Кондратенков Г.С. Радиовидение (2005) (1151787), страница 20
Текст из файла (страница 20)
Модель РСА !.О аи„ 107 Оптимальную частотную характеристику системы обработки (4.31) можно представить в виде двух последовательно соединенных систем. Первая система осуществляет согласованную фильтрацию траекторного сигнала и имеет частотную характеристику Н (о„) . Полученное комплексное изображение функции отражения корректируется фильтром с амплитудной (взвешиваюшей) частотной характеристикой (второй сомножитель в числителе (4.3!)). Частотная характеристика корректора определяется в основном отношением сигнал/шум.
Сушество коррекции состоит в уменьшении сглаживающего воздействия согласованного фильтра путем подчеркивания высоких частот сигнала изображения. Чем больше отношение сигнал/шум, тем больший подъем высоких частот может дать коррекгируюший фильтр, тем выше разрешаюшая способность РСА и выше точность воспроизведения функции отражения. цк На рис. 4.15 изображен пример 2О частотных характеристик корректора Н~(а,)- ~1п(~0х) 1~!9(г0х)+~Н(М 10 для случая, изображенного на рис.
4.14, когда Н(а„) =1-сю„и Ч = '6~~(сок)/% (а„) — значение отноше- !.О ния сигнал/шум. При увеличении отношения сигнал/шум в траекторном Рис. 4 15. Частотные сигнале требуется резкий подъем час- характеристики корректора тотной характеристики на высоких частотах, что вызывает увеличение мощности шума на выходе корректора и соответственно в изображении. Оптимальная обработка обеспечивает минимум среднеквадратической ошибки изображения функции отражения типа стационарного случайного поля, характерной для однородных участков земной поверхности. Можно отметить, что в большинстве решаемых при радиовидении задач возможно и целесообразно разбиение оптимальной обработки на два этапа: первичную согласованную обработку траекторного сигнала для получения комплексного радиолокационного изображения функции отражения и вторичную обработку, алгоритм которой определяется задачами и условиями наблюдения.
Таким образом, оптимальная по точности воспроизведения функции отражения система так же, как и оптимальный классификатор, на первом этапе обработки формирует с помошью согласованного фильтра комплексное изображение функции отражения. Глава 4 Когда функция отражения объекта неизвестна или известна частично, возникает задача оценки функции отражения с требуемой точностью.
При оценке функции отражения типа стационарного случайного поля, характерной для однородных участков земной поверхности, используют критерий минимума СКО воспроизведения функции отражения на выходе РСА. При нормальных шумах и помехах оптимальная система обработки траекторного сигнала линейна, и ее характеристика должна удовлетворять интегральному уравнению Винера-Хопфа. Оптимальная частотная характеристика системы обработки траекторного сигнала при малых отношениях сигнал~шум н постоянных спектральных плотностях функции отражения и шума является согласованной с частотной характеристикой системы формирования траекторного сигнала.
При тех же условиях, но при неравномерной спектральной плотности шума оптимальный фильтр также согласованный, но с учетом «выбеливания» шума. С уменьшением спектральной плотности шума оптимальная частотная характеристика системы обработки траекторного сигнала приближается к обратной частотной характеристике системы формирования траекторного сигнала.
В результате частотная характеристика РСА, равная произведению частотных характеристик траекторного сигнала и его системы обработки, расширяется, растут точность воспроизведения функции отражения и разрешающая способность, как величина, обратная ширине полосы частотной характеристики РСА.
Оптимальная обработка обеспечивает минимум СКО изображения функции отражения типа стационарного случайного поля, характерной для однородных участков земной поверхности. Оптимальная система обработки на первом этапе формирует с помощью согласованного фильтра комплексное изображение функции отражения. Вторичная обработка корректирует полученное изображение путем подъема высоких пространственных часгот. Для обеспечения более высокой точности отображения функции отражения н увеличения разрешения по сравнению с согласованной обработкой необходимо значительно (до 10 и более раз при росте разрешения в 2 раза) увеличивать входное отношение сигнал/шум.
108 ГЛАВА 5 Принципы построения РСА землеобзора 5.1. Структурная схема РСА землеобзора Структурная схема, отражающая основные элементы РСА при решении задач землеобзора, изображена на рис. 5.1. Выбор режимов работы всех устройств РСА осуществляется БЦВМ упраыения и контроля в соответствии с решаемой тактической задачей. При этом высокостабильный опорный генератор высокочастотных колебаний с помощью синтезатора частот формирует все необходимые колебания как радиочастот (несущих, промежуточных, частот модуляции), так и частот синхронизации, обеспечивая тем самым когерентность приемопередающего тракта РСА. Модулятор формирует заданный вид зондирующего сигнала (амплитудную и фазочастотную модуляцию) на несущей частоте. Усилитель мощности обеспечивает требуемую мощность излучения зондирующего сигнала, сохраняя его когерентность. Через антенный переключатель усиленные колебания поступают в антенну, которая излучает электромагнитную волну в пределах заданной диаграммы направленности.
Поляризация излучаемой и принимаемой волн определяется конструкцией антенны (поляризатора). При полном поляризационном зондировании и приеме антенна формирует четыре независимых канала на прием волн с поляризацией ГГ, ВВ, ГВ и ВГ. Далее в структуре РСА рассматривается один из каналов. Система стабилизации и управления антенной обеспечивает стабилизацию и перемещение ДН антенны в соответствии с требуемым режимом обзора земной поверхности. Например, при телескопическом обзоре ДН антенны обеспечивает непрерывный подсвет заданного участка земной поверхности путем слежения за ним при изменении траектории движения носителя РСА.
Электромагнитные волны, отраженные от всех объектов в зоне обзора РСА, приходят к антенне и формируют два сигнала, соответствуюшие суммарной и разностной ДН антенны. В зависимости от решаемой тактической задачи возможно использование различного числа антенных каналов. Так, в режиме измерения координат (азимута) движущейся цели используют три канала.
Приемники суммарного и разностного каналов обеспечивают усиление и преобразование сигналов на 109 Принципм иоапроения РСА землеобзора промежуточную частоту с поспедуюшим формированием с помощью фазового детектора (ФД) двух квадратурных (зю и соя ) сигнапов в каждом канале. На структурной схеме изображена цифровая система обработки сигналов на борту носителя, когда согласованная фильтрация сигналов по дапьности (задержке) и азимуту (частоте траекторного сигнала) осуществляется процессором.
При использовании наземной системы обработки (оптической или цифровой) траекторные сигналы (голограмма) записываются регистратором или транслируются на наземный пункт обработки через систему передачи данных с выхода буферного регистра. Управление системой обработки сигналов по дальности (сжатие) и азимуту (синтезирование) осуществляется БЦВМ. Алгоритмы получения РЛИ с некогерентным накоплением, селекции движущихся целей, обнаружения и сопровождения целей используются в зависимости от решаемой тактической задачи.
На инДикаторе телевизионного типа формируется РЛИ наблюдаемого участка земной поверхности и другая информация (координаты целей, отметки движуШихся целей, результаты классификации цепей и т.п.). Кроме того, РЛИ регистрируется для последующего анализа на земле. Наличие случайных искажений траекторного сигнала, прежде всего вследствие траекторных нестабильностей, требует их компенсации, особенно при полете в турбулентной атмосфере и высоких требованиях к разрешающей способности РСА.
Для этого используются две системы. Инерциальная система микронавигаиии обеспечивает измерение отклонения движения фазового центра антенны от заданной траектории. Измеренные значения фазовых флуктуаций используются для их компенсации с помощью управляемого коммутатора фазы на промежуточной частоте. Система автофокусировки определяет фазовые искажения траекторного сигнапа непосредственно по отраженному сигналу от объектов и земной поверхности. Результаты измерений используются при формировании характеристики согласованного фильтра синтезирования апертуры.
В дальнейшем рассматриваются основные требования к параметрам сигналов и устройств РСА. Я Структурная схема РСА землеобзора состоит из антенны когерентного приемопередатчика, системы обработки (поляризационной, пространственной, сжатия по дальности, синтезирования, апертуры, компенсации нестабильностей траекторного сигнала), системы индикации и БЦМВ управления и контроля. 5.2. Приемопередающий гракт РСА относится к классу когерентно-импульсных РЛС. Когерентность — широкое понятие, определяюшее степень взаимосвязи различ- 111 Глава 5 ных явлений.
Применительно к радиолокации под когерентностью понимают степень взаимосвязи параметров пространственно-временных сигналов. В когерентных радиолокационных системах в отличие от некогерентных используется информация об изменении не только параметров амплитуды, но и фазы отраженного от цели сигнала. Фаза является наиболее чувствительным параметром сигнала. Так, например, изменение расстояния до цели всего на один сантиметр приводит к изменению фазы сигнала на 180' (в сантиметровом диапазоне волн), в то время как амплитуда сигнала и задержка огибающей сигнала остаются практически неизмененными.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
