Кондратенков Г.С. Радиовидение (2005) (1151787), страница 42
Текст из файла (страница 42)
В этом случае се- Селокгор лектор опорного сигнала опорного представляет собой селектор сигнала от полоски дально- Рис. 6.24. Алгоритм автофокусировки сти, в которой находится по сигналу мощного точечного опорный ориентир. отражателя Такая система автофокусировки является инвариантной к фазовым нскажениял~ сигнала, поскольку опорная функция в согласованном алгоритме получения изображения представляет собой комплексно- сопряженный сигнал от одиночного точечного объекта. Однако фазовые флуктуации сигналов от различных объектов будут отличаться, что обусловлено разностью запаздывания сигналов. Максимальная величина этой разности определяется шириной зоны обзора по дальности: Лти,„, =сЛК/2.
Конкретное значение времени корреляции линейных и угловых колебаний ЛА зависит от типа ЛА и турбулентности атмосферы и составляет величину от долей секунды до нескольких секунд, что 223 Главп 6 ехр(ур(~)~ + п(г), (6.66) где 1= 1„= пТ„(п — номер отсчета сигнала на траектории, ҄— период повторения зондируюших импульсов); Ȅ— количество точечных объ- ектов в пределах полоски дальности; я (С) и ь, (т) - сигналы от фона и 1-го точечного объекта: Б~(~)= ~оип(О,с)е~р~-~ — г(в,с) д6, Х .4л я,(г) = А,О(О,,С)ехр — 1 — г(8,,1) (6.67) (6.68) 224 значительно больше Лт„,„,. Время корреляции тропосферных нестабильностей фазы сигнала также превышает Ас„, Фазовые флуктуации приемопередаюшего тракта имеют различную природу и обычно подразделяются на медленные, время корреляции которых тпр „р, » Лт„, и быстрые, для которых тпрм, «Лт„.
Однако быстрые флуктуации имеют малую дисперсию и могут не учитываться. Таким образом, в течение периода повторения РСА фазовые флуктуации сигналов объектов в зоне обзора обладают сильной корреляционной связью. Вышеизложенное позволяет сделать вывод о том, что сигнал отдельного точечного объекта можно использовать для компенсации фазовых искажений сигналов всех объекюв, расположенных в определенной зоне одновременного обзора РСА.
При этом устраняется влияние не только ТН, но и тропосферных нестабильностей и нестабильностей приемопередаюшего тракта. При непосредственном использовании сигнала выбранного объекта в качеспзе опорного сигнала системы обработки положение любого объекта на изображении будет пропорционально азимуту этого объекта, отсчитываемому от координаты опорного объекта. Однако в большинстве случаев ЭПР опорного объекта сравнима с ЭПР фона местности в пределах того же элемента разрешения по дальности и ширины ДН реальной антенны, и качество фокусировки будет низким вследствие помех от фона местности. Поэтому требуется принимать специальные меры при формировании опорного сигнала. Траекторный сигнал и(1) на выходе фазового детектора какого- либо канала дальности РСА при наличии точечных объектов представляет собой сумму сигналов фона местности в пределах полоски дальности и ширины ДН реальной антенны зф(г) и объектов з|(1), искаженных мультипликативной помехой ц~(с), принимаемую на фоне внутренних белых шумов п(1): Сиотеми обработки сигиалоа РГ.А (6.70) 8 — 31б9 где о(0) — комплексная функция отражения полоски дальности по ази- мутальной координате О, отсчитываемой от положения центра ДН в мо- мент времени 1 = 0; Св(О,с) — значение ДН реальной антенны в направле- нии О для момента времени с; г(0,1) — расстояние от элементарного от- ражателя с азимутальной координатой 8 до ФЦА в момент времени с при полете ЛА по расчетной траектории; А; и О, — соответственно комплексная амплитуда сигнала 1-го объекта и его азимугальное поло- жение относительно центра зоны обзора.
В качестве модели функции отражения фона о(8) используется пространственный неоднородный некоррелированный шум с нулевым средним значением: М (о(0)) = 0 и корреляционной функцией: М( (0,)о (0,)~ =Р,(0,)б(0, -О,), (6.69) где Рф(О) — плотность потока мощности фона, отраженного от элемен- тарной площадки. Для статистически однородной поверхности Рф(О) = = Рф= сопя. Изменение дальности до отражателя в зоне обзора можно аппрок- симировать квадратичной зависимостью: г(8, т) = (Ч)0- Ч,) 1+ — ' а,Ф где Чо Ч„а, — соответственно радиальная и тангенциальная скорости и ра- диальное ускорение движения ФЦА по отношению к центру зоны обзора.
Значения Ч, и а, вычисляются по данным навигационной системы и используются при расчете опорной функции: ыа) )р)а)вхр() — 1-чй га,в)2)1, где%(~) — действительная весоваяфункция; Ч, и а, — оценки Ч, и а,. После перемножения с опорной функцией сигналы фона и точеч- ных объектов примут вцд: ~,в)= 1ц)в)в<в,ц)рв)~р(-) — вв~1вв, .4л (6.7!) з, (т) = АЯ(О„с)%(с)ехр -) — Ч)8, 1 .4п (6.72) Фазовые нестабильности )))(~) определяются фазовым набегом, вызванным отклонениями носителя от расчетной траектории (ошибками НС), а также фазовыми нестабильностями среды распространения ра- диоволн и приемопередающего тракта РСА 1р„(1): Глава 6 12 ("1/, - У,)1+(а, - а„)— + ц~„(1) . (6.73) Рис. 6.25.
Структурная схема алгоритма фильтрации сигнала точечного объекта в частотной области 226 Фазовые нестабильности щ,(1) в общем случае являются некоторой неизвестной случайной функцией. Сигнал точечных объектов (отражателей) содержит информацию о фазовых искажениях траекторного сигнала и может использоваться для автофокусировки изображения.
В качестве точечных отражателей могут выступать малоразмерные объекты, уголковые отражатели и т.п. Селектор опорного сигнала измеряет фазу этого сигнала Ч/(1) = агс18(йп и, (1)/Ке ц; (1)~ для формирования фокусирующей опорной функции й(1) = ехр( — у1/(1)) . Непосредственное измерение фазовых нестабильностей предпочтительней оценки коэффициентов линейного и квадратичного фазовых набегов, так как позволяет устранить фазовые набеб и более высоких порядков. Качество фокусировки в такой системе определяется СКО ошибки измерения фазы Чф) сигнала опорного обьекта. При большом отношении фон/шум ошибка зависит от отношения мощности сигнала объекта Р - к мощности сигнала фона Пф, принимаемого от земной поверхности, расположенной в пределах ДН реальной антенны и строба дальности: о = Р /Р,б = 1/Ч . Допустимое значение о определяется величиной допустимых искажений РЛИ. Так, при и„„= н/12 о =!/о „»-15.
Величина оф зависит от ЭПР объекта о,б, удельной ЭПР фона об и плошади полоски дальности: Ч аб аб (6.74) и, пР„Е,бг ' где ʄ— дальность наблюдения'„Вб — ширина ДН реальной антенны; бг— разрешение по дальности. Таким образом, чтобы о,б > оВ„К„Оббг при пб = -22 дБ (степь летом), й„= 50 км, Об = 1,8 и бг = 3 м необходимо о,б > 500 м2. Реальные точечные объекты обычно имеют значительно меньшую ЭПР. Поэтому для автофокусировки в канале дальности с опорным объектом необходима дополнительная селекция сигнала объекта на фоне помехи от подстилающей поверхности. Системы абработми еигиалав РСА Сигнал точечного объекта в,-(с) ехр(ур(с)~ выделяется из помех путем фильтрации в частотной области. Структурная схема этого варианта представлена на рис. 6.25.
После умножения траекторного сигнала п(г) на вычисленную по навигационным данным опорную функцию й(~) и прямого БПФ обеспечивается получение спектра траекторного сигнала (искаженного РЛИ). Далее фильтр с амплитудно-частотной характеристикой (АЧХ), согласованной с сигналом п.,(1), выделяет спектр сигнала точечного отражателя (изображение опорного объекта). Для получения оценки сигнала й,(с) выполняется обратное БПФ (ОБПФ).
Его фаза ф(1) используется для формирования фокусирующей опорной функции, устраняющей траекторные нестабильности: Ьф,...(~) = ехр( — ф(1)), где ф(г) = агст8 ГЬпй,(г)1 ~ Кей,(С)) (6.75) 227 При этом оценка фазы ф(~) содержит все нестабильности траекторного сигнала. Такой способ вычисления опорной функции уменьшает влияние флуктуаций опорного сигнала на РЛИ, однако полученное изображение оказывается сдвинутым на величину доплеровской частоты сигнала опорного объекта. Для обеспечения независимости изображения от положения опорного объекта спектр сигнала на выходе фильтра перед ОБПФ обычно сдвигают к нулевой доплеровской частоте.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
