Кондратенков Г.С. Радиовидение (2005) (1151787), страница 10
Текст из файла (страница 10)
Так как Ыз» Ьг', то угловое разрешение в плоскости (Х,У) будет определяться ФН СА при немодулированном зондирующем сигнале. Область 3 определяется сечением ДН реальной антенны шириной по азимуту Оо и углу места Фо. Размеры сечения области 3 Лс'=8„К„и ЛД = К„Ф„/яппи„значительно превосходят размеры областей 1 и 2. Области 4 и 5 определяются боковыми пиками ФН при периодическом зондирующем сигнале. ДН антенны выбирается таким образом, чтобы первые боковые пики ФН находились вне зоны 3 и не влияли на качество радиолокационного изображения. Глава 3 Рассмотрим случай набпюдения в передней зоне обзора (рис.
3.18) при прямолинейном полете носителя в течение времени синтезирования Т,. Для устранения неоднозначности по азимуту (лево-право) используется моноимпульсная антенна. Рис. ЗЛ8. Наблюдение целей при переднем обзоре ДоплеРовскаЯ частота сигнала цели, находЯщейсЯ под Углом +Еа относительно вектора путевой скорости, определяется выражением: 1(Е„)сс —. Е„. 2Ч В общем случае угловое положение цели в процессе синтезирования меняется: ,,+ Однако в тех случаях, когда перемещение носителя за время синтезирования много меньше дальности до цели (Н « К„), влиянием изменения углового положения цели можно пренебречь: Е„= сопят.
В дальнейшем будем рассматривать этот случай. Частота сигналов отражателей, находящихся в направлении вектора путевой скорости (Е„=О), будет максимально возможной в спектре отраженных сигналов: 1„=1(е„= 0) = 2ч/х. Функция неопределенности траекторного сигнала в режиме переднего обзора определяется выражением: т,(2 г(е„)= / х,(е,г)х',(е„,г) в = -т,(2 т,(2 Тс г'2 — / ехе(гг~г„г)схе(-гг~г(Е„)г) Еггг / хе(ггхсг(Е„)г) хг. -т,/2 -т,)2 ГдЕ Л1(Е„) — раЗНИца МЕжду МаКСИМаЛЬНОй ЧаСтОтОй (а, И ЧаСтОтОй Г(Е„) на выходе системы обработки, которая определяется выражением: 52 Пространственная селекция ооъектов при синтезировании апертурн М(Е„) = Г„,„., — 1(Е„) = — ( 1 — созЕ„ ) = — яп —" .
2Ч 4Ч .,Е„ Для малых углов Е„, характерных для режимов переднего обзора, .пе„=е„и м(е„) = — е'„. Следовательно, угловое положение цели по азимуту Е„и ее доплеровская частота связаны соотношением: е =+~ — м. 11ч Учитывая связь разрешающей способности по частоте и времени синтезирования (о Г = 1/Т, ), разрешение по азимуту в направлении вектора путевой скорости 1в нулевом доплеровском фильтре) можно записать в виде: гХЫ гХ Здесь учтено, что функция неопределенности симметрична относительно вектора путевой скорости. Рассмотрим зависимость разрешающей способности РСА по азимуту во всей передней зоне обзора, определяемой диаграммой направленности антенны.
При использовании обработки типа гармонического анализа изображение по азимуту формируется в равноотсчетных по частоте точках через интервал разрешения Ы, определяемый временем синтезирования Т,. Первый и последуюшие фильтры настроены на частоты Г„= пЬЦп = 1, 2, ... ), что соответствует углам: пХЫ пХ Расстройка частот каждого фильтра Ы/2 определяет разрешающую способность по углу: ~ ~ (,/гп+1- Лп -1) = (Лп+1- Лп -1). 2Ч 2ЧТ, Формула справедлива для углов, при которых можно считать, что созЕ= ! — Е'/2. Для больших углов используется известная формула 63 Глава 3 Ю =)Д2УТсяпО„). Начиная со второго фильтра, эти формулы прак- тически совпадают (япО„= О„): (3.14) а) б) Рис.
3.19. Разрешение по частоте и азимуту при переднем обзоре На рис. 3.20 приведена зависимость разрешающей способности по азимуту при о.к ---',- переднем обзоре от углового положения цели, вычис- 1.::: 1:. ! ! ленная по формуле (3.14) 0.4 при У = 200 м!с, Х = 3 см, оз .:.: .. ;'.....:. ~ ...., . ':....:: Т = 1 с. Из рисунка видно, что разрешающая способ- О ~ з 4 б б т к о„,, ность с увеличением угла Рис. 3.20.
График зависимости разрешающей Резко возРастает. способности по азимуту от углового Улучшение разрешаю- положения цели при переднем обзоре щей способности РСА по сравнению с нулевым доплеровским фильтром описывается выражением: Ю„/Юо = „6/о и . При наблюдении в передней зоне обзора существует неоднозначная зависимость частоты сигнала и азимута цели: в„=г,1г7г)лг . Сигналы целей, расположенных симметрично (слева и справа) относительно вектора путевой скорости, имеют одинаковую доплеров- ба, град О.б так как ~/2п+1 — ~/2п-1 = 1/~/2п при и > 2. Разрешение по углу быстро возрастает с увеличением угла О„.
На рис. 3.!9,а показаны элементы разрешения по частоте, а на рис. 3.19,б — соответствующие им элементы разрешения по азимуту. Пространственное селекция объектов при синтезировании апертура скую частоту и, следовательно, попадают в один и тот же доплеровский фильтр (см. рис. 3.18). Разделение таких сигналов возможно при использовании моноимпульсной (суммарно-разностной) антенны. Сигналы целей, принимаемые с углов +в„на частоте а(6„) = 2я((6„), будут описываться выражениями: (а(+0„)~+ ръ~) ° ~ 1 ф~1-9„)~+ ри) где Аь 9м, Аг, 9о2 — амплитуды и начальные фазы сигналов, отражен- НЫХ От ЦЕЛЕЙ С УГЛОВ +О „И-Е а СООтВЕтетВЕННО.
В суммарном канале моноимпульсной антенны на частоте о„будет приниматься сумма сигналов: 11,(~оа) = А1(+вц) Ст(+вц)+ А,(-6„) Ск(-ва), (3.15) где Ся(0) — диаграмма направленности антенны суммарного канала. В разностном канале моноимпульсной антенны на частоте о„сигнал будет иметь вид: а,( „)=А,(е„) с,(.0„).А,(-6„) с,(-е„), (3.!6) О ( „) с ( — В„)-О (о„) с (-6„) А(+6„)— с,(+в„) а,(-в„)-с,( 6„) с,-(-в„) ' (3.17) Ст (а„) с (+0„)-11 (в„) с (+0„) А(-6„)— а (-е„) с (+6„)-с (-0„) а (+в„) При вычислении необходимо учитывать зависимость со = (4я/Х) У сояв В случае, когда равносигнальное направление антенны направлено вдоль вектора путевой скорости, можно считать, что Ся(М„) = Ся(+0„) и Сд(-6„) = -Сл(0„).
Выражения для нахождения амплитуд в левом и правом каналах примут вид: 55 где ав(0) — диаграмма направленности антенны разносгного канала. Таким образом, выражения (3.15) и (3.16) являются системой уравнений с двумя неизвестными: А,(+6„) и А (-6„).
Решение этой системы на основе наблюдений О (со„) и О„(а„) позволят вычислить оценки амплитуд сигналов А,(+0„) и А ( — 0„), приходящих слева и справа относительно вектора путевой скорости: глава 3 О,(О„)а,(-о„)-О,(и„)а,(-о„) А(+О„)— га,(о„) а,(о„) О,( „)а,(о„)-О,(в„)а,( о„) А(-о„)— га,(о„) а,(о„) Я Диаграмма направленности антенны РСА определяет вид обзора (переднебоковой, телескопический, секторный), размер и местоположение зоны обзора, энергетические и поляризационные характеристики РСА, максимально возможное разрешение по азимуту при переднебоковом обзоре и подавляет пики неоднозначности функции неопределенности сигнала по азимуту и дальности.
3.5. Функция неопределенности траекторного сигнала РЯС планового обзора В РЛС планового обзора формируется двухмерная синтезированная апертура. Непрерывный немодулированный зондирующий сигнал облучает одновременно всю заданную зону обзора, находящуюся под ЛА. Отраженный сигнал принимается линейной приемной антенной решеткой размером У„расположенной поперек линии пути. Амплитуда Рис. 321. Система координат двухмерной СА Просаураиствеииая селекция ооъеуааов ири синтезировании алертуры и фаза отраженного сигнала в каждом элементе решетки запоминаются в течение времени Т„т.е. при перемещении по участку траектории движения размером Х,=ЧТ, формируется двухмерная синтезированная апертура размером Х, т', (рис. 3.21). На выходе системы обработки получается двухмерный сигнал, амплитуда и фаза которого соответствуют амплитуде и фазе коэффициента отражения соответствующего участка зоны обзора, т.е.
изображению местности и объектов в зоне обзора. Характеристики разрешения определяются функцией неопределенности 1(х„,у„,г„,Лх„,ЛУ„„Лян) = (3.18) — / / ~,(х„,у„,~,у,у)у,(х„,у„,~,у,ьу„,лу.,*у„)дь3у. -т.)2 -м.(2 где Т„1У, — интервалы обработки траекторного сигнала по времени и вдоль оси з', соответствующие размерам апертуры; х,„ун, я„— координаты объекта; Лхн, Лу Лк„— смешение координат объекта; з,— траекторный сигнал на входе системы обработки. Для точечного объекта 'зу(х» У ~»~1~У) =во(хн Ун нн 1~У)ехрз(уу1(го(хн Ун ян 1»У))у * где зо — огибающая сигнала, определяемая ДН антенной решетки; г,— суммарное расстояние от передатчика до объекта г( и от объекта до приемного элемента антенной решетки г2. Расстояние г =г+г,= Суммарное расстояние гр от передатчика до произвольной точки пространства, смещенной относительно объекта с координатами х„„уун к„на величины Лхн, Лу Лк„и обратно, до произвольного приемного элемента, определяется формулой: г = +у/(х„+Лх„+Ч!) <(у„<уу Лу„) +(~ +Ьу„) .
Функция неопределенности (3.18) для двухмерного сигнала з(х„,у„,к„,Лх„,ЛУ„,Лк„) = / уу(у,у)юу(зуь~(х„,у„,у„,ьх„,ьу„, у„,у,у))~у у, -т,р -т,)2 где %(», у) — весовая функция системы обработки, которую будем считать независимой от малых смещений параметров Лхун Луун Ля„. Разность расстояний Лг при смещении координат объекта Проетраиетвенпаа еелекиип объектов при еиитюирооаиии апертуры Разрешение по дальности 3(гн. в„, О) обусловлено фокус ирующими свойствами апертуры Х,У„а по углу места — диаграммой направленности синтезированной апертуры Х,. Вид функции неопределенности в координатах дальность — угол места, постро- Гн енной по (3.22), изображен на рис, 3.
22. Нн Оценивая разрешающую способность как ширину функции неопределенности вдоль со- Рис. 3.22. Тело ФН прн плановом обзоре ответствующей координаты на уровне 0,7, получили Ьу=0,88ЩУ, з1пд„, Ьх =0,45ХН/Х, в!пзд„, 7ХН Ьх= (3.23) 2 Х ~ в 1 ! из ф + На рис. 3.23 приведены графики разрешающей способности РЛС планового обзора прил. = 8 мм, Н = 1 км, У,= 2 м, Х,= 30м, из которых видно, что РЛС планового обзора обладает высокой разрешающей способностью по всем координатам в зоне обзора непосредственно под ЛА. о,м 10 0.1 ' 1О 20 30 40 50 60 70 80 о„.гран Рис. 3.23. Графики зависимости разрешающей способности от угла <р прн плановом обзоре Я Для подавления областей неоднозначности ФН используется ДН реальной антенны.
Пики неоднозначности по азимугу подавляются ДН антенны по азимуту, а пики неоднозначности по дальности — ДН антенны по углу места. ДН антенны определяет положение зоны обзора и вид обзора. При переднебоковом обзоре (ПБО) ДН антенны по азимуту направлена под постоянным углом О„к вектору путевой скорости, а по углу 59 Глава 3 места — в заданную зону обзора по дальности.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
