированной (пассивной) помехи (а)и примерный порядок включения оптимального и обеляющего фильтров (б)Поскольку предполагается, что фильтрация осуществляется линейными фильтрами, порядок включения их произволен и определяетсясоображениями простоты и удобства технической реализации.
Поэтомуоптимальный фильтр (ОФ,) для одиночного импульса чаще всего включают в приемный тракт до детектора (Д). Обеляющий фильтр выполняют в виде гребенчатого фильтра (ГФ) и совместно с накопителем (Нак)ставят после детектора. ГФ обычно осуществляют в виде режекторногогребенчатого фильтра РФ. ГФ и Нак осуществляют междупериоднуюобработку (рис.7.3).Рис.
7.3. Структура обработки при обнаружении сигналана фоне коррелированных помехПредварительно сигналы из аналоговой формы переводят в цифровую с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП) и междупериодную обработку проводят в цифровом процессоре. На выходе обнаружителя стоит пороговое устройство (ПУ). Для обнаружения целейна фоне пассивных помех используется то обстоятельство, что несущаячастота полезных сигналов, отраженных от представляющих интересдвижущихся целей (самолеты, вертолеты, наземные транспортные средства, корабли и т.п.), поступающих на вход приемника радиолокатора,изменяется на величину доплеровского сдвига. Специфика обнаружителей движущихся целей (ОДЦ) заключается в технической реализацииустройств обеления помехи. Трудности создания этих устройств привели191к замене их устройствами подавления или режекции.
Структура устройства подавления определяется, в основном, режимом работы радиолокатора, его построением и видом излучения (непрерывное излучение либоимпульсное). Кроме того, построение РЛС с ОДЦ зависит от того, когерентны или некогерентны сигналы при обработке.7.4. РЛС обнаружения движущихся целей(РЛС с ОДЦ)РЛС с ОДЦ при непрерывном излученииВ простейшем устройстве ОДЦ, работающем в режиме непрерывного излучения когерентного сигнала (рис.
7.4), антенна A i излучает вырабатываемый ГРЧ непрерывный немодулированный сигналu(t) = Um] cos ад = Um] cos(co0t + ад,,),где Uml9 ад, щ и ад01 - соответственно амплитуда, фаза, круговая частота и начальная фаза сигнала.Рис. 7.4. Схема простейшего ОДЦпри непрерывном излучении когерентного сигналаОтраженный сигнал с учетом запаздывания и ослабления можнопредставить в видеМ О = Um2 C0S<Р2 = Um2 COS[«0(? ~t R) + <pm],где Um2 < UmX tR = — - время запаздывания. Попадая на входной кон’стур элемента сравнения сигналов, смесителя или детектора, отраженныйu2(t) и опорный ux{t) сигналы создают биения с амплитудой (рис.7.5, д):=^ , +U;,2 + 2UmiUm2C0M<pl -<p2)и фазой(fc = arctang192' U?n\sin<Р\ + sinU „2q>2 Лки пЛCOS(p\+Umlcos<p2yОбозначим (Р\-<р2 =<Рь и учтем, что Um[ > Um2. Тогдаи т1= ия1 1+ ^ cos <рАи.ml= Uml + U m2 COS <РА ,(7.4)где <р&= co0tR.Амплитуда биений UтЪ (7.4) выделяется на нагрузке элементасравнения сигналов.
При отражении сигнала от неподвижной цели12 cOnRt R = const., поэтому разность фаз= — — = const., а напряжение UmZспостоянно (рис. 7.5, б).Если цель движется и ее дальность меняется, например, по законуR (t) = R q + R '(t) = Rq + vrt , то разность фаз опорного и принятого сигналов записывается так:= <Рй+Здесь <р0 =с•щ - начальная фаза; Пд =ссо0 - доплеровский сдвигчастоты несущих колебаний, что приводит к изменению Uml.Рис. 7.5. Векторная диаграмма сигналов на входе элемента сравнения (а),векторные диаграммы и вид сигналов при неподвижной (б)и движущейся (в) целяхИз сравнения рис.
7.5, б и в видно, что при неподвижной цели навыходе смесителя или детектора образуется постоянное напряжение, апри движении цели выходное напряжение является гармоническим скруговой частотой, равной Пд . Постоянная составляющая напряженияс выхода детектора не проходит через фильтр доплеровских частот(ФДЧ), который пропускает все гармонические составляющие в диапазоне заданных доплеровских частот Famin ... / ^ max (рис. 7.6).На индикаторе можно обнаружить пришедшие сигналы и измеритьVr. Для измерения не только радиальной скорости, но и дальности цели193необходимо модулировать зондирующий сигнш по какому-либо параметру.
Наиболее распространена импульсная модуляция амплитудысигнала.Сущность когерентных методов обнаружения движущихся целейпри импульсном излучении сводится к сравнению (на когерентном, фазовом или синхронном детекторе) когерентных опорного и отраженногосигналов. Изменение фазовых соотношений этих сигналов при движении цели является принципиальной основой ОЩ .Рис. 7.6.
Спектры сигналов в характерных тошах схемы на рис. 7.5Когерентно-импульсные РЛСВ когерентно-импульсном радиолокаторе (эис. 7.7, а), в отличие отрадиолокатора с непрерывным излучением сигнала, используется однаантенна А с переключателем прием-передача (ППП) и когерентный гетеродин (КГ). Этот гетеродин необходим для оормирования опорногонепрерывного сигнала при воздействии на нею импульсного сигналаГРЧ.Когерентность сигналов ГРЧ и КГ обеспечивает фазовая синхронизация (фазирование) колебаний КГ импульсши ГРЧ, большими поамплитуде (рис. 7.7, б).При анализе работы когерентно-импульсных РЛС необходимоучитывать следующие особенности ОДЦ по сражению с ОДЦ в режименепрерывного излучения:- импульсный характер отраженного сигнала u2(t) —>u2(t-n T n) ,где п = 1,2,...;- формирование опорного сигнала когерентным гетеродином—>UткГcos фкг;194Рис.
7.7. Схема когерентно-импульсного радиолокатора (а)и напряжение в характерных точках этой схемы (б):1 - фазирование ГРЧ; 2 - свободные колебания- образование биения только при наличии отраженных импульсов,т.е. в интервалы времени пТп + tR <t<nTu + + ги и отсутствие биенийна отрезках времени пТп + tR + ги < t < пТп + tR .В соответствии с этими особенностями изменяются векторныедиаграммы и характер сигнала биений на нагрузке элемента сравнениясигналов (рис. 7.8).При неподвижной цели выходные сигналы представляют собойимпульсы с неизменной амплитудой, а при движении ее - импульсы,модулированные по амплитуде.Анализ рис.
7.9 показывает, что для выделения сигналов движущейся цели из смеси с коррелированной пассивной помехой необходимо подавить на выходе фазового или когерентного детектора все сигналы, не изменяющиеся по амплитуде при переходе от одного периода повторения к другому (междупериодная обработка). С учетом различийспектрального состава таких сигналов следует с помощью режекторных(обеляющих) гребенчатых фильтров (РГФ) подавить все компонентыспектра, кратные частоте повторения Fn .Методы создания когерентного опорного сигналав РЛС с ОДЦОдной из основных проблем ОДЦ в когерентно-импульсных радиолокаторах является создание когерентного опорного сигнала для срав195б)Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
