Кондратенков Г.С. Радиовидение (2005) (1151787), страница 32
Текст из файла (страница 32)
Алгоритм сжатия ЛЧМ сигнала по оси Х„может быть выполнен простейшей оптической системой, состоящей из первичной и вторичной пленок, разнесенных на расстояние К,. Диафрагма шириной В„определяет размер синтезированной апертуры на первичной пленке х„ (рис. б.б). Рис.б.б. Распределение света на вторичной фотопленке при формировании РЛИ При распространении когерентной световой волны в свободном пространстве на расстояние Кф распределение света Е,(х,) на вторичной пленке связано линейным интегральным преобразованием с распределением света Е„(х„) на первичной пленке (без учета здесь и в дальнейшем несущественных множителей): т69 Глава б Е,(х,) = / Е„(х„) ехр/Е~(«„— х.) дх, = (6.2) Кх2 Ех Е„(х„)ехр 3 ' " ехр -) †' ' х„ (1х„, гк, Кф и 2п 2 Р„ — (п„х„- х„) +2п — "х„, (6.3) Е„(х„) = я„(х„) = во + з, соя где зо — постоянный опорный сигнал; и„— масштаб записи по оси Х„; х„— координата цели на оси Х; 2пЕ„Л4Ч ) = е) — поднесущая частота записанного сигнала; Ч вЂ” скорость протяжки пленки.
Запись точечной цели с координатами х„=О (боковой обзор) можно представить в виде трех членов: з„(х„) = з„+ — 'ехр ) п„х„+)о) х„+ — 'ехр — ) п„х„- ~в„„х„ 2 ( Ж„" " ") 2 ( Ж„ (6.4) Подставляя (6.4) в (6.2), получим, что первый и второй члены дают расфокусированные изображения соответственно з) и з на рис.
6.6. Третий член дает сфокусированное изображение точечной цели: 1с, 2яп2 з,(х,) = Ь,ехр 1( — '- — ")х„ 2КФ Ж„ и 1с,х, ехр -)(а„„+ — '')х„дх„. Ф Фокусирование происходит при расстоянии Кф между первичной и вторичной пленками, когда квадратичный член равен нулю: 170 где 1с, = 2п/)(.,; )(., — длина волны света. Квадратичный характер фазовой переходной характеристики свободного пространства имеет простое физическое объяснение.
Точечный источник света на входной первичной пленке Ь(х„) испускает сферическую волну, которая падает на выходную (вторичную) пленку. Сферический фронт волны обуславливает квадратичное запаздывание фронта относительно выходной плоскости. Сравнивая требуемую переходную характеристику (6.1) и полученную (6.2), можно отметить их идентичность. Рассмотрим прохождение записанного на первичной пленке траекторного сигнала через такую оптическую систему. Распределение света при освещении первичной пленки параллельным лучом света лазера будет пропорционально траекторному сигналу: я иетемвя обработки сигиалое РСА ХК„ Кф —— (6.5) 2Х,п„ Координата х, вторичной пленки соответствует азимутальной координате смещения цели.
Начало координат ( х„= О ) смещено в точку то Х,КФ ГХ,К 2п 4Ч Расстояние В.ф, на котором фокусируется изображение объекта, определяется наклонной дальностью до объекта Кн и масштабом записи сигнала и„, т.е. расстояние фокусирования изменяется пропорционально изменению расстояния до объекта К„. Поэтому радиолокационное изображение местности по путевой дальности формируется на плоскости, наклоненной к оптической оси системы. Изображение по оси наклонной дальности формируется проецированием первичной пленки на наклоненную вторичную пленку с помощью специальной оптической системы с цилиндрической линзой (рис.
6.7). Первичная пленка Вторичная пленка Рис. 6Л. Формирование изображения на вторичной фотопленке по оси наклонной дальности Недостатком такой простой системы обработки является большое расстояние фокусирования и, следовательно, большое изменение этого расстояния в пределах полосы обзора РСА (большой угол наклона вторичной пленки). Так, при п, = 5,5.10', Х, = 5 1О м, Х = 3 см, К = 36 км расстояние фокусирования будет порядка десятков метров. Для устранения этого недостатка применяется оптическое устройство, в котором между первичной и вторичной пленками помещается телескопическая система (рис. 6.8), состоящая из двух линз Ь, и 1.2 с разными фокусными расстояниями. Расстояние между линзами равно сумме их фокусных расстояний Г, +Г,.
Такая система (телескоп) обра- 171 Глава 6 зует в плоскости Р уменьшенное изображение первичной пленки, что эквивалентно увеличению масштабного коэффициента записи сигналов и„. Коэффициент уменьшения масштаба изображения телескопической системой равен отношению фокусных расстояний линз. !!ервачваз Рис. 6.8. Телескопическая оптическая система В свободном пространстве между плоскостью Р и вторичной пленкой происходит фокусирование изображения на плоскость вторичной пленки.
При этом новое расстояние фокусирования определяется по формуле (6.6) и может составлять всего несколько сантиметров, а угол наклона выходной плоскости — несколько градусов. Схема оптической системы показана на рис. 6.9. Линзы Ь, и Ь2 образуют телескопическую систему, формирующую вблизи фокальной Лазер ричнаа евка Рис. 6.9. Схема оптической системы обработки 172 Сисюиеми обработки сигиалоа РСА плоскости линзы 1. изображение записи сигналов вдоль пленки. Для обеспечения фокусирования изображения во всей полосе обзора по дальности вторичную пленку располагают под небольшим углом к оптической оси (единицы гр щусов). Подбором угла наклона и перемещением вторичной пленки вдоль оптической оси системы производится согласование расстояния фокусирования для объектов, расположенных в ближней и дальней частях полосы обзора РСА.
Для передачи без изменения изображения сигналов по дальности с первичной на вторичную пленку установлена вторая телескопическая система с одинаковыми фокусными расстояниями линз Ь, и Ь4. При этом изображение с первичной пленки проецируется в масштабе 1:1 на вторичную пленку. Так как вторичная пленка наклонена относительно оси Ъ'„, то для передачи изображения без искажения первичная пленка также наклонена, но в другую сторону.
Все линзы оптической системы — цилиндрического типа, т,е. Ь, и 1. действуют только по оси Х„, а линзы Ь, и Ь4 -только по оси Ъ„. Участок первичной пленки, освещаемый лучом лазера, ограничен диафрагмой. Размер окна диафрагмы Р„по оси Х„определяется требуемым размером синтезированной апертуры Х, с учетом масштаба пленки вдоль оси Х„: Р„= Х,/и„. По оси Ъ'„диафрагма обеспечивает освещение всей ширины записи на пленке.
Масштаб выходного изображения по оси Х,: М„= п„Г,/т" . Масштаб выходного изображения по оси Ъ; равен масштабу записи на первичной пленке: М„= п„. Рассмотренная оптическая система осуществляет кадровый алгоритм обработки траекторного сигнала РСА при ПБО с одновременным формированием Х0/ох = 2Х, з(п О„/д, синтезированных лучей, перекрывающих зону обзора, равную ширине ДН реальной антенны — кадр РЛИ. При этом максимальное число некоррелированных кадров РЛИ за интервал наблюдения Х =О,К„/з(пО„равно Х /Х, и, следовательно, такое число кадров РЛИ может некогерентно накапливаться для сглаживания спекл-шума изображения. В заключение отметим, что для устранения шумов, обусловленных случайным изменением толшины фотоэмульсни на пленке и колебаниями толшины подложки фотопленки, первичную пленку с записью сигналов РСА в фильмовом канале оптической системы погружают в жидкость (иммерсионный фильмовый канал).
При этом выбирают такую жидкость, коэффициент преломления которой равен коэффициенту преломления фотопленки (четыреххлористый углерод, водный раствор спирта и т.д.). 173 Глава 6 При использовании оптической системы обработки траекторный сигнал записывается на борту носителя РСА с экрана электроннолучевой трубки с однострочной разверткой на фотопленку: поперек пленки — развертка по дальности, а вдоль непрерывно протягиваемой пленки — траекторный сигнал.
В наземных условиях проявленная фотопленка (голограмма) поступает в когерентную оптическую систему. Световой сигнал формируется в виде распределения амплитуд света на входной плоскости оптической системы путем освещения проявленной фотопленки лучом лазера. В результате прохождения света через оптический процессор на выходной плоскости (вторичной пленке) формируется радиолокационное изображение. Оптическая система обеспечивает одновременную многоканальную по дальности обработку траекторного сигнала, формируя кадр РЛИ во всей зоне обзора по дальности и азимуту, определяемой ДН антенны. Для устранения засветки изображения РЛИ расфокусированным лучом лазера траекторный сигнал на пленке записывается на небольшой поднесущей частоте.
Фокусировка траекторного сигнала, записанного вдоль пленки, осуществляется при распространении светового поля в свободном пространстве между первичной и вторичной пленками. Расстояние, на котором происходит фокусировка, определяется дальностью до цели и масштабным коэффициентом записи сигнала на первичной пленке. Для уменьшения расстояния фокусирования между первичной и вторичной пленками устанавливается цилиндрическая телескопическая оптика.
которая формирует уменьшенное изображение первичной пленки, что эквивалентно увеличению масштабного коэффициента записи траекторного сигнала вдоль пленки. Для обеспечения фокусировки на всех дальностях зоны обзора вторичная пленка наклонена на небольшой угол относительно поперечной оси оптической системы. РЛИ по дальности, записанное поперек пленки, передается на вторичную фотопленку без искажений с помощью второй цилиндрической телескопической оптики обычно в масштабе 1:1. б.2. Цифровые системы обработки Если основным требованием к РСА землеобзора является получение изображения заданной зоны обзора на борту носителя в реальном масштабе времени, то используют цифровую систему обработки (ЦСО), которая обеспечивает минимальную задержку информации (рис. 6.10). Рис. 6.10.
Цифровая система обработки 174 Системы оораоотни еигналоо РСА Первая причина задержки связана с необходимостью формирования требуемого размера синтезированной апертуры, который определяет разрешающую способность по азимуту. Минимальная начальная задержка получения изображения равна времени синтезирования Т,. Время задержки уменьшается с ростом скорости носителя РСА. Если для уменьшения спекл-шумов используется несколько некогерентно складываемых изображений Х„, то время задержки увеличивается в Х„раз и составляет Т,Х„. Вторая причина задержки состоит в том, что требуется формировать изображение определенного (заданного) участка зоны обзора по путевой дальности ЛХ .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
