Кондратенков Г.С. Радиовидение (2005) (1151787), страница 25
Текст из файла (страница 25)
4УЛД„ д, > "в!п8 = "сояр„ялмар„. с с Таким образом, минимальная площадь антенны не зависит от полосы обзора: , 4ЧК„я1пЕ„ 1;18р„ (5.13) где à — несущая частота зондирующего сигнала. Полоса обзора определяется соотношениями размеров антенны д, (5.12) и д (5.11). При выполнении условия (5.11) для размера д„ лд. = 4У соз~р„в1п~р„ (5.14) 132 т.е.
для расширения полосы обзора необходимо увеличивать горизонтальный размер антенны. При максимальном разрешении (боковой обзор, Ы=дЦ2) и равенстве разрешений (Ы=ЬД) число разрешаемых элементов в полосе обзора не зависит от размера антенны: Принцили яоппроения рСА землеобзора Л,Ц„с ЬД 2Ч сояр„яп~р„ Расширение полосы обзора ЬД путем увеличения размера антенны д, 15.14) ограничено возможностью создания и размешения большой антенны на носителе РСА. Кроме того, при полосовом обзоре (боковой, переднебоковой обзор) предельное разрешение по азимуту ограничено горизонтальным размером антенны (ое = д,/2).
При телескопическом обзоре увеличение размера антенны д, уменьшает ширину зоны обзора по азимуту, равную ХК„/д, . Расширить полосу обзора по дальности без увеличения горизонтального размера антенны можно двумя способами. 1. При использовании многолучевых по углу места ДН антенны (рис. 5.12) широкая полоса ЛД~ составляется из полос меньшей ширины ЛД„и для каждой более узкой полосы антенна формирует свою ДН в вертикальной плоскости. Теперь требования к горизонтальному д, и вертикальному д„размерам антенны определяются шириной частич- Рис. 5.12. Обзор с использованием многолучевой диаграммы направленности антенны по углу места 133 Глааа Я ной, более узкой, полосы обзора ЛД„.
Чем шире требуемая полоса обзора ЛД~, тем большее число лучей по углу места на одной и той же апертуре антенны требуется сформировать. Разделение соседних полос обзора ЛД„(подавление пиков неоднозначности по дальности) достигается, как и прежде, выбором частоты повторения Е„(5.10), а также ширины ДН в вертикальной плоскости (5.9). Так как суммарная ширина ДН на передачу больше в число лучей раз, соответственно уменьшаются коэффициент усиления антенны на передачу и отношение сигнал/шум. 2. Увеличить зону обзора по дальности без увеличения горизонтального размера антенны можно также путем сканирования ДН по углу места.
Однако при этом пропорционально увеличению ЛД„уменьшаются располагаемое время синтезирования на каждое положение ДН по углу места и соответственно разрешаюшая способность по азимуту. Очевидно, что, используя многолучевую ДН по азимуту, можно скомпенсировать этот недостаток. Я Антенная система определяет многие характеристики РСА; поляризационные, энергетические, зону обзора, подавление боковых пиков неоднозначности «дальност азимут», селекцию движущихся целей, точность измерения угловых координат и помехозащищенность.
Коэффициент усиления антенны определяется площадью антенны, а максимальный и интегральный уровни боковых лепестков — распределением поля по площади антенны. Боковые пики функции неопределенности «азимут-дальность» подавляются ДН антенны соответственно по азимуту и углу места. При малых углах падения (отношении с<высота-дальность наблюдения») однозначность и подавление боковых пиков по дальности обеспечивается выбором периода повторения зондирующих сигналов пропорционально максимальной дальности наблюдения: Т„= 2К« „~,/с. Однозначность по азимуту обеспечивается выбором горизонтального размера антенны так, чтобы ширина спектра доплеровских частот траекторного сигнала была меньше частоты повторения 2Ч, Л1' = — я»О„< Г„. а Одновременное подавление пиков ФН по азимуту н дальности обеспечивается при горизонтальном размере антенны 4ЧК <1 > " яп0.
н' с При оптической обработке требования к размеру антенны возрастают в два раза. 134 Принципы построеиия РСА землеобзора При больших углах падения и при полосе обзора по дальности, намного меньшей максимальной дальности, подавление боковых пиков по дальности возможно с помощью ДН антенны по углу места. Положение и форма ДН по углу места определяют положение и размер зоны обзора по дальности.
Расширение зоны обзора по дальности возможно либо с помощью многолучевой ДН по углу места, либо сканированием ДН. При сканировании уменьшаются время облучения цели и соответспзенно максимально возможное разрешение по азимуту. Положение и форма ДН антенны по азимуту определяют положение и размер зоны обзора по азимуту.
При телескопическом обзоре ДН антенны следит за заданной зоной обзора по азимуту, и ширина зоны одновременного наблюдения определяется шириной ДН. При переднебоковом обзоре угловое положение ДН антенны относительно вектора путевой скорости носителя РСА выдерживается постоянным, при этом ширина зоны обзора по азимуту определяется скоростью носителя и временем обзора. При секторном обюре ДН антенны сканирует (непрерывно или дискретно) в заданном угловом секторе, и ширина зоны обюра определяется шириной сектора сканирования. Возможно объединение режимов обзора переднебокового или секторного с телескопическим. Предельное разрешение по азимуту бб = д,/2 при переднебоковом обзоре может быть увеличено за счет использования многолучевой ДН антенны по азимуту. Влияние параметров антенны на точность измерения координат, характеристики СДЦ и помехозащищенности рассматриваются в последующих разделах.
5.4. Алгоритмы обработки сигналов РСА землеобзора Система обработки сигналов РСА обеспечивает получение необходимой информации для решения различных тактических задач: обнаружения, определения местоположения, распознавания и определения функционального состояния целей. В большинстве случаев решение этих тактических задач выполняется в два этапа. На первом этапе процессор обработки сигналов (сигнальный процессор) РСА формирует РЛИ заданного вида (амплитудные, фазовые, скоростные, поляризационные портреты целей). На втором этапе процессор данных (ЭВМ), используя полученные РЛИ, определяет необходимые характеристики целей для решения заданной тактической задачи. На основе априорных данных о целях и изображений.
полученных другими датчиками, строится изображение целей в нужном масштабе с 135 Глава 5 выделением особенностей окружающей местности и объектов. Далее производится автоматическое обнаружение целей с поддержанием заданного уровня ложных тревог, осуществляется привязка изображения к земной системе координат с определением местоположения целей и рельефа местности. Завершается обработка РЛИ определением типа целей и их функционального состояния (движение, боевая работа).
Функционирование системы обработки обеспечивается набором алгоритмов решения задач (алгоритмическое обеспечение) и аппаратными средствами (аналоговыми и цифровыми процессорами и ЭВМ). Алгоритмы и эффективность решения различных тактических задач рассматриваются в последующих разделах. В данном разделе определяются алгоритмы обработки траекторного сигнала РСА землеобзора и их реализация аналоговой оптической системой обработки и цифровым процессором. Источником информации является электромагнитное поле, отраженное от целей и принимаемое на траектории перемещения антенны РСА. В зависимости от того, какие параметры поля используются в системе обработки сигналов, различают следующие этапы (виды) обработки сигнальным процессором. 1.
Поляризаиионная обработка. При полном поляризационном зондировании, когда одновременно излучаются электромагнитные волны с горизонтальной (Г) и вертикальной (В) поляризацией, приемная антенна (поляриметр) формирует четыре канапа различной поляризации сигналов (ГГ, ВВ, ГВ, ВГ).
Сигнал каждого канала содержит информацию о функции отражения цели при соответствующей поляризации падающей и отраженной волны. Последующая обработка сигналов четырех каналов обычно проводится после формирования РЛИ целей в каждом канале раздельно путем анализа взаимосвязей РЛИ разных каналов. Поляризационная обработка значительно повышает характеристики обнаружения и особенно распознавания целей среди множества объектов и ложных целей. 2. Пространственная обработка.
При использовании антенной системы РСА типа ФАР с раздельным приемом сигналов в каждом элементе апертуры реальной антенны возможно формирование многоканальной синтезированной апертуры. Совместная обработка сигналов, формируемых в отдельных каналах (элементах ФАР), носит название пространственной обработки (по пространству апертуры реальной антенны). В простейшем случае все сигналы элементов ФАР суммируются когерентно, образуя однолучевую (суммарную) ДН антенны. Часто формируют одновременно суммарную и разностную ДН (моноимпульсная антенна). Возможно формирование ФАР с несколькими, разнесенными по апертуре, фазовыми центрами (каналами).
136 Прин«ппи построения РСА зеплеобзоро В интерсрерометрических РСА антенная система состоит из двух, разнесенных по пространству, антенн, формируя два пространственных канала (две синтезированных апертуры). Пространственная обработка обычно осуществляется в два этапа. На первом этапе формируют необходимые ДН и фазовые центры непосредственно на полотне антенны с помощью мостов, циркуляторов, фазовращателей и т.п. На втором этапе сигналы полученных антенных каналов усиливаются, преобразуются и обрабатываются на промежуточной частоте либо в цифровом виде. Алгоритмы обработки определяются решаемой тактической задачей (СДЦ, измерение координат, компенсация помеховых сигналов и др.).
В сложных разведывательно-ударных системах формируется до 15 отдельных пространственных каналов. 3. Внутрипериодная обработка. В РСА используются когерентноимпульсные периодические сигналы. В каждом периоде повторения импульсов отраженный сигнал несет информацию о цели. Задержка огибающей сигнала определяется дальностью до цели. Изменение фазы сигнала цели относительно опорного колебания определяется изменением расстояния до цели относительно фазового центра антенны и является источником информации для синтезирования апертуры. Отношение энергии сигнала к спектральной плотности шумов определяет вероятность обнаружения цели. Внутрипериодная обработка сигналов обеспечивает получение этой информации обычно путем согласованной обработки сигналов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
