Казаринов Ю.М. Радиотехнические системы. Под ред. Ю.М.Казаринова (2008) (1151786), страница 39
Текст из файла (страница 39)
В цифровом виде формирование многолучевой ДН ФАР эквивалентноДПФ от сигналов отдельных приемных каналов (элементов ФАР). Для ускорения вычислений в процессоре пространственной обработки сигналов ФАР целесообразно применять быстрые алгоритмы преобразования Фурье (БПФ). Цифровые технологии формирования характеристик направленности позволяют применять различные алгоритмы пространственной обработки, в том числе адаптивные к помеховой обстановке и обеспечивающие высокое угловое разрешение. Обзор пространства в мпогопозиппоппых РЛС. Зона обзора системы„состоящей из нескольких независимых РЛС, определяется их расположением и сектором обзора каждой из них.
Так, например, три независимых РЛС кругового обзора дают в совокупности зону обзора в горизонтальной плоскости, представляющую площадь трех пересекающихся окружностей с радиусами, равными дальности действия соответствующих РЛС. По углу места сектор обзора определяется шириной ДНА РЛС в вертикальной плоскости. Сложнее построить зону обзора МПРЛС, состоящей из трех бистатических РЛС (2(. Построим зону обзора бистатической РЛС (БРЛС), состоящей из передатчика в точке А и приемника в точке 8 на расстоянии базы Ы (рис.
5.6). Если расстояние от передатчика до точки М на границе зоны обзора обозначить Рх, а от приемника— Рис. 5.6. Зона обзора бистатической РЛС 199 Рис. 5.7. Зона обзора МПРЛС, состоящей из трех БРЛС Ра, то при нормировке этих расстояний к значению И/2 нормированные координаты точки Мх„ и у„связываются уравнением (х~ + у2 э 1) — 4х„' = = С4. Для получения сплошной зоны обзора в виде эллипса величина С должна превышать 2, что гарантируется, если база системы выбирается из соотношения с( <,~Р„З,. Таким образом, результирующая зона обзора МПРЛС, состоящей из передатчика в точке А и приемников в точках В, С и Р, будет плошадью, ограниченной тремя пересекающимися эллипсами, представляющими зоны обзора трех бистатических систем (рис.
5.7). Вообще даже для простой бистатической системы зоны обзора могут быть разнообразными в зависимости от поставленных задач н времени обзора заданной области пространства. При этом может быть использован параллельный обзор с многолучевыми ДНА с различной шириной и формой ДН антенных устройств, входящих в МПРЛС. Таким образом, построение зоны обзора МПРЛС много сложнее, чем в случае однопозиционных РЛС, и определяется конкретными задачами, решаемыми системой.
Существует много видов многопозиционных систем и не только систем радиолокации, использующих принципы отражения и переизлучения сигналов. К многопозиционным относятся системы радионавигации с опорными станциями наземного или космического (на ИСЗ) базирования. В радиоастрономии применение разнесенных радио- астрономических станций позволяет радикально повысить точность измерения координат и разрешающую способность космических источников излучения в диапазоне радиоволн. В системах мобильной связи используется сеть базовых станций, обеспечивающих не только устойчивую связь абонентов, но при необходимости и определение их местоположения. Во всех этих случаях приходится определять рабочие зоны систем. 5.4. Особенности поиска сигналов в радионавигационных системах Ранее упоминалось, что наличие сигнала на входе радиоприемного устройства РНС не вызывает сомнения и поиск сводится к 200 грубому измерению времени запаздывания и средней частоты спектра сигнала в заданной области их возможных значений.
Чаще всего возможные значения времени запаздывания априори равновероятны в пределах от 0 до некоторого значения Тр„, не превышающего полного периода сигнала. Диапазон частотных расстроек, в котором проводится поиск, зависит от максимальной скорости взаимного сближения (удаления) наблюдателя и РМ, расхождения частот системного и местного эталонов времени и для конкретных условий работы РНС определяется без труда. Будем считать, что возможные значения времени запаздывания т и частоты Е; измеряемые в процессе поиска, образуют на плоскости (т, Е) прямоугольную область неопределенности со сторонами Т„„, гр, (рис.
5.8). Требования к точности поиска зависят от параметров каналов сопровождения по времени и частоте, функции которых чаще всего выполняют следящие измерители. Следящие измерители вводят в синхронизм, если расстройка по измеряемым параметрам не превосходит определенного значения. Система автоматической подстройки частоты обеспечивает вхождение в синхронизм, если расстройка по частоте не превышает полосу захвата дЕ, системы.
В системе сопровождения по времени условие захвата удовлетворяется, если расстройка (исходное время рассогласования) не превосходит значения Лт,. В общем случае Лт, < Тр„гагр < Е, и область неопределенности может быть разбита на М, р = Тр,Е„гг(дт,гзГ,) элементарных ячеек. Для ввода систем сопровождения в рабочий режим необходимо указать ячейку, соответствующую искомому сигналу. Поэтому задача поиска может быть сведена к совместной оценке времени запаздывания и частоты, принимающих М, р дискретных значений, т.е.
к различению М, р сигналов. ~рг Рис. 5.8. Поиск сигнала на плоскости (т, Е) (по времени задержки и частотному сдвигу) 201 В большинстве РНС интенсивность сигнала в процессе поиска практически неизменна, и, следовательно, с учетом априорной равновероятности ячеек оптимальным правилом, максимизирующим вероятность правильного обнаружения Р„„, является указание ячейки, максимизирующей величину У(т, Г), огибающую на выходе фильтра„согласованного с сигналом, имеющим допплеровский сдвиг Е'. Выбор ячейки осуществляется путем определения т и Г, обеспечивающих шах У(т, Р), т.е.
выбирается ячейка М„, для которой (т, Р) = агдгпахУ(т, Р), Прямая реализация такого алгоритма потребовала бы одновременного вычисления всех значений У(т, Г). Подобную оценку т, Г здесь уместно назвать параллельным поиском. Значение М, „ определяет число каналов устройства параллельного поиска и в РНС может достигать нескольких десятков тысяч, поэтому практическое осуществление параллельного поиска проблематично. В связи с этим находят применение упрощенные способы поиска, основанные на параллельно-последовательном и последовательном просмотре зоны неопределенности.
Суть их состоит в том, чтобы вычислять значения У(т, Г) для различных сочетаний т, Р (разных ячеек) не сразу, а поочередно. При этом каждый канал поискового устройства используют многократно, формируя статистику У(т, Г) последовательно во времени для нескольких ячеек, а общее число каналов уменьшается. При параллельно-последовательном способе поиска одновременно анализируются Е с М, г ячеек зоны неопределенности.
Обычно М, г/ь' = к, где х — целое число. При фиксированном значении р„, платой за сокращение числа каналов устройства поиска является увеличение времени поиска в (г раз. При простейшем, последовательном, способе поиска ь = ! и время поиска возрастает в М, г раз по сравнению с параллельным поиском. Помимо этого для предельного упрощения поисковых процедур отбор значений т, Р заменяют сравнением напряжений в каждой ячейке с пороговым уровнем.
Решение о наличии сигнала в данной ячейке принимается при превышении этого порога. Если уровень не превышен, процедура поиска возобновляется и продолжается до тех пор, пока в одной из ячеек превышение порогового уровня не произойдет. При проектировании приемоиндикаторов РНС необходимо определить среднее время поиска сигнала Т и вероятность правильного обнаружения р„,. Их значения зависят от вероятностей превышения порога в пустой ячейке (вероятность ложной тревоги р„,) и не превышения порога в ячейке„содержащей сигнал (вероятность пропуска сигнала р„,), а также от времени анализа Т„ (времени на вычисление и сравнение с порогом) в каждой из М ячеек.
Поскольку время Т, также является функцией р„и р„„вывод общих зависимостей достаточно сложен, а конечные формулы 202 громоздки. Однако при малых значениях р„„когда выполняется условие Мр„«1, можно получить достаточно простые формулы для расчета р„, и Т при последовательном поиске: ( ~)!зв.„ Рвс (5.16) Рве =Т "' М Последний результат позволяет установить, что минимум г = Т(рв,) при фиксированной вероятности правильного обнаружения р„„= сопв1 достигается при ненулевом значении вероятности пропуска в ячейке р„,.
Дело в том, что гарантировать достижение заданной вероятности обнаружения сигнала в ячейке можно только затратив на ее анализ время Т„которое тем больше, чем при прочих равных условиях меньше требуемая вероятность пропуска рв,. С уменьшением рв, до нуля сомножитель Т, стремится к бесконечности, что несмотря на стремление второго сомножителя к его минимуму (М + 1)/2 приводит к неограниченному росту Т. Физически это означает, что добиться гарантированного завершения поиска на первом же просмотре можно только ценой очень долгого «стояния» в каждой ячейке, что затягивает всю процедуру. Таким образом, предьявлять к вероятности пропуска в ячейке р„, чрезмерно жесткие требования нецелесообразно. Кроме того, иметь р„, = ! также нельзя; хотя при этом время пребывания в каждои ячейке Т, будет малым, из-за частых пропусков поиск сведется к длительным повторяющимся просмотрам области неопределенности ( Т окажется длительным, что формально проявляется в стремлении к бесконечности второго слагаемого в скобках формулы (5.16) при р», — э 1).
Как показывают расчеты, при обшем числе просматриваемых ячеек М = 500...2000 и р„„= 0,9...0,99 значение р„„минимизирующее г, лежит в пределах 0,05...0,1. Контрольные вопросы !. Назовите основные характеристики РЛС, влияющие на выбор способа обзора заданной рабочей зоны, 2. Какие параметры характеризуют эффективность выбранного метода обзора? 3. В чем отличие параллельного, последовательного и параллельно- последовательного методов обзора? 4. Каковы пути снижения времени обзора заданной рабочей зоны РЛС? 5.
В чем отличие винтового и спирального методов последовательного обзора пространства? 203 6. Каковы достоинства многоканального обзора пространства? 7. В чем суть управляемого по программе и адаптивного способа обзора? Укажите их преимушества и возможность практической реализации? 8.
Определите время обзора сектора 0 = 60 при последовательном спиральном обзоре, если РЛС имеет симметричную ДНА шириной 5' н частоту повторения импульсов ! кГц. 9, В РЛС с винтовым обзором сектор обзора вв —— 60', ах = !5х = 3 „Г, = = ! 500 Гц. Определить время обзора Т,ы, если необходимое число накапливаемых импульсов Ф = !О. Какие способы возможно использовать для уменьшения времени обзора? ГЛА ВА 6 РАДИОЛОКАЦИОННАЯ СЕЛЕКЦИЯ И РАСПОЗНАВАНИЕ ОБЪЕКТОВ 6.1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
