Казаринов Ю.М. Радиотехнические системы. Под ред. Ю.М.Казаринова (2008) (1151786), страница 68
Текст из файла (страница 68)
При этом яркость каждой точки линии развертки на экране трубки несет информацию о сигнале, отраженном от соответствующего элемента разрешения облучаемой поверхности. На протяжении линии развертки воспроизводятся сигналы в пределах ширины облучаемой дорожки при перемещении РЛС бокового обзора. Фотопленка протягивается перед объективом оптического устройства. При этом изображение линии развертки последовательно проецируется на пленку. Скорость протяжки пленки пропорциональна скорости самолета о«, поэтому координата )'вдоль пленки связана со скоростью в, и временной задержкой Т, (азимутальное «медленное» время) в отличие от координаты Х вдоль линии развертки, определяемой временем задержки сигнала по дальности тр («быстрое» время) и скоростью развертки ор.
При протяжке пленки линии развертки последовательно фиксируются на пленке через временные интервалы, равные периоду повторения излучаемых импульсов Т,. Число линий развертки и, », использованных при последующем синтезировании РЛ изображения (на языке телевидения — число строк в кадре), ограничено шириной ДНА РЛС ах и равно л„= —. Это максимальное число строк, кото- адВ 0 Т рое при фокусированной обработке обеспечивает наивысшее разрешение по азимуту.
Рис. 8.2 К Принцип оптической обработки сигналов в РЛС с синтезирова- нием апертуры 356 ленка зи рован н ы и ображением лз У пленки Экран ТРанспарант Рис. 8.22. Структура оптического коррелятора лля обработки сигналов РЛС бокового обзора 357 Проявленная фотопленка несет информацию об амплитуде и фазе сигналов, отраженных каждым элементом разрешения облучаемой полосы в течение сеанса картографирования, и используется в оптическом устройстве обработки для синтезирования РЛ изображения высокой четкости.
Преимушество оптического устройства определятся способностью двояковыпуклой линзы осуществлять двухмерное преобразование Фурье светового потока, в то время как при цифровой обработке такое преобразование осуществляется последовательно по дальности и азимуту. Принцип действия оптического коррелятора для обработки сигналов РЛС бокового обзора поясняет упрощенная схема оптического коррелятора, представленная на рис.
8.22. Плоская волна света после коллиматорного устройства падает на первичную фотопленку, на которой записаны сигналы в процессе сеанса съемки. Пленка располагается в левой фокальной плоскости выпуклой линзы Л ! и протягивается со скоростью, пропорциональной скорости носителя РЛС. В правой фокальной плоскости Л ! образуется световой поток, соответствующий пространственному (двухмерному) преобразованию Фурье функции распределения яркости точек изображения на первичной пленке. Преобразованный сигнал (его спектр) воспроизводится на прозрачном экране, что эквивалентно прямому двухмерному преобразованию Фурье.
Обратное преобразование Фурье производится линзой Л2. В результате на прозрачном экране в правой полуплоскости Л2 проецируется преобразованное изображение, записанное на первичной пленке. На полупрозрачный экран заранее нанесена опорная пространственная функция (транспарант), соответствующая временнои функции выходного сигнала точечной цели при боковом обзоре. Справа от транспаранта образуется пространственное распределение светового потока, пропорциональное произведению сиг- нальной функции на опорную. Комбинация из цилиндрической линзы ЛЗ и выпуклой линзы Л4 позволяет осуществить раздельную обработку сигналов для каждой дальности.
При этом на выходной пленке, перемещаемой синхронно с входной, воспроизводится четкое изображение, соответствующее размеру синтезированной апертуры. В первых когерентных РЛС бокового обзора, применявшихся для картографирования поверхности Земли, использовалась именно оптическая обработка сигналов, так как цифровая техника в то время еще не позволяла справиться с обработкой огромного объема информации. С развитием цифровой элементной базы цифровая обработка занимает доминирующее положение, в частности в РЛС космического базирования. В связи с этим нельзя не упомянуть, что впервые картографирование поверхности планеты Венера, скрытой атмосферой, непроницаемой для волн оптического диапазона, было произведено РЛС бокового обзора с советских космических аппаратов «Венера 15» и «Венера 16».
Эти аппараты двигались по орбитам вокруг Венеры. РЛС бокового обзора работала на волне длиной ),„= 8 см, раскрыв антенны вдоль направления полета дд— - 6 м, ось ДНА отклонена от вертикали на 1О, средняя высота орбиты Н, = 1 200 км. При использованном времени интегрирования Т„= 4 мс, обеспечивающем лишь нефокусированную обработку, разрешаемое расстояние в направлении полета аппаратов составляло %» )~» ~Т» 8 !О ! 2.
!О '"" сох!О' 2и,Т„ сох!0 2 9 !О' 4 10 ' 0,9 Разрешение по дальности определялось параметрами излучаемого сигнала, представляющего ФМ последовательность с длительностью элементарных импульсов т, = 1,5 мкс, что обеспечивало разрешение по дальности д0,„= ~ -1 400 м. 2 гйп 1О' При этом воспроизводилась дорожка шириной 130 км и длиной за сеанс 8. 10' км. Конечно полученное изображение обладало невысокой четкостью, определяемой размером элемента разрешения (1,4 х 1,4) км~.
Однако в сочетании с достаточно точным измерением высоты космических аппаратов относительно поверхности Венеры было получено первое представление о рельефе ее поверхности. Применение с середины 1980-х гг. широкополосных сигналов и цифровой обработки с автофокусировкой позволило довести разрешающуюю способность РЛС бокового обзора космического базирования до единиц метров, а в телескопическом режиме даже долей метра.
Это потребовало разработки специальных алгоритмов авто- 358 фокусировки, учитывающих различные дестабилизирующие факторы, расширения спектра излучаемых сигналов до 430 МГц и увеличения времени интегрирования до Т„= 4 с (что соответствует размеру синтезированной апертуры Е„.„„= 32 км). Идея автофокусировки заключается во введении текущих поправок на изменение фазы отраженных сигналов, вызванных нестабильностями движения носителя РЛС. Используют два основных варианта автофокусировки. В первом производится подстройка фаз отраженных сигналов по фазе сигнала, приходящего от центра отражения„имеющего максимальную интенсивность и наиболее устойчивую фазу. Однако выделить такой устойчивый сигнал далеко не всегда возможно.
Другой вариантавтофокусировки основан на разбиении синтезируемой апертуры на несколько субапертур, позволяющих получить ряд последовательных РЛ изображений с меньшим разрешением, но содержащих информацию о расфокусировке из-за траекторных нестабильностей. Это позволяет своевременно обнаруживать их и вводить необходимые поправки при обработке последующих серий сигналов. Конечно, это увеличивает сложность и время обработки, но позволяет существенно повысить разрешающую способность РЛС.
В современных РЛС предусматривается изменение угла наклона ДНА в вертикальной плоскости от 30 до 60', что позволяет изменять ширину дорожки, производить смену режимов излучения и обработки для получения различного разрешения. Появилась возможность детального наблюдения небольших участков поверхности в телескопическим режиме.
В некоторых РЛС бокового обзора вводится также режим СДЦ, позволяющий выделять объекты, движущиеся на фоне облучаемой поверхности. Остановимся на построении цифровых устройств обработки сигналов при синтезировании апертуры более подробно. На вход устройства цифровой обработки (рис. 8.23) поступают импульсные сигналы с выхода сумматора двух квадратурных каналов! и (Э, формируемых на выходе приемника РЛС для уменьшения влияния неизвестной начальной фазы отраженных сигналов, С помощью АЦП эти сигналы преобразуются в цифровую форму, и после устройства памяти, запоминающего выборки отраженных сигналов, поступающих при излучении каждого зондирующего импульса (строка за строкой), производится их обработка в фильтре сжатия по дальности. В этом фильтре ЛЧМ импульсы з,(0 с помощью БПФ преобразуются в частотный спектр 5,(~) и умножаются на опорный спектр Я,'(~).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
