Кондратенков Г.С. Радиовидение (2005) (1151787), страница 58
Текст из файла (страница 58)
При вычитании сигналов з|(1) — з (1 + Л1 ) будут подавляться сигналы всех неподвижных объектов и фона при условии стабильности системы и объектов за время Л1 . При этом на выходе вычитающего устройства остаются только шумы приемников. Аналогично можно подавить сигналы, полученные в момент времени 1+ Л1 и 1+ 2Л1 и так далее по всей траектории, где производится прием и обработка сигналов. Если объект движется, то условие з~(1+ Л1 ) = з|(1) уже не выполняется и сигналы движущихся объектов подавляются не полностью. Эффективность селекции движущихся объекгов определяется величиной радиальной скорости объектов и скоростью носителя, разносом фазовых центров д и стабильностью сигналов неподвижных объектов и фона.
Фазы сигналов ь,(1) и зз(1) определяются длиной волны РЛС и соответственно расстояниями га+ г~ и га+ г1 от передающего до приемных фазовых центров. В условиях дальней зоны приема эти расстояния равны: г +г~- — (Кц У1соБО )+(Кц (Ч1+д)созОЦ) 2Кц 2(Ч1+ф2)созО„, (8.9) г + г~ = (К„- Ч1 соя О„)+ (К„-(Ч1- д) соя О„) = 2ʄ— 2(Ч1-ф2) соя О„. Режимы рабоивс РСА землеобэорп Таким образом в системе СДЦ с остановленным фазовым центром подавляются сигналы всех неподвижных объектов и фона.
Эффективность подавления (уровень остатков) определяется стабильносп ю сигналов. При движении цели с радиальной скоростью Ч сигналы соответственно будут равны: Г4к 4к ь,„(т) = А„соь~ — (Чт+ф2) соз6„+~р„+ — Ч 1; ~4к 4я ь~ (т) = А„соь — (Ч1 — ф2)соь6„+(р„+ — Ч т; (8.1 1) (4к 4к ь „(т+Лй) = А„сов~ — (Чт+с$(2)соя6„+<р„+ — Ч (1+А1) . На выходе вычитающего устройства получается разность сигналов $1 (1) Б2 (1 + ДС) 4я =2А яп~ — Ч Мт)ып~ — (Чт+ф2)соз6 +~р + — Ч (~+Лс)). и и Ц Асдц — — А„ 4лдЧ (8.13) Ю Чем больше разнос фазовых центров антенны И и меньше скорость носителя, тем выше эффективность селекции. .
(2я когда яп~ — Ч М = ш При больших скоростях объекта, .(21Ч1 = яп ~ — — ~ = О, объекты не обнаруживаются («слепые скорости»). ~) Ч~ Как правило, в этом случае они обнаруживаются в одном из приемных каналов обычной фильтровой системы в области боковых лепестков ДН, как в однолучевой РЛС, либо используется третий канала интерфе- рометра с меньшим расстоянием д. 311 Дальнейшая обработка сигналов движущихся целей сводится к их когерентному накоплению (доплеровской фильтрации) для обеспечения обнаружения на фоне остатков сигналов неподвижных целей и внутренних шумов, а также разрешения по частоте.
Эффективность селекции объектов, движущихся с малой радиаль2я Я ной скоростью ( — Ч А1 « — ), определяется амплитудой сигнала объекта Х ш 2 на выходе вычитающего устройства Асдц . С учетом того, что М = д/Ч, Глпва 8 Следует отметить, что доплеровская частота сигналов движущихся объектов на выходе вычитающего устройства такая же, как на входе: 1.„= — .Е„+ 2Ч 2Ч„ (8.14) Поэтому, несмотря на наличие двух пространственно-разнесенных антенных каналов, рассмотренная система СДЦ имеет такую же неоднозначность измерения «азимут — радиальная скорость», как и одноканальная система.
Для измерения угловой координаты (азимута) движущегося объекта моноимпульсным методом необходимо введение дополнительного канала. При выборе величины Ж, равной периоду повторения импульсов РСА (Л1=Т„), условие Л1=ЙФ выполняется регулировкой частоты повторения импульсов: Р„=ЧЯ. Вместо компенсации (вычитания) сигналов неподвижных объектов и фона во временной области иногда используют компенсацию в частотной области, т.е. после формирования комплексных РЛИ в двух приемных каналах. При этом коэффициент компенсации формируется адаптивно, в том числе при условии, когда Л~ ~ фЧ . При практической реализации такой интерферометрической системы СДЦ возможно совмещение передающей антенны с одной из приемных антенн.
Возможно также последовательное переключение передатчика от одной антенны к другой, что несколько увеличивает угловую чувствительность интерферометра. 8.2.4. Селекция движущихся целей в РСА с моноимнульсной антенной Обнаружение движущихся целей на фоне неподвижных в РСА обеспечивается не только различиями доплеровских частот сигналов, отраженных от неподвижных и движущихся целей, но и их пространственным положением.
Для неподвижных целей доплеровская частота сигналов 1 „однозначно определяется их угловым положением относительно вектора путевой скорости носителя РСА (8.1), а для движущихся - 1',„и радиальной скоростью движения цели Ч (8.4). Если движущаяся и неподвижная цели совмещены в пространстве, то они тем не менее имеют различные доплеровские частоты и обрабатываются различными фильтрами. Этими причинами объясняется так называемый эффект смещения изображения движущихся целей в РСА на величину ЛР= Ч /2ЧяпВ„. При совпадении дошеровских частот сигналов неподвижной и движущейся целей они различаются азимутальным положением. На этой закономерности и основывается селекция движущихся целей в моноимпульсной РСА.
При этом для подавления сигнала неподвижного 312 Режииы Раоогпы РСА землеобзора объекта, имеющего ту же частоту, что и сигнал движущейся цели, используют разностную ДНА, равносигнальное направление (РСН) которой направлено на неподвижный объект. Для пояснения принципов работы алгоритма СДЦ с использованием моноимпульсной антенны рассмотрим количественные соотношения между сигналом цели и помехой. Пусть РСН антенны направлено под углом 9„(рис.
8.8) по отношению к вектору путевой скорости самолета, а цель, движущаяся с радиальной скоростью Ч„,, отклонена на угол р„. Каждой (-й точке земной поверхно- 9 ° сти соответствует доплеровская частота сигнала Гь а В„ интенсивность сигнала про- Ч (41 Цель Ф о порциональна коэффициенэ ту направленного действия (КНД) антенны в направлеРис. 8.8.
Принцип работы алгоритма СДЦ нии (~ь игнал 1-и точки с использованием моноимпульсной антенны фона в разностной ДН 2Ч 2Ч . Ч'в п'О„,, (8.15) хехр — ~2п Гф+ — (созОо)1- (япО„)Р,1- — "1~ +1щ, где Аь ~р; — амплитуда и начальная фаза сигнала, отраженного от 1-Й точки земной поверхности; блф) — КНД антенны в направлении р. Траекторный сигнал, отраженный от земной поверхности, представляет собой сумму сигналов, отраженных от всех точек земной поверхности в пределах ДНА: в,(с) = ~~~~ад,(т), а его спектр повторяет ьо в „(1)=А,Я,(~)„)х (8.16) +.ррц . 2Ч 2Ч, Ч яп 9„2 2Ч хехр — )2л Гвг.+ (созО„)й — (япО„)р„т — — "1 + — -с Х " " Ж„Х 313 форму ДНА. Спектр траекторного сигнала фона Б„(т") имеет нулевую интенсивность на частоте (2ИХ)соз9„(ррО).
Траекторный сигнал, отраженный от движущейся цели, имеет доплеровскую частоту, определяемую углом р„и скоростью Ч, а его интенсивность определяется ДНА в направлении р„: Глпеп 8 Если азимутальный угол цели ~3„=Ч„,/(Чз1пО„), из формулы (8.!б) получаем, что доплеровская частота сигнала цели равна частоте сигнала, отраженного от точки !3;=0 (Г„„=О), но интенсивность сигнала, пропорциональная Од(!3„), не равна нулю (см. рис. 8.8). После компенсации центральной частоты и квадратичной фазы получаем: зд,(1)=А,С (Р,)ехР 32Я вЂ” (ыпО„)Р,1+УР, 2Ч Х ГгЧ гч 1 ь „(1)=А„О (!3„)ехр 32я~ — (з1пО„)!3„1- — т~+ур„ Если в системе обработки используется фильтр с нулевой частотой без амплитудного взвешивания, то амплитуда полезного сигнала в разностном канале яп((2л/Х)~2Ч(з1п О„)~3„— 2Ч ~Т,~ (2я/Х)! 2Ч(ь1пО„)Є— 2Ч„„~Т, ь1п ~(2я И)(2Ч(з1п О„) $3;) Т, ~ (2к/Х)(2Ч (яп О„) !3,) Т, (8.18) Мощность всех сигналов фона, находящихся в пределах полосы пропускания доплеровского фильтра +да/2 где 513 = Х/(2Т,Чз!пО„) — угловая разрешающая способность РСА.
При линейной аппроксимации разностной ДНА (в пределах о!3 ~ Оо) 6д(Р;) = Р;/О0. Считая, что амплитудная характеристика в пределах полосы пропускания узкополосного доплеровского фильтра прямоугольная: в(п х/х ь 1, получаем выражение для мощности фона в разностном канале: 314 Максимальное значение полезного сигнала Цд=А„Сд(!3„)Т, в нулевом фильтре достигается при !3„=Ч /ЧяпО„.
В частности, при Ч =0 и 3„=0 выходной сигнал также равен нулю, что свидетельствует о подавлении неподвижных обьектов, находящихся на РСН. Амплитуда помехового сигнала, отраженного от 1-й точки, описывается выражением (8.17), в котором необходимо положить 13„= ~3ь а Ч .=0: Режимы работы РСА землеобзора Рфл =по ~ ф — 6„) /Ео~43; =со — =оф~ — ), т 2 ор (6Р1 46,' (гЕ,! ' н (8.19) о'ф где оо = — — удельная мощность фона на единицу угла в элементе раз- ьр решения по дальности.
Мощность фона в суммарном канале +идам — ЬР/2 Таким образом, применение разностной ДН антенны обеспечивает 2 подавление мощности фона в (26,/ф) раз. Мощность полезного сигнала в разностном канале прямо пропорциональна квадрату углового положения цели или квадрату радиальной скорости: Р„,„=)1/ ! =а„Я =а„( ), где о„— ЭПР цели. Чем больше скорость цели, тем больше амплитуда сигнала цели. Такая закономерность объясняется тем, что при настройке доплеровского фильтра на нулевую частоту в него попадает сигнал, отраженный от движущейся цели, если она смещена на величину Ц„=Ч /(Чапе„).
При этом на линейном участке разностной ДНА амплитуда сигнала пропорциональна скорости цели. Отношение сигнал/фон для моноимпульсного селектора имеет следующий вид: (8.20) 315 т.е. эффективность выделения движущейся цели пропорциональна квадрату радиальной скорости. В формуле (8.20) не учтен внутренний шум приемной системы, который может дополнительно ограничивать характеристики СДЦ. Результаты расчетов эффективности выделения движущейся цели типа «танк» (о„= 4 м') на фоне различных подстилающих поверхностей на дальности 100 км в диапазоне 3 см при скорости полета носителя Ч = 200 м/с, ео =2,4 и разрешающей способности системы Я=бг=5м приведены парис. 8.9. Главп 8 ч., аБ Заметим, что двухканальная (моноимпульсная) ьо -- — ' : .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
