Бакулев П.А. Радиолокационные системы (2015) (1151781), страница 51

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

Текст из файла (страница 51)

Принципы обработки сигналов в РСАПри любом виде обработки необходимо запоминание кадра ин­формации о сигналах целей. Размеры кадра задаются по азимуту эффек­тивным значением синтезируемой апертуры L3ф и по дальности Rmax(рис. 14.7, а).Рис. 14.7. Запоминаемый кадр местности (л); диаграммы записи (б)и считывания (в) сигналовПоскольку принимаемые при каждом положении антенны сигналыпоступают на вход приемника с просматриваемой дистанции последо­вательно во времени, записываются они также последовательно в каж­дый N + 1 азимутальный канал, что условно показано стрелками нарис.

14.7, б. При этом формируется соответствующий участку местно­сти кадр изображения с размерами jc k и RK. Получить информацию обугловом положении цели, т.е. о координате х, при синтезировании апер­туры можно только при анализе отраженных от этой цели сигналов, за­писанных на интервале синтезирования /,эф. Поэтому информация с уст­ройства записи считывается последовательно в каждом из п каналовдальности (рис. 14.7, в).346Сигнал, обрабатываемый в РСАПусть радиолокатор работает в импульсном режиме. Тогда за пе­риод повторения Тп антенна смещается на отрезок А = VTn (рис.

14.8).Рис. 14.8. Кинематика взаимного смещения РЛ и точечной целиДля исключения пропуска цели при таком смещении антенны по­требуем чтобы А < da на рис. 14.8. При этом формируется соответст­вующий участку местности кадр изображения с размерами хк и RK. По­лучить информацию об угловом положении цели, т.е. о координате х,при синтезировании апертуры можно только при анализе отраженныхот этой цели сигналов, записанных на интервале синтезирования L эф.Поэтому информация с устройства записи считывается последовательнов каждом из п каналов дальности (см.

рис. 14.7, а). Допустим, что РЛ не­подвижен, а цель движется относительно него с той же скоростью V(рис. 14.9, а). Начиная отсчет времени с момента прохода целью (точкаМ) середины апертуры (/ = 0) и считая R0 » V t , имеем sin a ^ a = Vt/R^ ,a Vr = V sin a .а)б)в)Рис. 14.9. Схема формирования вектора радиальной скорости (я);характер изменения доплеровской частоты (б) и фазы (в)сигнала при пролете целиПри проходе цели через диаграмму направленности доплеровскийсдвиг частоты (рис.

14.9, 6) и фаза (рис. 14.9, в) изменяется по законам:F /t) = - 2 ! f = -2V 2t(AR0r , = at,Я(14.2)347t= J 2лFa(t)dt = - 2 я-К2/ 2 (АДоГ ' = bt2 .(14 .3 )ООтметим, что коэффициенты а и б при Я и V, постоянных в поле­те, зависят от R и , следовательно, обработка сигналов многоканальнапо дальности.Комплексную амплитуду отраженных сигналов при синтезирова­нии апертуры можно представить в видеqгдеU m( t ) = U 0G 2( V t / Ло);<Р ( 1)=- 2лУ 211Кщ).Здесь и далее огибаю­щая сигнала выражена через ДНА реальной антенны G(a) и значениеамплитуды сигнала равно U0 при а = 0 .В импульсном радиолокаторе сигнал приходит в дискретные мо­менты времени, поэтому t = t{= iTn . Тогда(14 .4 )Дискретные составляющие сигнала (14.4) необходимо запомнитьна интервале времени NTn , где N = L ^ j А .Однозначность отсчета дальности и продольного смещения Ах = VTn2(азимута) обеспечивается выбором периода повторения —j>д< Тп < — .Алгоритмы обработки сигнала в САДля оптимальной обработки сигнала (14.4) необходим фильтр симпульсной переходной характеристикой(14.5)илтгде(14.6)(' =3480 , + 1, ± 2, .

. . . ±N12.Устройство обработки сигналов с таким фильтром будет опти­мальным только для дальности Rq . Это обстоятельство объясняет на­звание фокусированный РСЛ: радиолокатор оказывается «сфокусиро­ванным» на данную дальность. Кроме того, фильтр является оптималь­ным только при определенной скорости носителя радиолокатора.Оптимальное устройство обработки сигналов при синтезированииапертуры состоит (рис. 14.10) из фильтра СФЬ согласованного с оди­ночным импульсом, устройства запоминания сигналов на N периодовповторения, весовых усилителей с коэффициентами усиления W( , фа­зовращателей (р{ и сумматора сигналов. При нефокусированной обра­ботке, которая не является оптимальной, фазовращатели отсутствуют.Следует учитывать, что W) и (pt зависят оти система обработки мно­гоканальна по дальности с числом каналов п = Rq^ / S R .Таким образом, алгоритм фокусированной обработки имеет видб)а)Рис.

14.10. Коэффициенты усиления и фазовые сдвиги в фазовращателях (а);структура устройства оптимальной обработки сигнала в РЛ с СА (б)(У-D^Ф = Еk=\Z^ 0 Ж ,е х р { № ,Ь(14.7)/= -(Л М ]2а нефокусированной(у- d^Н ф =1Е(14.8)*=1 .= - ( Л М )‘2Увеличение разрешающей способности 8L в тангенциальном на­правлении наталкивается на такие ограничения как траекторные и аппа349ратурные дестабилизирующие факторы, которые приводят к отклоне­нию фазы траекторного сигнала от квадратической аппроксимации.Цифровая обработка сигналов РСАПри аналоговой обработке в РСА с использованием фотопленкиинформация извлекается с большим запаздыванием относительно мо­мента записи.Цифровая обработка сигналов в РСА позволяет получать карто­графическую информацию в реальном масштабе времени, если обеспе­чиваются требуемые быстродействие и объем памяти специализирован­ного вычислителя (процессора).Рис.

14.11. Схема устройства цифровой обработки сигналов РСА (а)и ОЗУ с порядком записи и считывания информации (б)Схема устройства цифровой обработки сигналов РСАС помощью АЦП (рис. 14.11) сигналы фазовых детекторов двухквадратурных каналов преобразуются в цифровой код и подаются вОЗУ, состоящие из N + 1 азимутальных каналов и п каналов дальности.Кодированные сигналы в каждый период повторения записываются всоответствующий азимутальный канал, имеющий п ячеек дальности(см. рис.

14.7). Поэтому в каждой ячейке дальности содержится инфор­мация о сигнале, отраженном от цели, находящейся на данном расстоя­нии и наблюдаемой под определенным азимутальным углом к направ­лению полета. Содержимое ОЗУ считывается с некоторой задержкойотносительно момента записи. При этом в каждом периоде повторениясигнал снимается поочередно с каждого канала дальности, образованно­го определенными ячейками дальности азимутальных каналов. Такойсигнал содержит информацию об изменении отраженного сигнала огцели на дальности R при движении ЛА на интервале синтезированияЬЭф. Сигналы с ОЗУ обрабатываются процессором П, реализующим ал­горитм (14.7) при фокусированной обработке или (14.8) при нефокусированной. Весовые коэффициенты W, и фазовые сдвиги <р{ вводит вы350числитель опорной функции ВОФ, который вырабатывает сигнал, пред­ставляющий собой аналог импульсной переходной характеристики //(/).Устройства фокусированной обработкиФокусированная обработка сигнала требует умножения сигналакаждого канала дальности на зависящую от дальности функцию H(R0).Для этого с помощью вычислителя опорной функции ВОФ формируетсясигнал, описываемый выражением (14.7), который перемножается ссигналом ОЗУ.

После умножения производится суммирование сигналовс данной дальности по всем азимутальным ячейкам, в результате обра­зуются сигналы Х( и Yiy соответствующие корреляционным интеграламквадратурных каналов. Выходной сигнал процессора представляет со­бой корень квадратный из суммы квадратовиYКомпенсирующий сдвиг фазы ^ (14.7) можно ввести, изменив ор­тогональные проекции вектора сигнала. Это достигается изменениемсоставляющих сигнала в квадратурных каналах.

В самом деле, еслинужно ввести фазовую поправку у/, а вектор сигнала U\ имеет квадра­турные составляющие Х х = Umco s^ и Yx=Umsin <р( , то новый фазовыйугол, очевидно, будет <pi+\ = (р(+ у/или (pi = qh+ у/. При этом квадратур­ные составляющие вычисляются по формулам:Х 2 = Umcos(^ +y/) =Umcos q\ cos у/-U msin q\ sin у/ = X l cos у/ - Yxsin у/,Y2 = sin(^>, + y/) = Umsin cos у/ + Umcos q\ sin у/ = Yxcos у/ + X xsin у/.Следовательно, алгоритм ввода компенсирующего сдвига фазы фпутем изменения ортогональных составляющих сигнала Х\ и Y\ получа-Рис. 14.12.

Структура одного канала дальностипри фокусированной обработке информации в процессоре РСА351Х 2 = Х хcos у/ - У, sin у/ , Y2 = У, c o s у/ + Х 2sin ^ .Таким образом, ввод поправки сводится к формированию состав­ляющих Х2, Y2 после сложения и вычитания квадратурных взвешенных свесами cos у/и sin у/ составляющих Х\ и Y\. Значение у/, следовательно, ивеса cos у/ и sin у/ по азимутальным ячейкам изменяются в соответствиис соотношением (14.4) и рис.

14.9, г для различных каналов дальности,так как ^зависит от R0.В каждом периоде повторения в любом канале дальности (рис.14.12) формируется сумма сигналов с А + 1 азимутальных ячеек каждо­го квадратурного канала. Выходы каналов дальности объединяютсякоммутатором.Требования к устройствам цифровой обработкисигналов PC А.Пусть задано значение 81 = 3 м т расстоянии R0= 80 км.

Характеристики

Список файлов книги