Кондратенков Г.С. Радиовидение (2005) (1151787), страница 28
Текст из файла (страница 28)
В соответствии с (5.22) это требует изменения начала момента стробирования в соответствии с выражением: 149 ничении полосы обзора как по дальности, так и по азимуту. При этом всю заданную зону обзора можно разбить на ряд полос, в каждой из которых использовать постоянный алгоритм обработки сигналов. Фаза и задержка огибающей сигнала объекта, расположенного в центре полосы обзора с координатами О„и К„, соответственно равны: 4п 2кЧ~1~ . т Ч1 <р(1)= — ЧтсоаΠ— яп О; т(1)=т — — созО, Х н1 где т„= 2К„/с — начальная задержка огибающей.
При изменении координаты объекта по наклонной дальности на величину Лг изменяется начальная задержка огибающей т„и крутизна ЛЧМ. Фаза траекторного сигнала в этом случае 4п 2кЧ~1~ ср(1) = — Ч1 соя ΄— яп~ О„, Х Х(К„+ Лг) а фазовая ошибка на краях апертуры относительно ее центра Если допустимым значением фазовой ошибки считать Лд = к/4 и учесть возможность отклонения дальности относительно К„в обе сто- роны, то ширина полосы обзора по дальности, в пределах которой мож- но использовать одну и ту же опорную функцию, составляет ду~ ЛК = 2Лг= —.
Х 1 Например, при БХ =Зм и 1 = 3 см получим ЛК =1200 м. Глава 5 2ЧпТн соя 8„ тмин тминО Э с где тмина — задержка ближайшего строба относительно зондирующего импульса в момент 1 = О. Однако ширина зоны обработки сигналов по азимуту Я. в этом случае будет ограничена. Если допустить, что при изменении азимута объекта рассогласование задержки его сигнала та,(~) с задержкой сигнала от отражателя, расположенного в центре зоны обзора, т(~) на краю апертуры (т = Т,/2) не должно превышать величину, соответствующую половине элемента разрешения по дальности, то т — '-т, — ' ЧТ, ЧТ, ( М1 — 'соя8и- — 'соя 8„+— г " 2 ~ " к„~ с ХМ сбг ы — <— 4Ы 4 Тогда допустимая ширина зоны обработки сигналов по азимуту при слежении стробами по единому закону составляет Л1. = 2 ъ и = гб~бг (5.35) Для значений Ы = бг = 3 м и Х = 3 см получим М, = 600 м .
1 Для объектов, смещенных по азимуту, изменяется также фазовая структура отраженных сигналов (средняя доплеровская частота и крутизна ЛЧМ). Частоту траекторного сигнала можно записать в виде: гу ЛЮ 2Ч~1 . Л1 27 (~,(г) = — соя(Он + — ) — яп2(Он + — ) м — соаОн— х " к„хк„" к„х 2ЧМ . 2Ч'~ ., 2Ч'1~г . 2Ч'т(ЛЙ зш Он $(п Он — $!п 20н — соя 28н' ) Ки и )Ки н )К„Кн н )К„(К„,~ 150 В этом выражении первый член характеризует смешение средней доплеровской частоты сигнала любого объекта на величину средней доплеровской частоты сигнала объекта, расположенного в центре зоны обзора. Эта частота устраняется путем гетеродинирования сигнала.
Второй член показывает отклонение средней доплеровской частоты при смещении объекта по азимуту. Он пропорционален азимуту объекта, и именно за счет этого члена осуществляется разрешение объектов по азимуту (частоте). Третий член показывает ЛЧМ сигнала объекта в центре зоны обзора, а последний член — изменение частотной модуляции при смещении объекта по азимуту. Величина фазовой ошибки, возникающей на краю апертуры вследствие рассогласования алгоритма, составляет Приицииы поерпроения РС4 землеобзора 2яЧ'(Т,/2)' Л~ . 2яЧ'(т,/2)' (И'~' Ь(т,О„+О,) = 1т(1,0„)ехр~1 — Ч0,1япО„ (.
4я (5.37) где Ц1,0„) — опорная функция, которая осуществляет компенсацию средней доплеровской частоты сигнала и фокусировку изображения объекта, расположенного в центре зоны обзора: Ь(1,0„) = %(1) ехр — 3— .4л Ч212 Ч1 О„- — з1п'0„1 2К„ (5.38) Подставив (5.37) в (5.26), получим следующий алгоритм обработки т,д 1 и<цвв,в„)ехр~-дг~р[в,.)ца, 1(О,) = (5.39) -т,з 2ЧО, ып О„ где ЦО,) = — ' " — смещение доплеровской частоты сигнала объекта с координатой О, относительно доплеровской частоты сигнала объекта, находящегося в центре зоны обзора.
Из этого выражения видно, что сигнал РЛИ представляет собой модуль преобразования Фурье 151 Если допустимо Лср = я/4, то ширина зоны обработки по азимуту при боковом обзоре (О„= и/2 ) Л1. = 2М = 2К„ М (5.36) с При ограничении ширины зоны обработки по азимуту ЛЬ изменение крутизны ЛЧМ в алгоритме обработки можно не учитывать. В зависимости от параметров РСА значение ЛЬ определяется либо (5.35), либо (5.36). Таким образом, при получении кадра РЛИ для обработки всех сигналов, отраженных от объектов в полосе обзора, в общем случае требуется многоканальная система обработки. При этом каналы должны отличаться по начальной задержке огибающей сигнала (дальности), скорости изменения задержки, средней частоте сигнала (азимуту) и по крутизне его частотной модуляции.
Благодаря уменьшению зоны одновременной обработки сигнала по азимуту и дальности требования к многоканальности можно существенно ослабить. Так, в ограниченной зоне обзора ЛКх ЛЬ, определяемой выражениями (5.34), (5.35) и (5.36), опорную функцию (5.28) для всех сигналов можно представить в виде Глава я произведения принятого сигнала и опорной функции, которая рассчитывается для центра зоны обзора размером не более ЛК х ЛЬ . Таким образом, при ограниченной зоне обзора система обработки может быть многоканальной только по дальности и азимуту.
В каждом канале такой системы, отличающемся временем задержки и средней частотой, осушествляется компенсация ЛЧМ сигналов с одинаковой крутизной изменения частоты (фокусировка). Каналы по дальности формируются стробированием по времени. Разнос соседних каналов определяется разрешающей способностью по дальности Ьг, при этом начальная задержка строба в каждом канале изменяется за время обработки по линейному закону. Каналы по азимуту формируются путем спектрального анализа сигнала в пределах полосы частот, определяемой азимутальным размером зоны обзора ЛЬ: 2Ч ЛЬ 2Ч ЛЬ 2Ч .
ЛЬ ЛГ„= — соя(0„- — ) — — соя(О„+ — ) ь — (яп 0„) — . (5.40) Х " К„ Х " К„ Х " К„ Если ширина ДН меньше, чем возможный размер зоны обзора, т.е. 2Ч 2Ч О К„<ЛЬ, то ЛГ„= — О сояО„= — сояО„, где д, — размер антенны. а Разнос соседних каналов по частоте определяется временем синтезирования (Й'„= 1/Т, ), которое в свою очередь зависит от заданного разрешения РСА по азимуту (5.30).
В зависимости от решаемой тактической задачи, требуемой величины зоны обзора и времени обзора в РСА используют: 1) обзор полосы местности (переднебоковой обзор); 2) обзор сектора (секторный обзор); 3) обзор участка местности в пределах ширины ДН антенны (телескопический обзор). Другие возможные виды обзора являются либо частными случаями одного из трех указанных (например, боковой обзор), либо их комбинацией.
1. При переднебоковам обзоре (ПБО) ось ДН в горизонтальной плоскости ориентируется под заданным углом наблюдения О„к линии пути, причем О„=сопы в течение всего времени формирования РЛИ заданной зоны обзора. Угол наклона антенны также постоянен в течение всего времени обзора и определяется высотой полета ЛА и дальностью до центра зоны обзора. РЛИ местности формируется либо построчно по мере пролета картографируемой местности, либо в виде отдельных кадров, которые стыкуются между собой. При построчном картографировании система обработки на каждом интервале синтезирования обеспечивает формирование только одной строки изображения по азимуту в направлении максимума реальной 162 Припципы поеющюеииа РСА землеобзора ДН. Для этого в каждом канале дальности принимаемый сигнал умно- жается на опорную функцию .4к Ь(п)= Щп)ехр 1— ЧпТ -ЧпТ созО + "яп 0 и и 2К н н (5.4!) и далее накапливается в течение времени Т„т.е. формируется только один синтезированный луч.
При большой полосе обзора по дальности приходится учитывать зависимость опорной функции от дальности. Для этого диапазон от К„„„до К„, разбивают на несколько поддиапазонов шириной ЛК и для каждого из них формируют опорную функцию вида (5.41). При формировании изображения в виде кадров для траекторного сигнала, записанного в течение времени Т,, в системе обработки с помощью опорной функции (5.41) компенсируется постоянная средняя частота и ЛЧМ в направлении максимума ДН и далее производится спектральный анализ в пределах полосы частот сигнала ЛГ„, соотвегствующей ширине кадра Ы. (5.40).
При ПБО максимальная величина интервала синтезирования ограничена отрезком пути, на котором принимается отраженный сигнал от одного и того же участка местности: Х, =О К„/япО„. Максимальное разрешение в соответствии с (5.29): Ы„= Х/20о = д,/2, где»1, — размер антенны. 2. При секториол~ обзоре (СО) антенна непрерывно или дискретно сканирует по азимуту в секторе О,», в течение времени Т,б,. Полный кадр РЛИ разделяется на парциальные кадры, изображение каждого из которых формируется при обработке сигналов на соседних интервалах синтезирования. Эатем парциальные кадры объединяются в полный кадр РЛИ.
Для обеспечения постоянного разрешения о» во всем секторе с уменьшением угла О„ необходимо увеличивать время синтезирования и, следовательно, снижать скорость сканирования ДН. Это связано с тем, что участок поверхности размером Л1., соответствующий отдельному парциальному кадру РЛИ, должен непрерывно облучаться в течение времени синтезирования. Из (5.30) следует, что отношение максимального и минимального времени синтезирования (а следовательно, максимальной и минимальной скорости вращения ДН) определяется максимальным углом наблюдения О„и размером сектора обзора: Т, „„„81п(О„, -О.„) Т,„,„, вшО„о ааааа 5 При изменении угла Он и постоянном разрешении ог произведение полосы обрабатываемых частот на время синтезирования постоянно: Ж„ ЛГ„Т, = — ", 2И' а время синтезирования увеличивается с уменьшением угла Он .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
