Кондратенков Г.С. Радиовидение (2005) (1151787), страница 56
Текст из файла (страница 56)
При этом метод одновременного измерения ПМР предполагает полный комплект элементов, которые обеспечивают одновременное излучение двух сигналов на ортогональных поляризациях и прием на четыре канала, что соответствует четырем элементам ПМР. Наличие двух передатчиков и четырех каналов приема избыточно.
Задающий генератор (ЗГ) вырабатывает гармоническое напряжение, которое поступает на вход формирователя сигналов (ФС), ортогональных по временной структуре. Сигналы з,(1) и з~(1), сформирован- ные для схемы с временным разделением, удовлетворяют условию а,(1) = з,(1+Т) . На передатчик (См1 и УМ) поочередно поступают з,(1) и з,(1) .
На смесителе См! с помощью гетеродина (Г) происходит повышение несущей частоты. Усиленные в усилителях мощности (УМ) сигналы через антенные переключатели (АП) последовательно поступают на соответствующие антенны ортогональных поляризаций и излучаются в направлении на цель. Пара последовательно излученных сигналов, ортогональных по временной структуре и по поляризации, формирует сложный составной сигнал, компоненты которого разнесены на один период излучения. В режиме приема каждой из антенн последовательно принимаются сигналы, так что на выходе первой антенны наблюдаем Еп(1) =Вне,(1); Е, (С+Т) =Б,,а,(1+Т), а на выходе второй Ед(1+Т) = Я~,з~(1+Т); Ен(1) = Яда~(1) . Символ Е,,(1) означает в данном случае сигнал, принятый 1-й антенной (1= 1,2) при излучении антенной с индексом ) () = 1, 2).
Приня- тые сигналы через антенные переключатели поступают на смесители См2 и СмЗ. Здесь происходит понижение несущей до частоты задающего генератора с отличием на доплеровскую частоту Р„, обусловленную 299 Глава 8 радиальной скоростью цели. Сигналы с выхода смесителей См2 и СмЗ поступают на вход двух соответствующих каналов корреляционной обработки одиночных сигналов, каждый из которых состоит из последовательно включенных смесителя (См), усилителя промежуточной частоты (УПЧ) и амплитудного линейного детектора (Д).
Схемы и работа приемных каналов идентичны, поэтому рассмотрим работу одного из них. На рис. 8.1 представлен вариант структурной схемы измерителя ПМР с временным разделением. Реализация такого метода обладает следующими достоинствами: ° в два раза сокращается комплект аппаратуры на передачу и прием; ° упрощается задача электромагнитной совместимости элементов РЛС; е по сравнению с однополярным метод измерения с временным разделением требует минимума дополнительной аппаратуры: введения второго приемного канала, антенного переключателя и антенны ортогональной поляризации. гг) г) Рис. 8Л.
Структурная схема измерителя ПРМ с временным разделителем На один из входов смесителей последовательно поступают принятые сигналы с выхода смесителя См2, т.е. сумма Еп(1) и Е„(1+Т), на другой вход — сигнал с выхода ФС, соответствующий каналу передачи з,(1) и аг(~)=я,(1+Т). Этот сигнал в режиме приема сформирован с учетом радиальной скорости цели, чем обеспечивается компенсация доплеровской добавки по частоте Г,. Временное положение т импульсов а,(~) и з (1) определяется дальностью до цели.
Смеситель (См) и узкополосный УПЧ в одном канале выполняют роль коррелятора. В результате взаимодействия составляющей з,(~) с сигналом Ен(~) (также, как зг(1) = з,(~+Т) с сигналом Е1г(с+Т) ) в корреляторе «См-УПЧ» происходит свертка спектра. На выходе УПЧ мы имеем гармоническое на- 300 Резкие(а рпбпти РСА землепйзара пряжение, которое с точностью до постоянного комплексного множителя соответствует последовательно измеренным (с интервалом Т) элементам ПМР Ь1(с) и Ь (т).
Аналогично на выходе второго канала получают напряжения, которые с точностью до постоянного комплексного множителя 1с соответствуют элементам ПМР 321(т), аз(т). (в (в)е„(в)) = ~в(в)е„(в)й = ~в(в)Б„в(в- )е~р()(е) =БЕ„; (в,(в), е„(в)) = ~в(в)е„(в)рв = /вв(в5в,(в-в) ехр()(Е) Йв = ББ„; -т (з (1+Т),Е(2(й+Т))= рв т = )в(геТ)Е,(веТ)рв=/в(в+Т)Бв (в-веТ)е Р()йв)Бе=ЕЕ,, -т (з)(г+ Т), Е22(т+ Т)) = рв т = )в~(веТ)Евв(веТ)Рв= ~в,(веТ)Бе~в(в-ееТ)ехР()ПЦдг=ББв~. -т Таким образом, на выходе каналов обработки последовательно формируются сигналы, значения которых пропорциональны амплитудам элементов ПМР (З„и Б(2)в ($22 и 321), а на выходе фазового детектора фиксируется относительная фаза Л)2 и Л21.
Для совмещения результатов последовательного измерения ПМР используется условие ~12 ~21 Заметим, что в общем случае выбор ортогональных по поляризации сигналов не ограничивается только линейными поляризациями, поскольку ортогональность может быть обеспечена и на эллиптических поляризациях, и на круговых. Стробы по задержке в двух каналах соответствуют измерениям одного столбца поляризационной матрицы рассеяния. Вторая половина ПМР измеряется со смещением на период Т.
Таким образом, на выходе двух каналов можно получить сигналы сразу четырех РСА, соответствующих четырем элементам ПМР, что позволяет применять алгоритмы обнаружения и распознавания объектов по поляриметрическим характеристикам их функций отражений. 301 Глпвп 8 Я Повышение эффективности распознавания вскрываемых объектов требует использования всей возможной информации, которая заключена в функции отражения, и, в частности, использования поляризационных характеристик, Наиболее полно поляризационные характеристики объекта могут быть получены путем формирования поляризационной матрицы рассеяния. Для формирования полной поляризационной матрицы в РСА необходимо излучать последовательно или параллельно дв» зондирующих сигнала с ортогональной поляризацией и принимать сигналы соответственно в двух или четырех каналах с различной поляризацией. Элементарные отражатели (сфера, уголки, спирали) имеют строго определенную матрицу рассеяния.
Поляризационные характеристики сложных объектов носят в основном статистический характер (дисперсии амплитуд сигналов, корреляция сигналов разных корреляций, энтропия сигналов и т.д.). Главной проблемой эффективного использования поляризационного режима РСА является получение (в основном экспериментальным путем) банка данных поляризационных характеристик объектов при различных условиях наблюдения.
8.2. Режим селекции движущихся целей 82Л. Алгоритмы селекции движуи(икся целей Под режимом селекции движущихся целей (СДЦ) в РСА обычно понимают обнаружение сигналов движущихся сосредоточенных целей путем подавления сигналов всех других неподвижных целей н фона местности. При этом целью называют заданный для обнаружения объект, т.е.
объект нашего интереса. В настоящее время понятие режима СДЦ значительно расширено, так как в этом режиме решается целый ряд взаимосвязанных задач на различных уровнях: 1) обнаружение только движущихся с радиальной скоростью объектов при подавлении сигналов всех других объектов и фона местности; 2) обнаружение только движущихся объектов с измерением их координат (дальность-азимут) и радиальных скоростей; 3) обнаружение только движущихся объектов с измерением их координат и векторов скорости (радиальной и тангенциальной); 4) обнаружение одновременно движущихся и неподвижных объектов с измерением их координат и векторов скорости с индикацией на фоне радиолокационного изображения (РЛИ) земной поверхности.
Для обеспечения решения задачи обнаружения движущихся объектов используются специальные алгоритмы и устройства их реализации. Алгоритмы селекции основаны на различиях пространственно- временных характеристик сигналов, отраженных от движущихся и не- 302 Режимырпботы РСА землеебзора подвижных объектов. Для их реализации при решении полной задачи необходима антенная система (или интерферометр) с многими фазовыми центрами, разнесенными по линии пути носителя РСА, и многоканальная частотно-временная обработка траекторных сигналов. Оптимальные алгоритмы СДЦ требуют реализации многоканальной пространственно - временной обработки сигналов РСА. При этом под иространствениой обработкой понимают обработку принимаемого электромагнитного поля по раскрыву антенны, а под врел~еиной — обработку сигналов, принимаемых отдельными элементами раскрыва антенны во время перемещения носителя РЛС по траектории.
Синтез и реализация оптимальных алгоритмов представляет весьма сложную задачу, и в большинстве случаев используют различные квазиоптимальные способы обработки сигналов. Обычно пространственная обработка обеспечивает подавление мешающих отражений (неподвижных объектов и фона) путем формирования провалов (" нулей" ) ДН антенны в направлении на помеху. Временная обработка обеспечивает доплеровскую фильтрацию сигналов для разделения спектров сигналов движущихся целей и мешающих отражений, а также выделения сигналов на фоне шумов.
При этом используются более простые антенные системы: моноимпульсные, двухканальные интерферометры и даже антенны с однолучевой ДН. В качестве примера на рис. 8.2 показано сечение распределения мощности отраженного сигнала фона (неподвижных объектов) в пределах ширины ДН Во и движущейся цели в плоскости «азимут — доплеровская частота» (Π— ~,). При совпадении доплеровских частот движущейся цели и помехи (сигналы находятся в одном доплеровском фильтре (, „=Г„~) их угловые положения (азимуты) отличаются, что позволяет селектировать сигналы цели путем пространственной обработки. Если помеха и цель совпадают по азимуту (0„=0„г), то они селектируются путем доплеровской фильтрации ф,-ь Г„~). Оптимальная система обработки, подавляя фон и выделяя сигнал движущейся цели, обеспечивает Цель Рис.
8.2. Частоты сигналов движущихся и неподвижных целей 303 Глпвп в максимальное отношение сигнал/фон при минимальной радиальной скорости цели. Так как в одном элементе дальности может быть несколько движущихся целей, оптимальная система должна быть многоканальной не только по доплеровской частоте, но и по азимуту. Основное назначение систем СДЦ вЂ” разделение сигналов движущихся целей и мешающих отражений, т.е. сигналов всех остальных объектов (неподвижных объектов, земной и водной поверхности).
При этом задача «обнаружения — распознавания» решается путем построения системы обнаружения сигналов движущихся целей на фоне коррелированных помех, образуемых сигналами неподвижньгх объектов, земной и водной поверхности, а также различного рода шумов. Оптимальную структуру такого «обнаружения — распознавания» можно представить в виде последовательно соединенных устройстш фильтра подавления сигналов мешающих отражений («выбеливающего» фильтра), фильтра, согласованного с сигналами движущихся целей, и порогового устройства (рис. 3.3).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
