Кондратенков Г.С. Радиовидение (2005) (1151787), страница 16
Текст из файла (страница 16)
4гг( '1 (4.!О) где Ч,„ — радиальная составляющая скорости носителя относительно цели; а„„вЂ” радиальная составляющая ускорения носителя относительно цели; О„= х„/ʄ— угол цели; ггг — начальная фаза, определяемая расстоянием от цели до носителя при г = О. Таким образом, траекторный сигнал РСА есть результат прохождения функции отражения цели через линейную систему с импульсной переходной характеристикой, определяемой траекторией носителя РСА, ДН антенны и характеристиками среды распространения. Сигаигиеигичеекие харакпгериеигики.
Рассмотрим етатггетггчеекие хариктериетггкгг траекторного сигнала, определяемые случайным характером функции отражения. Траекторный сигнал (4.8) в пределах элемента разрешения по дальности можно представить в виде (4.7), опуская несущественные в данном случае постоянные множители: Глава 4 х,(х) = 19~(х„)9(х„)схр1) — ~(~л„))дх„, ) х,(х) = ~Р~(х„)9(х„) схр ) — хх„1дх„ р Н (4.1 1) является преобразованием Фурье распределения поля отражения Г~(х„)З(х„) в пределах полоски дальности.
Корреляционная функция такого сигнала К,(х„х,)=х,(~с)х,(х,)= ~ ~Р~(х„,)Р~(х„)9(х )9 (х ) (4.12) . 4я хехр -) — (х,х„,-х х„) (1х„)(1хн~. Н Рассмотрим тиковую функцию отражения уели в виде нестационарного, некоррелированного, комплексного шума с корреляционной функцией К„(х„„х„2) = Э(х„,)Э (х„) =о„(х„))Ь(х„(-х„), (4.13) где а„(хн,) — удельная ЭПР цели в элементе разрешения по дальности (полоске дальности). Для такой функции отражения цели корреляционная функция траекторного сигнала (4.12) К,(х,,х ) = ~ Г (х„)о.„(х„) ехр -3 — (х, — х )х„дх„(4.14) ср Н является преобразованием Фурье распределения мощности отраженного сигнала Г~(х„)а„(х„) полоски дальности. С учетом того, что К,(х,, х ) = К,(х, — х ) = К,()зх), траекторный сигнал при телескопическом обзоре является стационарным случайным процессом, несмотря на то что функция отражения нестационарна.
где г(х, х„) — текущее расстояние между РЛС (ось Х) и координатой цели на полоске дальности х„= О„К„. Будем полагать, что производится телескопический обзор и что квадратичный и более высокие члены разложения в ряд функции г(х, х„) скомпенсированы. Тогда траекторный сигнал Определим интервал корреляции траекторного сигнала. Для упрошения выкладок представим диаграмму направленности антенны (на передачу и прием) в виде: Г (0) =ехр — 2,78 — =ехр -2,78 —" 1 ' 02) ' к2в2 о н О где  — ширина ДН антенны на уровне 0,5.
В этом случае (4.14) имеет вид: х„ . 4я Е,(Лх) = ~ о„(х„)ехр -5,56 —" — 1 Лхх„дх„. К202 Для стационарного случайного поля отражения (степь, сплошной лес, ВПП и т.п.) а„(х„) = сопя1 и корреляционная функция траекторного сигнала К (Лх)=ехр -7,1 — Лх 00 21 т . 2 (4.15) В случае сосредоточенной цели размером много меньше размера по азимуту полоски дальности (д„«0 К„), ЭПР цели можно предста- вить в виде х2 с~„(х„)=ехр -2,78 —" Ц где д„— размер цели на уровне 0,5 значения ЗПР. В этом случае интервал корреляции траекторного сигнала определяется размером цели: Ь„, = ХК„/2д„.
(4.17) Если интервал разрешения РСА равен размеру цели (Ьх„= д„), то Ь =Ж„/2Ьх„. Учитывая, что Ьх„=Ж„/2Х,, получим, что в этом случае интервал корреляции траекторного сигнала равен интервалу синтезирования: Ь Интервал корреляции на уровне 0,7 Ь =0,Ю!В =о,м, где д — размер апертуры антенны. Время корреляции при движении носителя с постоянной скоростью У равно т =0,5д/У.
Глава 4 Если размер цели много меньше интервала разрешения РСА (д„«бх„), т.е. цель точечная, интервал корреляции траекторного сигнала Ь»Х,. При секторном и переднебоковом обзорах диаграмма направленности антенны и, следовательно, распределение мощности отраженного сигнала вдоль полоски дальности изменяется в процессе формирования траекторного сигнала за время синтезирования, что приводит к его нестационарн ости. При боковом обзоре Г з ~.
4п а,(х) = ~ Гв(х„- х)9(х„)ехр 1 — хх„ с1х„ . н Изменения мощности отраженного сигнала в результате смещения ДН антенны в общем случае приводит к изменению дисперсии траекторного сигнала, однако интервал корреляции не изменяется. Случайные изменения фазы. В реальных условиях работы РСА среда распространения вносит случайные, в основном фазовые, изменения в электромагнитную волну, нарушающие когерентность траекторного сигнала.
Эти изменения могут быть учтены в виде случайной составляющей импульсной переходной характеристики: Ь(х) = Ь (х)Ь (х), где Ь,„(х) =ехр(ур(х)~; ~у(х) — случайные изменения фазы траектор- ного сигнала. Ионосфера как среда распространения электромагнитных волн при работе РСА из космоса влияет на фазовые флуктуации траекторного сигнала в основном на частотах менее 3 ГГц (дециметровый и метровый диапазоны).
Набег фазы в ионосфере оценивается величиной Ч~, = (1Ч/2Г) 10, где 1ч'— число электронов в столбе ионосферы сечением 1 м2, равное 10 ...10' в зависимости от состояния ионосферы (время года, суток, солнечная активность и т.п.)„' à — частота, Гц. Случайный набег фазы электромагнитной волны в ионосфере определяется случайным изменением числа электронов вдоль различного пути распространения вследствие перемещения РЛС. Пространственная неоднородность ионосферы имеет радиус корреляции менее 150 м н СКО числа электронов менее 1;4, что определяет максимальное СКО случайной фазы, равное (1Ч/Г) -10 На фазовые изменения траекторного сигнала также оказывает влияние изменение параметров тропосферы. Изменением показателя преломления тропосферы во времени можно пренебречь, поскольку 88 время корреляции флуктуаций составляет 20...100 с, что меньше времени синтезирования.
Пространственные изменения показателя преломления обусловлены турбулентностью атмосферы с размерами областей вихрей до сотен метров. Разность коэффициентов преломления п(х,)-п(х~) внутри вихрей является стационарным случайным процессом, который характеризуется структурной функцией (дисперсией) Р„(х) = с„х~, где с~ — структурная постоянная, определяемая состоянием атмосферы. В радиодиапазоне частот значения ее лежат в пределах 10 ~~...10 ~~ и существенно убывают с высотой, так что основной вклад в флуктуации показателя преломления вносит нижний слой тропосферы толщиной 3...5 км. Если плоская электромагнитная волна проходит область турбулентности на расстояние К и обратно, структурная функция фазы Р (х)+р(х, +х) — ц~(х,)), т.е.
дисперсия разности фаз на СА (ось Х), будет равна Р (х) =5,821с~Кс~х~'з. Разность фаз ~р(х,)-~р(х,) является нормальной случайной величиной, а ее СКО растет примерно линейно к концу синтезированного раскрыва, когда (х,-х, <Х,). При этом, чем короче длина волны РСА, тем больше влияние турбулентности.
В дециметровом и метровом диапазонах волн поглощение в листве деревьев мало и электромагнитная волна распространяется сквозь лесной массив, что позволяет наблюдать обьекты под пологом леса. Случайно расположенные стволы деревьев и сучья вносят случайный набег фазы волны. Корреляционная функция случайной фазы от угла синтезирования 13 К(13) = Р ехр — — соз —— где 0„— дисперсия фазы, равная 0,02б рад' (зимой) и 0,057 рад (летом); ф> =4,9.!О ~ рад (зимой) и 5,1 10 ~рад(летом); ф, =2,6.10 ~ рад (зимой) и 2,8 1О ' рад(летом) для смешанного леса и 1 =70 см. Наибольшие фазовые ошибки вносят в траекторный сигнал отклонения движения носителя РЛС от заданной траектории. Траекторные нестабильности приводят к изменению фазы сигнала вследствие случайного изменения текущего расстояния г(1) от объекта до фазового центра антенны РЛС.
Эти отклонения обусловлены турбулентностью среды, в которой движется носитель РЛС, системой управления носите- 8Э ля, изгибными колебаниями и вибрациями конструкции носителя и самой РЛС. Основное влияние на изменение текущего расстояния оказывают боковые отклонения и рыскание носителя. Корреляционная функция случайных боковых отклонений для самолетов различного типа т1 ят К„(т) =О,ехр — —, соз —, т~о) 2ть где,ф„=1...10м — СКОотклонений; т„=2...12с; то=5...10с; т„и то— постоянные времени отклонений. Для угловых колебаний (рыскания) корреляционная функция имеет тот же вид, а ее параметры составляют: ф~ = 1...2'; т„= 1...5 с; т = 5...10с. Обычно в случайную составляющую можно включить также фазовые нестабильности аппаратуры (антенна, приемопередатчик). Таким образом, случайная составляющая импульсной переходной характеристики траекторного сигнала Ь,„= ехр(-)у(1)~ имеет случайную фазу как результат всех нестабильностей формирования траекторного сигнала.
Я Траекторный сигнал РСА (сигнал цели, принимаемый на траектории носителя) образуется в результате прохождения функции отражения цели через линейную систему с импульсной переходной характеристикой, определяемой траекторией носителя РСА, ДН антенны и характеристиками среды распространения злекгромагнитной волны.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
