Кондратенков Г.С. Радиовидение (2005) (1151787), страница 48
Текст из файла (страница 48)
Полагая, что на максимальной дальности (дальности обнаружения К ) мощность фона и других помех меньше мошности внутренних шумов приемника РСА, определяем дальность обнаружения из (7.12), подставляя вместо г(„ требуемое отношение сигнал/помеха (о„= г) ): (7.15) Числовой пример. Р =1О Вт, С =3.10', 1=3.10 ' м, о„=3м', о =10 ', о =15дБ(32), ФгТ=4.10" Вт/Гц, Р =8дБ(б), $.2 — — 20дБ(100), Ы=бг=Зм. Ч=ЗООм/с, я(п0„=1 (боковой обзор). Дальность обнаружения в этом примере согласно (7.15) равна К„=130 км (округлено).
Мошность фона в элементе разрешения намного меньше мошностивнутреннегошума: о =овЬЯг/сова=10 ~ м, о„/о =300»о 258 Характеристики рСА зеилеабзара 2. В режиме картографирования дальность обзора определяется возможностью обнаружения сигналов, отраженных от заданной пространственно-распределенной цели с минимальной ЭПР о „„„. В этом случае дальность обнаружения разрешаемого элемента цели (дальность картографирования) можно получить, подставляя в (7.15) значение с~а =о „„„Ябг/сова: (7.16) Характеристики обнаружения пространственно-распределенной цели (фона) отличаются от характеристик обнаружения точечной цели.
Во-первых, распределение ЭПР элемента фона подчиняется экспоненциальному (а не хи-квадрат) закону (в сантиметровом диапазоне радиоволн). Во-вторых, пространственно-распределенная цель содержит большое количество компактно расположенных элементов разрешения (до 10'...10 ). Это позволяет значительно снизить требуемую вероятность ложной тревоги на один элемент разрешения, обычно до 10 '...1О 2. В этом случае требуемое отношение сигнал/помеха для одного элемента разрешения равно 3...5 дБ. Иногда в качестве критерия дальности картографирования используют понятие чувствительности— минимальной удельной ЭПР о „, при которой отношение сигнал/шум равно единице, т.е. 0 дБ. Потери при обработке сигнала фона на 3...5 дБ меньше, чем при обработке сигнала точечной цели.
Это объясняется прежде всего малым влиянием рассогласования характеристик фильтра и сигнала фона, так как рассогласование приводит только к перераспределению сигнала фона между элементами разрешения, не изменяя его обшей мощности. Используя данные предыдущего числового примера для случая детального картографирования (И = Ьг = 3 м) пространственно-распределенной цели с о „„„=-30дБ(10 ') при требуемом отношении сигнал/помеха с! =ЗдБ(2), потерях Ь~ —— 15дБ(32) и соза=1, получим дальность детального картографирования К„= 70 км (округлено). Как и ранее полагаем, что внутренний шум превосходит по мощности все другие помехи. 3.
При обнаружении точечной цели на сильноотражающем фоне влиянием внутренних шумов и помех обычно пренебрегают. В этом случае характеристики обнаружения определяются отношением сигнал/фон для одного элемента разрешения. Мощность сигнала фона в элементе разрешения зависит от удельной ЭПР фона и разрешения РСА: Глава 1 оф —— О,МЬг/сова, а мошность сигнала цели — от ЭПР цели О„. При заданной величине О улучшить характеристики обнаружения можно только повышая разрешение.
Так как сова близок к единице, то О'а О»Ьйг (7.17) Твх, при Р =0,8 и Р.„=10 необходимо иметь(см. рис. 7.4) отношение сигнал/фон Ч = Р„(Р„= о„/о =15 дБ при однократном обзоре. Если О„= 3 м' и о„=-20 лБ (танк в степи), требуемое разрешение о„сова Ы= 8 = (7.18) ооч,р равно 3 м. При четырехкратном обзоре для Ч = 9 дБ достаточно обеспечить разрешение РСА М = Ьг = 6 м . ш гв 260 Дальность обнаружения малоразмерной цели на сильноотражаюшем фоне определяется двумя условиями: 1) обеспечением на этой о„ дальности такого разрешения, при котором ц =; 2) обеспечени- ОабгЬг ем такого отношения сигнал/шум Р,/Р »с(, при котором влиянием шумов по сравнению с фоном можно пренебречь.
На рис. 7.5 представлены графики зависимости границы требуемого разрешения от ЭПР цели О„для ее обнаружения на фоне «степь летом» лд=ьАз,м при вероятности правильного обна.- ружения Р = 0,8 и вероятности ложнойтревоги Р =!О , 'н„=4 При обнаружении малораз- Фов "стспь асгом" мерной цели на фоне О значию ---------,'-------- , '- тельный вклад в величину мошно- ~ ~н сти фона элемента разрешения цели может вносить сильноотражающий фон в окрестностях цели (О . ). Примером такой ситуации может служить обнаружение цели зв „„,г на поляне в лесу.
Влияние сосед- оц,м Рис.7.5.графикизависимос и него силъноотРажаюшего фона в требуемого разрешения от ЭПР цели этом слУчае УчитываетсЯ чеРез инпри различном числе Х„пекогерентных тегральный уровень боковых ле- накоплений пестков выходного сигнала ( Р,): Хараюпериетики РСА землеабюра Р„п„ п„сова (7.19) пф Ьгбг(по + Р по, ) Для рукотворных объектов (корабли, танки, ракетные комплексы, самолеты на стоянке и т.п.) при высоком разрешении справедлива эмпирическая формула оценки ЭПР разрешаемого элемента и объекта в целом: гга = (0,5...1,0)$„, где Б„— площадь объекта или его разрешаемого элемента. При этом полагается, что площадь объекта больше или равна плошади элемента разрешения РСА.
В этом случае требуемое для обнаружения цели на фоне отношение сигнал/фон о„(0,5...1,0)ЬРЬг 0,5...1,0 ггпу ггаЯЬг пв Отношение с1 = 9 дБ (при 4-кратном обзоре) обеспечивается на любом фоне, удельная ЭПР которого меньше — 1О дБ (городские постройки). Особый случай представляет обнаружение объектов, находящихся под слоем растительности, почвы, снега, а также замаскированных специальными радиопоглощающими покрытиями. Типовые покрытия имеют в сантиметровом диапазоне поглощение 15...25 дБ в полосе, составляющей до 20 % центральной частоты. При маскировке таким покрытием объекта с ЭПР о„= 10 м' (танк) и поглощением 20 дБ действующая величина ЭПР будет равна 0,1 м' . При расположении объекта на фоне с удельной ЭПР о, = — 20дБ (степь) и разрешении РСА (Зх3 м') отношение сигнал/фон будет равно 1, т.е.
объект не будет обнаружен. При переходе в дециметровый диапазон (1=70 см) уменьшается средняя удельная ЭПР фона (на 30 дБ) и значительно уменьшается поглощающая способность покрытия, что позволяет обнаруживать объекты с ЭПР о„= 1... 1О м'. Аналогично определяется возможность обнаружения объектов, покрытых слоем почвы и снега. В этом случае поглощение сигнала и соответственно уменьшение действующей ЭПР объекта определяется толщиной покрытия и коэффициентом поглощения материала покрытия. При обнаружении объектов, находящихся под пологом леса, степень поглощения определяется длиной пути распространения электромагнитных волн в кронах деревьев (до объекта и обратно): К = 2Ь„ /я1п <р„, где Ь вЂ” высота крон деревьев, а д„— угол падения волны.
261 Глава 7 Так, при высоте крон Ь =5м и р„=10' К = 60 и. В сантиметровом диапазоне поглощение электромагнитных волн составляет: в листве 1,2 ЛБАМ и на пути распространении — 72 дБ, что не позволяет обнаруживать объекты пОд полОГОм леса. При обзоре под большими углами (д„= 50...60') значительно уменьшаются длина пути в кронах деревьев ( К =12 м) и соответственно поглогценне электромагнитных волн.
Такие углы обзора характерны для космических РСА и беспилотных ЛА. Поскольку обьекты находятся между деревьями, степень нх закрытия листвой прн почти вертикальном зондировании значительно меньше, и поглощение в этом случае уменьшается. Полагая, что на краях крон деревьев коэффициент затухания у составляет 0,6ЛБ~М, получим поглощение в листве уй =7 дБ и действующую ЭПР цели о„=2М'.
В случае, если удельная ЭПР леса о, = — 14дБ н разрешение РСА составляет Зх 3 м, ЭПР фона о = 0,25 м'. Таким образом, отношение сигнал/фон составляет а„/тт =8, что позволяет обнаруживать объекты под пологом леса прн больших углах обзора. В дециметровом диапазоне (1=70 см) поглогценне в листве деревьев уменьшается в ! 0 раз (у =- 012 дБ/ м ), а о„— в 100 раз, что позволяет обнаруживать объекты при любых углах обзора. Однако прн этом может возникнуть проблема распознавания обьектов: стволы деревьев- цель. 4. Особо определяются характеристики обнаружения пространственно-распределенной цели с отрицательным контрастом (просека в лесу, ВПП, речка с пологими берегами и т.п.), т.е.
когда окружающий фон имеет удельную ЗПР стаф больше, чем ЗПР цели о „. В этом случае задача обнаружения сводится к различению двух сигналов, отличающихся средней мощностью. Наиболее сложной является задача обнаружения протяженной цели с меньшей, чем у окружающего фона удельной ЭПР, когда цель занимает всего несколько элементов разрешения по одной из координат («провап»). Уровень мощности сигнала в этих элементах определяется: 1) мощностью сигнала цели; 2) интегральным уровнем боковых лепестков Р„„, ФН сигналов окружающего фона и сигналов дальнего фона вследствие неоднозначности по азимуту и дальности; 3) мощностью помех Р„(шумами приемника, АЦП, процессора и внешними помехами): К тт,„ЫЬГ (7.20) сова где Кв — коэффициент, учитывающий характеристики РЛС. В соседних с целью разрешаемых элементах фона уровень мощности сигнала в основном определяется отражениями от фона: 262 Характериеиюки рСА землеаазара Коо ~ЬСЬг о ф соха (7.21) Полагая, что мощность помех Р„много меньше мощности сигналов цели и фона, принимаемого по боковым лепесткам, получим отношение Р /Р„(контраст изображения): Рф <уоф (7.22) Р„оо.
+ Р...поф Плотность вероятности мощности сигналов фона и цели распределяется по экспоненциальному закону (для одного обзора). На рис. 7.6 даны характеристики обнаружения элементов цели с отрицательным контрастом в зависимости от контраста изображения. Поскольку число элементов разрез„=1, шения цели и фона велико, вероятность ложной тревоги (ве- ',Р ==в': роятность принятия цели за фон о.6 - ------ -------.--------'-"--.--',--- -: в одном элементе разрешения) можно задавать достаточно ! большой (Р„,=10 '...10 ~). Для обеспечения вероятности прао2-- ----.
. ~ ', -' вильного обнаружения Реи =0,8 ! при однократном обзоре требу- 4 8 12 !6 Р/ . Б Р„.л Р /Р„=12дБ, а при 4-кратном Рис. 7.6. Характеристики обнаружения цели с отрицательным контрастом обзоре Рф/Р„= 5 дБ ° 0.8 В качестве примера рассмотрим обнаружение дороги (а,„= — 30дБ) на просеке в лесу (о =-15дБ). Если интегральный уровень боковых лепестков Р„= — 15 дБ, то контраст Р,/Р„= 12 дБ, что обеспечивает обнаружение дороги в лесу при однократном обзоре. Дальность обнаружения цели с отрицательным контрастом определяется условием, при котором можно пренебречь влиянием шумов на величину контраста изображения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
