Кондратенков Г.С. Радиовидение (2005) (1151787), страница 26
Текст из файла (страница 26)
Иногда внутрипериодную обработку сигналов называют обработкой в «быстром» времени, в отличие от «медленного» времени обработки вдоль траектории носителя РСА (синтезирования апертуры). 4. Межпериодная ~траекторная) обработка. Основное назначение траекторной обработки — синтезирование апертуры («сжатие>> сигналов по азимуту). Поскольку «сжатие» сигналов по дальности было выполнено в процессе внутрипериодной обработки, результатом траекторной обработки является получение детального изображения функции отражения целей (радиовидение).
Следует отметить, что в общем случае пространственная (по апертуре реальной антенны) и временная (внутрипериодная и межпериодная) обработки являются единым процессом и требуют выполнения единого пространственно-временного алгоритма. В РСА землеобзора специфическим и наиболее сложным видом обработки является согласованная обработка траекторного сигнала. Траекторный сигнал представляет собой последовательность из отраженных от объектов сигналов, полученных в И периодах повторения зондирующего сигнала на траектории перемещения фазового центра антенны. Каждая точечная цель переизлучает сферическую волну в направлении антенны РСА.
В качестве иллюстрации на рис. 5Л3 приведен случай с двумя 137 Глава 5 Рис. 5.13. Формирование траекторного сигнала двумя точечными целями точечными целями, имеющими координаты Я 0 Н ) Я т т т ) в пределах ширины ДН антенны В ). Фаза траекторных сигналов целеи определяется расстоянием от точки до фазового центра антенны (соответственно г, и г,) в И точках на траектории. Для обеспечения заданного разрешения по дальности в РСА используют импульсные зондирующие сигналы. В большинстве случаев одиночный импульс, отраженный от г-го точечного объекта, представляет собой зондирующий импульс, задержанный на время т;, которое определяется текущим расстоянием до объекта г„т.е.
влиянием изменения задержки за время длительности импульса на его комплексную огибающую можно пренебречь. В этом случае алгоритм согласованной обработки можно разделить на два независимых этапа: внутрипериодную обработку каждого импульса и межпериодную обработку пачки импульсов, т.е. траекторную обработку. Согласованная обработка является линейной операцией, поэтому порядок следования этих этапов может быть произвольным.
В некоторых случаях, например при использовании ЛЧМ импульсов и оптической системы обработки, оба этапа могут выполняться одновременно. Основными задачами внутрипериодной обработки являются фильтрация принимаемого сигнала от шумов и получение заданного разреш азрешения по дальности (при этом может использоваться сжатие радиосигналов с внутриимпульсной модуляцией). Так как внутрипериодная обработка является хорошо известной операцией, то в дальнейшем будем рассматривать только обработку траекторного сигнала, представ- 138 Принципы построения РСА землеобзоро ляюшего собой выходной сигнал внутрипериодной системы обработки. Целью этой обработки является, прежде всего, получение радиолокационного изображения с заданным разрешением по азимуту.
Закономерности формирования траекторного сигнала от одиночного точечного объекта. Для определения алгоритма согласованной обрабогпки сигналов при получении РЛИ рассмотрим закономерности формирования траекторного сигнала от одиночного точечного объекта.
Полагаем, что частота повторения зондирующего сигнала достаточна для представления траекторного сигнала в виде непрерывной функции в пределах интервала синтезирования. В этом случае сигнал з,(1), принимаемый от 1-го объекта, при условии, что фазовые искажения, обусловленные неоднородностями среды распространения и нестабильностями приемопередающего тракта отсутствуют, можно представить в виде: .Г4л з;(1) = Ц(з;(1) ехр -1~ — г„,(1)- сро; (5.15) где Б„д„— случайные амплитуда и фаза сигнала; Х вЂ” длина волны РСА; 0,(1)- нормированная функция, характеризующая модуляцию сигнала ДН реальной антенны (на передачу и прием), которая в свою очередь определяется текущими угловыми положениями объекта и ДН; г„,(1) — текущее расстояние от ФЦА до объекта.
В общем случае траектория не является плоской. Для упрощения записи траекторного сигнала и алгоритма его обработки будем рассматривать синтезирование апертуры в плоскости (Х, У), содержащей прямую наклонной дальности К„до объекта и синтезированную апертуру. Координатная ось азимута е в зоне обзора перпендикулярна оси дальности г (рис.
5.14). В этом случае синтезированная апертура есть проекция траектории на плоскость (Х, У). .В большинстве случаев траектория носителя РЛС на участке синтезирования может бьггь представлена либо прямой линией, либо окружностью с известным радиусом разворота К . При этом малые отклонения от заданной траектории того или иного типа будем рассматривать как траекторные нестабильности. При прямолинейной траектории и постоянной скорости носителя Ч текущее расстояние отсчитывается от точечного объекта до координаты ФЦА на оси Х: (5.16) г„(1) = где Х„,У„,х(1) = И вЂ” соответственно координаты объекта и текущие координаты ФЦА в плоскости ОХУ.
139 Глава и Рис. 5.14. Формирование СА при маневре носителя РСА Пусть в момент времени 1=0 РЛС находится в начале системы координат; при этом объект находится под углом О„к оси Х в центре ДН реальной антенны, а текущее время 1 изменяется от -Т,/2 до Т,/2, где Т, — временной интервал синтезирования. Для определения закономерностей отраженного сигнала представим текущее расстояние г„(1) в виде ряда: Ч'1' яп' О„Ч'1' яп' О„ "+ +.
2К„(2К„) где К„= Х„+ӄ— наклонная дальность до объекта в начальный мо- г мент времени. В тех случаях, когда в интервале -Т,/2<1<+Т,/2 изменение фазы сигнала, обусловленное кубичным и более высокими членами разложения, меньше допустимого, для определения фазовой характеристики траекторного сигнала достаточно использовать квадратичную аппроксимацию г„(1). Если считать допустимым значением фазового набега, вызванного кубичным членом на краю апертуры (при 1= Т,/2) величину, равную и/4, то квадратичная аппроксимация оправданна, когда разрешение РСА пе азииузу ЫП ф~р„(еерр„)/2 . Для А=3 см, К„=!00 км и 0„=30' квадратичная аппроксимация г„(1) применима, если Ы > 2,7 м . 140 Приицилы лоппроеииа РСА зеиаеобзора При невыполнении этого неравенства необходимо учитывать более высокие члены разложения или представлять траекторию движения ФЦА относительно объекта в виде нескольких отрезков, на которых допустима квадратичная аппроксимация текущего расстояния.
В дальнейшем будем считать, что условие использования квадратичной аппроксимации текущего расстояния между ФЦА и объектом выполняется, т.е. Ч~~~ я1п О„ а ~2 г (1)=К вЂ” ЧгсоьО + "=К вЂ” Ч1+ — ' и н н 2К н г н (5.17) где Ч, = Ч соя Он, а, =(Ч я1п О„)/ʄ— соответственно радиальные 2 ° 2 скорость и ускорение движения ФЦА относительно объекта при 1=0, а фаза траекторного сигнала изменяется по закону: 4я 2яЧ $ <р (1)= — ЧгсовΠ— — — яп~О +~р „, н н 7„~ н но» и 4яК„ где д„о = <ро — " — постоянная начальная фаза. Доплеровская частота траекторного сигнала 1 4ф~) 2Ч 2Ч2ь1п~О 2Ч 2а $ин(г) = — — = — соя Он— ин 2я Д1 Х " Ж„Х Х (5.18) равна 2Ч М;„= — ьйпОн.
а В качестве иллюстрации на рис. 5.15,а показано изменение доплеровской частоты сигналов пяти объектов, расположенных на одной дальности, но имеющих разное азимутальное положение от О, до Оз . Для разрешения 141 Из (5.18) видно, что средняя доплеровская частота сигнала определяется радиальной скоростью движения ФЦА по отношению к объекту Ч, = Ч соаОн, которая в свою очередь зависит от его азимутального положения (угла Он ).
Она максимальна при наблюдении по линии пути и равна нулю при боковом обзоре (Он = я/2 ). Второй член в (5.18) определяет линейную частотную модуляцию (ЛЧМ) траекторного сигнала. Индекс частотной модуляции изменяется обратно пропорционально наклонной дальности до отражателя и максимален при боковом обзоре. Ширина спектра доплеровских частот траекторного сигнала в пределах ширины ДН антенны Оо = Х/д, с учетом, что Т, „,„, = ОоК„/(Ч яп О„), Глава т сигналов объектов по азимуту необходимо разрешить их по доплеровской частоте при предварительном устранении ЛЧМ сигналов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
