Бакулев П.А. Радиолокационные системы (2015) (1151781), страница 52
Текст из файла (страница 52)
Для этогопри Я = 3 см требуется сформировать искусственный раскрыв (апертуру) размером L = R0<pc = RqAJ81 = 800 и. При скорости движения носителя радиолокатора 400 м/с время запоминания сигнала t = L/V = 2 с. При8R = 81 и Rmax = R0 = 80 км число каналов дальности равно п = RmzJ5l == 1,25-104. Число суммируемых сигналов равно числу отраженных импульсов за время запоминания и при Fn = 1000 Гц составляет 2000. Еслидинамический диапазон системы обработки 10 2, то необходим объемпамяти около 1 03 двоичных единиц.Быстродействие системы обработки должно быть достаточным дляполучения радиолокационного изображения в реальном масштабе времени.
При нефокусированной обработке в каждом канале дальности заТп должны выполняться одна операция сложения (прибавляется очередной отраженный импульс) и одна операция вычитания (устраняетсяпервый из накапливаемых импульсоь). Скорость обработки при этомсоставляет 2nFn = 107 операций/с. При фокусированной обработке сложению сигналов предшествует введение компенсирующего сдвига фаз,что увеличивает требуемое быстродействие до 1 0 9—1 0 10 операций/с.Таким образом, цифровые устройства требуют элементной базы созначительным быстродействием и и:пользования сложных аналогоцифровых и цифро-аналоговых преобразований, что приводит к ростустоимости, размеров и массы устройств.Схема устройства на приборах с зарядовой связьюПриборы с зарядовой связью (ПЗС) перспективны для обработкисигналов в PC А, поскольку в них необходима только дискретизациясигнала по времени, а АЦП не требуется, что существенно упрощаетпостроение устройства обработки и снижает требования к быстродействию и объему памяти.
При использовании ПЗС для обработки сигналов352PC А (рис. 14.13) сигнал после фазового детектора квадратурных каналов дискретизируется по времени дискретизатором (Дек) и превращается в последовательность примыкающих друг к другу видеоимпульсов сизменяющейся амплитудой.Рис. 14.13.
Схема одного квадратурного канала обработки на ПЗСЭти видеоимпульсы запоминаются в ячейках ОЗУ на ПЗС периодза периодом в течение (У+1)ГП. Считывание информации производится с одинаковых ячеекдальности ОЗУ на ПЗС, т. е. по азимуту. Самаобработка амплитуд видеоимпульсов реализуется в аналоговом виде в процессоре на ПЗС(ППЗС) и может заключаться в простом суммировании сигналов азимутальных ячеек ОЗУ принефокусированной обработке или в суммировании взвешенных сигналов квадратурных каналовпри фокусированной.
Управление устройством Рис. 14.14. Изображение гористой местностиосуществляется тактовыми импульсами (ТИ). Сна экране индикаторавыхода процессора аналоговый сигнал сразу мо (монитора) РЛС с САжет подаваться на индикатор для отображенияинформации.В литературе приводятся следующие данные о характеристикахРЛС с СА[13]:Тип РЛСТип Л АAN/APG-181В-2$,м1AN/APY-1В-707«AWACS»3ИМАРКТУ-1344-25КОМПАКТ-100ПроизвольныйЛА1,5Вид изображения местности на экране индикатора БРЛС в режимефокусированного синтезирования апертуры с цифровой обработкойсигналов в реальном масштабе времени показан на рис. 14.14.Контрольные вопросы14.1.
Для решения какой задачи используются радиолокаторы с синтезированной апертурой?14.2. Поясните принцип синтезирования апертуры.14.3. Поясните принцип обработки сигналов в СА.14.4. В чем преимущество цифровой обработки сигналов перед аналоговой?14.5. Поясните схему устройства цифровой обработки сигналов PC А.14.6. В чем преимущество приборов ПЗС перед приборами цифровой обработкой сигналов?353Типовая задачаИмпульсная РЛС с СА просматривает участок месзности вдоль трассыполета в пределах до 60 км. Полет проходит со скоростью V = 800 км/ч,длина волны X = 3 см, диаметр антенны РЛС равен d&= 90 см , длительность импульса ги =0,1 мкс. Обработка информации производится наборту самолета в реальном времени с использованием фокусирования ицифровой техники. Определите число ячеек памяти 0$У N и время памятиVРешение: Находим ширину ДНА антенны, установленной на самолете<Р*— = 1/30 рад.
Зная максимальное расстояние, определяем длину синтезированной апертуры L = 2/^ ^ tg ^ - = 8ем .Тогда число элементов разрешенияпо углу (азимуту) будет п =— = — = 8S88. Найдем разрешающую способность81d*по дальности 8R = —- = 15 м.2Число элементов разрешения по дальности равно т = ^ 0т= 4 1 9 3.Следовательно, число ячеек памяти ОЗУ N= п т * 36 106. Вреия памяти определяется временем записи информации в ОЗУ и равно гп = Ы V ==36 с.О твет: А/ = 36 106; г =36с.Задачи для самостоятельного решения14Л . Импульсная РЛС с фокусирован юй СА обеспечивает тангенциальнуюразрешающую способность 81 = 3 м . Найдите размер апертуры реальнойантенны РЛС.О твет: /а = 6 м.14..2. Импульсная РЛС С А, сфокусированная на дальность /?0 =20км , имееттангенциальную разрешающую способность 81 = 1м . Какова частота повторения импульсов Fn и апертура антенны РЛС на самолете, если скорость самолета V - 900 км/ч.О твет: Fn = 1 кГц; /а = 2 м.В [19] приведены типовые задачи и задачи для самостоятельного решения по данному разделу.Материал главы закрепляется выполтнием лабораторной работы «Исследованиерадиолокатора с синтезированной апертурой» [18].354Глава 15Вторичная обработкарадиолокационнойинформации15.1.
Определение траектории целейДля управления объектами необходимо определить траекторию ипараметры их движения (координаты и полный вектор скорости). Примером может служить управление воздушным движением самолетов.Отнесение отметок разных обзоров (сканов) при просмотре зоныобзора РЛС к единой траектории (объединение отметок в траектории) ифильтрация (сглаживание) отметок производятся в процессе вторичнойобработки радиолокационной информации.Рис.
15.1. Обнаружение и сопровождение траекторииОпределение траектории ЛА снижает вероятность ложной тревоги,так как отбраковываются и исключаются из дальнейшей обработки отметки, не появляющиеся на следующих обзорах. В многопозиционнойрадиолокации при прокладке траекторий возможно объединение информации от нескольких РЛС. Обнаружение и сопровождение траекторий обычно осуществляется с использованием ЦВМ.Один из возможных способов обнаружения траектории цели поданным обзорной РЛС представлен на рис. 15.1, где схематично показана часть зоны обзора, ограниченная по дальности расстоянием Rmax.
Впределах зоны имеются отметки (целей) истинные, изображенные зачерненными кружками, и ложные, изображенные пустыми кружками.Окружности с изменяющимися радиусами, в которых заключены отметки, являются математическими стробами-селекторами (SMi)9 а усеченные сектора (показан один) - физическими стробами-селекторами(5ф;).
Пунктирными и сплошными линиями показано перемещение отметок.Обнаружение и сопровождение траекторииРезультатами первичной обработки информации за один обзорГобз являются отметками целей. Они задаются точками в пространствес координатами R , а , /? или х, у, z. Прокладываемые по этим точкам траектории оказываются истинными или ложными. Это объясняется погрешностями оценки координат, неточностью предсказания перемещения цели (экстраполяции), наличием шумов и помех и динамическимипогрешностями при сложных траекториях целей.Качественными показателями сопровождения могут служить вероятности обнаружения истинной D и ложной F траекторий, среднее время обнаружения истинной rj и ложной т0 траекторий и среднее числоN , передаваемых на сопровождение ложных траекторий.Отметкунеобходимо принять за исходнуюточку траектории новой цели.
При известных минимальной и максимальной скорости движения цели ( Vmm<-» Kmax) можно очертить предполагаемые границы области, в которую переместится отметка цели в следующем обзоре.Эти границы условно представляются в виде двух окружностей:меньшей с радиусом Rm[n = VminTo63 и большей с радиусом Rmax = VmaxT0&i.Операция формирования областей S называется стробированием, а самиобласти - стробами.
Физический строб формируется селекторным импульсом (строб импульсом) Uc = к SR и азимутальным стробом За( пфъ). Математический строб SM\ = S\ может быть любой формы (нарис. 15.1 - круг).356В строб S I может попасть не одна, а несколько отметок. Каждую изних можно принять за начало траектории. По двум отметкам в стробе задва последовательных обзора можно вычислить скорость и направлениедвижения каждой цели и рассчитать положение отметки на следующий(третий) обзор, а также размеры строба S2.По расстоянию между отметками R l2 можно определить среднююскорость Уср = Л^/Гобз, а положение отметки экстраполировать по формуле /?2з = УсрГо6,.Операция расчета начальных значений параметров (скорости, направления движения) называется оценкой этих значений, а операциярасчета возможного положения отметки на следующий обзор - экстраполяцией (предсказанием).Вокруг экстраполированных отметок (на рис.
15-1 обозначенытреугольниками) вновь образуются круговые стробы S,, размеры которых определяют, исходя из возможных ошибок предсказания и формирования отметок. При сопровождении траектории маневрирующегообъекта размеры стробов должны рассчитываться с учетом сложностивозможного маневра цели. Если в какой-либо строб .S\ в третьем обзорепопала отметка (зачерненный кружок), то она считается принадлежащейобнаруживаемой траектории и эта траектория продолжается. При попадании отметок в к стробов подряд принимается решение об обнаружении траектории, и она передается на сопровождение (критерий «к изп»).В процессе обнаружения траектории выполняются операции стробирования, проверка критерия обнаружения, оценка начальных значений и экстраполяция параметров траектории - завязка траектории.Отнесение отметок к прокладываемой траектории называют сопровождением траектории.В строб сопровождения могут попасть несколько истинных и ложных отметок. Для продолжения траектории желательно выбрать толькоодну отметку.
Когда в стробе нет ни одной отметки, например в стробеS5, то целесообразно принять точку экстраполяции за истинную отметкуи считать ее продолжением траектории.Операция расчета начальных значений параметров (скорости, направления движения) называется оценкой этих значений, а операциярасчета возможного положения отметки на следующий обзор - экстраполяцией (предсказанием).15.2. Автоматическое обнаружение (автозахват)траектории целейНа рис. 15.2 приведена структура устройства для автоматическогообнаружения и сопровождения цели. Из устройства п е р в и ч н о й обработ357Рис. 15.2. Процедура вторичной обработке информации в РЛСки информации в буферную память ЭВМ вторичной обработки посту/пают отметки 0Д /?ц,й ц, Д ,г * ).
Каждая j -я отмотка содержит координааты обнаруженной цели: дальность Д , азимут а ц, угол моста Д , отнегсенные ко времени обнаружения tk = 1сТобл, к = 0, 1,2, ... в двоичном ко>де. После считывания из буферной памяти отметки поступают в бловкстробирования, где производится отбор отметок, попадающих в зад ан ный строб.При физическом стробировании стробируются выходные сигнальыРЛС в устройствах совпадения, при математическом стробирование про>изводится в ячейках блока памяти ЭВМ выделением ряда ячеек.
Положе-?ние и размеры строба определяются в процессе автосопровождения.Траектории начинаются с местоположения первого строба. Сопро->вождаемая цель - материальный объект (ЛА) с ограниченными возмож-сностями маневра, поэтомуv min —< vтц —< Vшах »1< а„В блоке выбора (селекции) отметок отбирается одна из множествампопавших в строб. В условиях большой плотности отметок селекция неепроизводится, а траектория продолжается по каждой отметке, находящейся в стробе, а также по экстраполированным отметкам, число налблюдаемых траекторий резко увеличивается, что предъявляет повышенные требования к объему памяти и быстродействию ЭВМ.358Координаты отобранной отметки поступают в блок экстраполяции,где вычисляются упрежденные на период обзора координаты центрастроба, а также в блок сглаживания, с выхода которого поступают сглаженные параметры движения сопровождаемой цели. В блоке обнаружения и сброса траектории в соответствии с заданными статистическимикритериями выносятся решения о захвате или сбросе отметки с сопровождения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
