Кондратенков Г.С. Радиовидение (2005) (1151787), страница 27
Текст из файла (страница 27)
В зтом случае частота сигналов останется постоянной и будет определяться азимуталы ным положением объектов (рис. 5.15,б). гл 2ъ ~'е о ~ 2Ъ' — -саз(е„) а) ч -" — сове, ) ж -~- е, ж С0501 т б) Рис. 5Л5. Изменение частоты траекторного сигнала без компенсации (а) и с компенсацией (б) линейной частотной модуляции При движении носителя РЛС с постоянной скоростью по окружности с радиусом разворота К„, соизмеримым с дальностью до объекта (см. рис. 5.14), расстояние от РЛС до объекта можно представить в виде следующего ряда: г„(т) = (5.19) Глава 5 Таким образом, траекторный сигнал точечного объекта представляет собой пачку импульсов, следующих с периодом Т„. Амплитуда импульсов в пачке плавно изменяется в соответствии с изменением значения ДН и зависит от закона управления ДН (вида обзора).
При среднем (метры) разрешении можно считать, что э~держка отраженных импульсов меняется от периода к периоду по линейному закону, а фаза — по линейному и квадратичному, что соответствует ЛЧМ траекторного сигнала. Из проведенного анализа следует, что для согласованной траекторной обработки сигнала система должна обеспечивать когерентное накопление сигнала с ЛЧМ и регулировку параметров системы так, чтобы учесть изменение: амплитуды сигнала, определяемое ДН антенны и видом обзора земной поверхности; задержки сигнала, а также зависимость этой задержки от азимута объекта; средней частоты сигнала объекта прн изменении его азимута; индекса ЛЧМ в зависимости от азимута, дальности объекта и радиуса разворота носителя на траектории полета; ширины спектра доплеровских частот при изменении азимута объекта.
Алгоритм согласованной оорооотки траекторного сигнала. Рассмотрим алгоритм согласованной обработки траекторного сигнала. Траекторный сигнал (3(т) на входе межпериодной системы обработки для одного элемента разрешения по дальности представляет собой адцнтивную смесь полезного сигнала з(~) и шума п(г): Щг) = з(г)+ п(г) . 0 У Рнс. 5.16. Ограничения зоны обзора но азимуту и дальности Приниился построения РСА зелиеобзора Полезный сигнал з(г) является суперпозицией сигналов элементарных отражателей, расположенных в пределах ДН антенны и данного элемента разрешения по дальности (рис.
5.16): з(г)= 3» з!(С), (5.24) где а!(с) — сигнал точечного отражателя, находящегося на дальности К„+ г! (наклонная дальность наблюдения) и азимуте О„+ О», где ΄— угол набпюдения (азимут центра зоны обзора относительно оси Х), который определяется направлением оси ДН в момент времени ! = О; О, - угловая координата отражателя относительно направления на центр зоны обзора. При квадратичной аппроксимации текущей дальности объекта до ФЦА (5.17) в!(г)=Ц!з!(г)ехр 1 — У!аь(О„+О)- яп~(О„+О!) +!сро, . 4л/ У'!' Х1 " ' 2К +г; (5.25) Аддитивная помеха п(т) представляет собой стационарный гаусовский белый шум с нулевым математическим ожиданием, спектральной плотностью Хо и корреляционной функцией М(п(1!)п(12)) =Яра(т! — 1~).
При всем многообразии подходов к синтезу системы обработки сигналов РСА процесс синтезирования апертуры антенны (получение сигнала 1(О;), характеризуюшего РЛИ элемента разрешения), в данном случае сводится к реализации алгоритма: т,1г 13(!)Ь!(!)Й 1(О,) = (5.26) -т,у2 где Ь»(г) — опорная функция системы обработки для !-й цели. Обработка сигналов РСА основывается на согласовании опорной функции с траекторным сигналом от одиночной точечной цели, для которой определяется значение РЛИ. Поэтому в качестве опорной функции выбирается функция, комплексно сопряженная с сигналом от одиночной точечной цели: 1,4я Ь,(!) =%(!)ехр~! — г„!(!) (5.27) 145 где %(г) — действительная весовая функция синтезированной аперту- ры, от вида которой зависит, прежде всего, уровень боковых лепестков выходного сигнала. По сравнению с (5.25) фаза имеет противополож- ный знак.
Глава У При квадратичной аппроксимации текушей дальности ~2с' Ус сов(О„+ О,) — яп'(О„+ О,) 2К„+ г; (5.28) сс) Рне. 5Л7. Формирование РЛИ: а — покадровое; 6 — построчное При кадровам илгоритме формирования РЛИ (рис. 5.!7,а) число лучей, формируемых в результате обработки сигнала на каждом интервапе синтезирования, должно обеспечивать получение РЛИ без пропусков во всей зоне обзора Ы., максимальная величина которой равна мыс 0 н" 146 Сравнение (5.25) и (5.28) показывает, что целью умножения сигнала на опорную функцию является демодуляция ЛЧМ сигнала (устранение квадратичного набега фазы) и сдвиг спектра сигнала на нулевую частоту (устранение линейного набега фазы) для отражателя, расположенного в элементе разрешения по дальности, соответствуюшем дальности г;, и на азимуте О; .
Далее следует накопление такого сигнала в течение времени Т, (операция интегрирования в (5.26)) и взятие модуля. Следует отметить, что траекторный сигнал РСА является импульсным, поэтому значение опорной функции (5.28) определяется в дискретные моменты времени ~ =пТ„, где п — номер зондируюшего импульса, а интегратор представляет собой сумматор импульсов, принимаемых в течение времени синтезирования. Количество каналов в системе обработки зависит от способа формирования РЛИ при обзоре пространства. Получение РЛИ при кадровом и построчном алгоритмах для случая бокового обзора (О„= 90') показано на рис. 5.17. Прииципи поапроеиия РСА зеилеоозора При О, = 2' и К„=!00км получим Л!., =3000м. Таким образом, при кадровом алгоритме формирования РЛИ в каждом канале дальности необходимо иметь 1Ч, = к,Ы/бГ азимутальных каналов лучей, где Ы вЂ” линейное разрешение РСЛ по азимуту; к, =1...2 — коэффипиент перекрытия (5.30) сти К„= 100 км при длине волны 2.
= 3 см, скорости Ч = 250 м / с и угле наблюдения О„= 90' время синтезирования должно составлять 2 с, а при О„= 30' необходимое Т, = 4 с . 147 элементов разрешения по азимуту. Например, при к, =1 и М=Зм для перекрытия зоны обюра размером Л1. = Л1.„., требуется 1Ч, =1000 азимутальных каналов. Прн наличии в системе обработки только одного канала обзор заданной зоны Ж. осуществляется за счет перемещения носителя от одного интервала синтезирования к другому с формированием одного луча на каждом интервале синтезирования. При этом направление синтезированного луча совпадает с направлением ДН вЂ” 0„(т.е.
О, = 0), ДН неподвижна относительно вектора путевой скорости ЛА (8„= сопя ), а максимальный шаг смещения апертуры ЛХ не превышает размера элемента разрешения по оси Х: ЛХ=Ы/(1с,япО„). При 1с, =1 и боковом обзоре (0„=90') ЬХ=М. Такой алгоритм получения РЛИ называют иострочным (рис. 5.17,б). В рассматриваемом случае прямолинейной траектории когерентное накопление сигнала в течение времени Т, обеспечивает разрешение по частоте 6$' = 1/Т, .
Поскольку перед накоплением производится компенсация ЛЧМ и частота сигнала от каждого объекта остается постоянной и равной (2Ч/Х)совО„, то получим, что угловое разрешение по азимуту из условия 6$; =(2Ч/Х)сов(О„+ЬО) равно Х Х 2ЧТ, яп0„2Х, япО„ а линейное разрешение по азимуту У бОй н н (5.29) 2ЧТ, яп0„2Х, япО„ где Х, = ЧТ, — размер синтезированной апертуры по оси Х.
Следовательно, время синтезирования определяется требуемой разрешающей способностью: Ж„ 2ЧогяпО Например. для получения разрешающей способности Ы = 3 м на дально- Глава з Из (5.18) и (5.30) следует, что полоса доплеровских частот сигнала, обрабатываемых в одном канале, равна (5.31) т.е. увеличивается с увеличением путевой скорости и угла наблюдения и с повышением разрешения.
Следует отметить, что произведение полосы обрабатываемых частот на время синтезирования не зависит от путевой скорости и угла наблюдения: Т,М, = Ж„/2Ы~ . Компенсация ЛЧМ сигнала перед его накоплением называется фокусировкой. Если в системе обработки РСА не учитывается ЛЧМ сигналов (в фазе опорной функции (5.28) отсутствует квадратичная составляющая), то такая РСА называется нефокусированнои а соответствующий режим РЛС называют донлеровским обужением луча (ДОЛ). При этом в соответствии с (5.26) и (528) обработка сводится к спектральному анализу сигнала, принятому в течение времени Т,, и вычислению модуля сигнала в каждом фильтре.
Изменение частоты сигнала за время синтезирования не должно превышать разрешения РСА по частоте, т.е. М,в„< А1'= 1/Т, . Отсюда с учетом (5.31) получим предельное время синтезирования в режиме ДОЛ: Х К„ 2,запз9 (5.32) Подставив найденное значение Т, в (5.29), получим, что величина разрешения в этом случае равна ббдол ~11 11 2 (5.33) Таким образом, в режиме ДОЛ предельная разрешаюшая способность зависит от дальности до объекта и от длины волны излучения. При 1=Зсм и К „= 100 км в режиме ДОЛ можно обеспечить разрешение не лучше 40 м. 148 Из анализа траекторного сигнала следует, что для получения РЛИ всех объектов, расположенных в пределах зоны обзора, определяемой реальной ДН, в соответствии с алгоритмом (5.26) система обработки должна учитывать различие параметров сигналов (задержки огибающей и скорости ее изменения, средней доплеровской частоты, крутизны ЛЧМ и ширины спектра в зависимости от координат объектов).
Система обработки при этом становится л|ногоканальной. Для упрощения системы обработки целесообразно для всех сигналов в полосе обзора использовать единый тгоритм обработки. В большинстве случаев это возможно только при огра- Принципы ноапроенин РСА заилеобзоро (5.34) Изменение азимутального положения объекта по координате г на величину Лт приводит к изменению азимута на величину ЛО = ~И/К„и дальности относительно дальности К„на величину М ~2К„. При этом т! максимальное значение Лт" ограничено линейным размером ширины ДН на дальности К„, т.е.
М<ОаК„/2. Вследствие изменения начальной дальности объекта начальная задержка сигнала изменяется на Лт„= Лг /сК„; к тому же скорость изменения задержки огибающей будет зависеть от азимутальной координаты ЛО . Для упрощения системы обработки целесообразно для сигналов всех объектов, независимо от их азимута, использовать при обработке единый закон изменения задержки огибающей.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
