Кондратенков Г.С. Радиовидение (2005) (1151787), страница 30
Текст из файла (страница 30)
в кадре необходимо формировать Х„Х, Х„ХК„ Ьх 2оС2 (5.46) лучей (рис. 5.18,б). Так, при подстановке в (5.32) значения 1Ч„= 1Ч„„, из (5.31) получим такое же число лучей, как и при ТО. Это объясняется тем, что для максимального некогерентного накопления при ПБО коли- чество азимутальных каналов в кадре должно обеспечивать перекрытие всей зоны облучения, определяемой шириной ДН реальной антенны. Луч е иекоеренкнии йн «аконкением Кадр е некощэентньзи накоплением 1 ~х '" Рис. 5.18. Некогерентное накопление при кадровом и построчном формировании РЛИ 168 Принципы поезнроения РСА землеоозора При секторном обзоре и кадровом формировании изображения возможное число некогерентных накоплений определяется временем облучения объекта и временем синтезирования 1чи = То/Т,, а время облучения зависит от скорости сканирования ДН То = Ор/й, .
Я Обработка принимаемых сигналов РСА выполняется в два этапа: сигнальным процессором и процессором данных. Сигнальный процессор формирует радиолокационное изображение заданного вида, Процессор данных выполняет обнаружение целей, определяет их тип, функциональное состояние и местоположение. Сигнальный процессор выполняет полярнзационную, пространственную, внутрнпериодную и межпериодную (траекторную) обработку. В РСА землеобзора реализуется алгоритм согласованной обработки сигнала. Сигнальный процессор формирует радиолокационное изображение путем обработки траекторного сигнала с учетом: изменения амплитуды сигнала, определяемого ДН антенны и видом обзора; изменения задержки сигнала, а также зависимости этой задержки от азимута объекта; изменения средней частоты сигнала объекта при изменении его азимута; изменения индекса ЛЧМ в зависимости от азимута и дальности объекта и изменения ширины спектра доплеровской частоты при изменении азимута объекта.
При среднем разрешении по азимуту порядка единиц метров справедлива квадратичная аппроксимация изменения фазы траекторного сигнала, и число требуемых каналов системы обработки может быть значительно уменьшено за счет использования одинаковых алгоритмов для всех сигналов в определенной зоне обзора. Для сглаживания спекл-шумов РЛИ используют некогерентное накопление изображений объектов, полученных на различных интервалах синтезирования.
Максимально возможное число некогерентных накоплений определяется отношением всего времени облучения цели к времени синтезирования. ГЛАВА б Системы обработки сигналов РСА 6.1. Оптическая система обработки Как следует из описания структуры алгоритма обработки сигналов РСА (5.2б), система обработки должна включать: 1) устройство запомина- ния сигналов, полученных с выхода когерентного (фазового) детектора; 2) устройство взвешивания и фокусировки (умножения сигнала на опорную функцию); 3) суммирующее устройство.
Чтобы оценить требования к сис- теме реализации синтезированной апертуры, рассмотрим случай прямоли- нейного полета с постоянной скоростью при боковом обзоре (0„=90 ). Опорная функция системы обработки в этом случае (5.37): Ь(1) =%(1)ехр 1 ехр( — ) — У10,-1, .2кУ~1~ ( .4п (б.1) ~Кн где %(1) — функция взвешивания, обеспечивает заданный уровень бо- 2яУ г ковых лепестков синтезированной ДН; — квадратичный член, ХК„ осуществляет фокусировку изображения всех объектов в пределах зоны 4к обзора, определяемой шириной ДН антенны; — МО, — линейный член, определяет доплеровское смещение частоты сигналов объектов в зави- симости от их угловой координаты О; .
Изменением задержки огибающей сигнала, определяемым квадра- тичным членом разложения в ряд, можно пренебречь при условии (5.21) 1~К„ 2 (Ьг 16Ы' что при Ы=бг справедливо при Х К„ Так, при К„= 100 км и Х = 3 см бг = 2 и . ! 160 Сивтвмм обработки сигналов РСА Таким образом, задача обработки траекторных сигналов при боковом обзоре сводится к сжатию ЛЧМ сигнала (фокусированию) на различных доплеровских частотах (азимутальных каналах) раздельно в каждом канале по задержке (дальности). Число каналов дальности як определяется требуемой полосой обзора по дальности ЛК и разрешением Ьг: Хк Л~/ЬГ а число отсчетов траекторного сигнала Х, в каждом канале зависит от времени синтезирования Т, (требуемого разрешения по азимуту) и частоты повторения импульсов Г„: 2УЫ Так, для обеспечения разрешающей способности Ы = Ьг = бм на дально- сти К„=100кмв полосе обзора ДК=бкм при У= 250 мlс, Е„=! кГц в 1О каналах дальности должно быть запомнено 1О отсчетов сигнала.
з з При этом каждый отсчет сигнала должен содержать амплитудную и фазовую информацию с учетом того, что динамический диапазон сигнала может составлять 60 дБ. Поэтому для получения РЛИ в реальном масштабе времени требуется система обработки с объемом памяти порядка 10~...! О бит и быстродействием 10~... !О операций/с, что представляет сложную задачу даже для современных вычислительных систем. На первых этапах развития РСА предлагались различные методы запоминания и обработки сигналов как аналоговые, так и цифровые. Однако все они в конце 50-х годов не обладали необходимыми характеристиками как по объему памяти, так и по быстродействию. Реализация алгоритмов РСА потребовала разработки принципиально новых методов обработки радиолокационных сигналов — с помощью когерентных оптических систем. Наиболее эффективным устройством запоминания сигналов оказалась фотографическая пленка, обладающая большой емкостью хранения информации.
Кроме того, оптические устройства легко реализуют многоканальную по дальности систему обработки данных. Объясняется это двухмерностью оптических систем. Одна координатная ось может быть использована для записи и обработки азимутальных данных, а другая — для записи этих данных в различных разрешаемых элементах по дальности. В РСА с оптической системой обработки (рис. 6.1) радиолокационные сигналы с выхода приемника поступают в преобразовияель, который превращает их в световые сигналы на входной плоскости когерентного оптического процессора. Это преобразование осуществляется простринствениы,и модулятором пугем освещения его когерентной световой волной лазерного источника излучения с помощью раси~ирителя пучка (линз б — 3169 161 .Глава 6 О~ и От). В качестве источника когерентного света используют лазеры видимого оптического диапазона (длина волны 0,4...0,7 мкм).
Оптяический проиессор в общем случае представляет собой набор различных оптических элементов (линз, диафрагм и т.п.), расположенных определенным образом в пространстве. Необходимый алгоритм обработки обеспечивается в результате прохождения света, модулированного траекторным сигналом РСА, через оптические элементы от входной до выходной плоскости. На выходной плоскости оптической системы формируется РЛИ объектов, которое поступает на индикотор. Расширитель Пространст- Оптический Индикатор пучка венный модулятор процессор Рис.
6.1. Схема оптической системы обработки сигналов РСА Благодаря высокой разрешающей способности оптическая система способна одновременно и практически мгновенно (за время распространения света от модулятора до выходной плоскости) обрабатывать большой объем информации при высоком качестве РЛИ. Однако вследствие того, что в качестве преобразователя сигналов используются фоторегистраторы с фотохимической обработкой пленки, оптическим системам обработки сигналов РСА присуще большое время задержки инфор.иаттии. Кроме того, в них затруднена быстрая смена алгоритма обработки (при маневре носителя, изменении режима обзора, одновременной селекции многих движущихся целей).
Трудно также осуществлять оперативную калибровку системы обработки. Оптическая система включает в себя как оптические, так и электро- механические, фотохимические и электронные узлы, т.е. имеет «гибридный» характер, что усложняет ее проектирование, настройку и обслуживание.
Наконец, размещение на борту носителя РЛС и эксплуатация когерентной оптической системы, имеющей значительные размеры и чувствительность к вибрациям, также представляет определенные трудности. 162 Системы обраоотки оинолов РСА Вследствие этого в настоящее время когерентные оптические системы обработки сигналов РСА используются в основном в наземных условиях при таких режимах работы РСА, когда не требуется получение РЛИ в реальном масштабе времени (картографирование, разведка, мониторинг и др.).
Структурная схема оптической системы обработки сигналов РСА землеобзора представлена на рис. 6.2. В оптической системе обработки в качестве запоминающего устройства используется запись траекторных сигналов с экрана электронно-лучевой трубки на фотопленку. Сигналы в каждом периоде повторения с выхода фазового детектора модулируют яркость экрана электронно-лучевой трубки при однострочной развертке луча по дальности. Объектив фотокамеры проектирует экран трубки на фотопленку таким образом, что развертки но дальности располагается поперек пленки. Фотопленка непрерывно протягивается со скоростью, пропорциональной скорости полета носителя РСА. В результате вдоль фотопленки записываются траекторные сигналы в каждом разрешаемом по дальности элементе.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
