Кондратенков Г.С. Радиовидение (2005) (1151787), страница 60
Текст из файла (страница 60)
Следовательно, для решения задачи необходимо введение дополнитель- ного канала синтезирования. В роли дополнительного канала может вы- ступать выходной сигнал, сформированный другой, смещенной по тра- ектории, апертурой или апертурой другой длительности. Рассмотрим случай использования синтезированных апертур раз- личной длительности. Амплитуда и фаза выражения (8.32) при двух различных значениях длительности накопления траекторного сигнала Ты и Т„имеют вид: — <Р„, = аг8® = <Р„о+ — агст8( РТ„); (8.33) ' +(рт„') А„Т, 2 41+[рТ, 1) 2Ъ'Ч р= ХК„ (8.35) Синтезируем структуру оптимальной системы оценивания танген- циальной скорости цели Уы по сигналам, формируемым первой и вто- рой апертурами.
Сигнал на входе такой двухканальной системы обра- ботки описывается выражением х=Л+и, Режимы раооисы РСА гемлеоогора где уф — спектральная плотность фона; о = оф~ — отношение сигнал/фон после когерентного накопления первой апертурой. Коэффициент Т,г/Ты (причем, Т,г> Тс|) показывает, во сколько раз отношение сигнал/фон после когерентного накопления второй апертурой больше отношения сигнал/фон после когерентного накопления первой апертурой. Функция пцп(Т„,Т,г) имеет вид пг1п(Т,цТ, )= Т,, если Т, <Т„. С учетом этого корреляционная матрица имеет вид: ггг О гм г„-гм О гц г1г О гц ггг ггг г — г 14 г,4 О а ее определитель деГК=ггг +г,4г — гцг„.
Тогда условная плотность вероятности описывается выражением: р(У/Ч,„) = е ~, 4с' (~ '+г„~-~,~ ~ (8.37) где 2гм(Ъ~стгс Ъ~втгс)+2г1г(~~стгс+Ъ~сЪгс) (Ъ1с +Ъь )ггг (Ъгс +Ъгс )г~~ Ь г 2(гг +г4 — гцггг) Апостериорная плотность вероятности рр,(Чи) тангенциальной скорости Ч,„определяется с учетом априорной плотности вероятности р„(Ч„,): р„,(Ч )=~р„,(Ч )р(Ч/Ч,), У„= Аяп ~рг Угс — — А соз срг 323 где р=1/р(Ъ') — нормирующий коэффициент.
В простейшем случае можно считать, что априорная плотность вероятности рр,(Ч„,) распределена равномерно в пределах ~ Ч„,,„,. Амплитуды сигналов, формируемых первой и второй апертурами, при малых различиях времени накопления Т„и Т,г отличаются незначительно. В то же время фазы сигналов при наличии тангенциальной скорости изменяются очень быстро. Это позволяет представить квадратурные составляющие Ъ'„, Уц, Уг„Уг, в виде У„=Асозср, Ъ'„=Аяп<р, Глава 8 Условную плотность вероятности (8.37) в этом случае можно представить в виде р)т2о )= (8.38) 44 п„~оп„г-г„г„( 2г, А п!4)пр)424,А ооп(ЛО) — А г — А П, где д— 2 2 ' М = Ч>н2 - Ча)— 2(г)2'+~, 2-г„г ) разница фаз между сигналами, сформированными двумя апертурами. Для медленно движушихся целей, когда цель за время синтезиро- вания перемешается не более чем на половину размера элемента разре- 212 шения по азимугу (1/26х ), можно считать, что 1+(рТ, ) =1.
С учетом этого замечания для большого отношения сигнал/фон коэффициенты г)2 и г) 4 описываются выражениями Я Т„Т, 2 И ' г( — "соз~0,5агс18(1)Т, ) -0,5агс181 рТ„) /; (8.39) 2 Т 1Ч Т„Т, 2 2'4 г 4 — — с( — "яп ~0,5агс18(р Т,2) — 0,5агст8( 12Т„) ~ . 2 Т Максимум апостериорной вероятности будет наблюдаться при выполнении условия: оо~(о,опого)пт„)'-о,опого)пт„)'-Ар)=г. При малых значениях х, при которых агс18х = х, уравнение (8.40) (8.42) имеет вид р(Т', -Т',) =гьр. (8.41) Тогда оценка тангенциальной скорости находится с помощью выражения: Х~ (Т', -Т',)У где Лрр — оценка разности фаз выходных сигналов, формируемых двумя каналами. Возможность оценки тангенциальной скорости каждого отражателя позволяет сформировать алгоритм селекции движушихся целей по их тангенциальным скоростям. Работа алгоритма заключается в сравнении разности фаз сигналов, отраженных от цели, с некоторым порогом Ь„.
При превышении порога Ь,р приживется решение о том, что цель движется. 324 Режимы роботы РСА землеобзоро Величина порога Ь„определяется траекторными нестабильностями носителя РСА, мощностью внутренних шумов приемника и фона местности, нестабильностью функции отражения объекта, а также случайным изменением фазы сигнала при смене интервала синтезирования 1«неточечностью» цели). Анализ выражения 18.42) показывает, что для повышения точности оценки тангенциальной скорости цели необходимо увеличивать разницу в интервалах накопления траекторного сигнала первой и второй апертурами. А именно, длительность накопления траекторного сигнала первой апертуры должна быть лп(нимальной, а второй — максимальной.
При этом следует учитывать, что максимальное время синтезирования ограничено траекторными нестабильностями, диаграммой направленности антенны, видом обзора земной поверхности и многими другими факторами. Минимальное время синтезирования в свою очередь ограничивается необходимостью обнаруживать цель с заданной вероятностью; кроме того, при уменьшении интервала синтезирования резко возрастают фазовые шумы. Получение аналитической зависимости точности оценки тангенциальной скорости цели с учетом этих, а также многих других факторов затруднен. Поэтому определение точности оценки тангенциальной скорости цели обычно проводится методом имитационного моделирования. На рис.
8.12. приведены графики зависимости СКО оценки тангенциальной скорости методом формирования динамического фазового портрета от соотношения длительностей первой и второй апертур. Расчеты проводились при следующих параметрах: наклонная дальность К„= 35 км, длина волны Х = 3 см, скорость полета носителя Ч = 200 м/с, 1о ----',--- '----';---'----';---'----';--- ----';-. время синтезирования второй апертурой Т,2 = 1 с. В качестве цели рассматривался танк (о„= 4 м ), на- )о- 2 блюдаемый на фоне раз- 6 личных подстилающих поверхностей.
Из графика видно, что минимальное ()— значение СКО оценки в ! Оя 0.3 0» О.а 06 вл О.В ()л г. (г., с!' ся тангенциальной скорости Рис. 8.12. 1 рафики зависимости СКО оценки цели обеспечивается при тангенциальной скорости методом формирования динамического фазового портрета от соотношения з При длительности первой и второй апертур: увеличении Т,! увеличи- 1 — трава; 2 — сухая степь; 3 — бетон вается отношение сиг- 325 Глпва 8 Рис. 8.14. Структурная схема алгоритма СДЦ по тангенциальнмм скоростям целей ситуации, когда г1„= Ьх,— максимально.
Проведенные исследования показали, что эта зависимость не меняется при изменении отношения сигнал/фон во входном сигнале и изменении времени синтезирования. СКО оценки тангенциальной скорости цели данного алгоритма в случае, когда д„в Ьх, увеличивается более чем в 3 раза по сравнению с СКО точечной цели.
Структурная схема алгоритма представлена на рис. 8.14. Алгоритм селекции движущихся целей по их тангенциальным скоростям заключается: ° в формировании двух кадров комплексных изображений одного и того же участка местности (траекторный сигнал второго кадра соответствует другому интервалу синтезирования) 1,,1; ° обнаружении сигналов целей на фоне отражений от подстилающей поверхности (пороговая обработка по амплитуде П); е вычислении разности фаз Л~р сигналов обнаруженных целей; 326 нал/фон в сигнале, формируемом второй апертурой, но при этом начинает оказывать влияние уменьшение временного разноса между первой и второй апертурами.
При уменьшении Тм падает отношение сигнал/фон в сигнале, формируемом второй апертурой, и СКО оценки начинает увеличиваться. Влияние «неточеч- 1; , '',; :', ', , '', *; ' ности» цели на функционирование алгоритма показано на рис. 8.13. В качестве сигнала, отраженного от неточечной цели, использовалась сумма двух сигналов, отражен! ных от двух точечных целей, имеющих одинаковую тангенциальную О к Оз аз 04 05 йя 07 ОЪ 09 !.04 /ьх ко Рис. 8.13. Влияние «неточечности» цели в пространстве на раз- на точность оценки тангенциальной скорости личное расстояние бх в траекторный 1 пределах размера цели снп!ав П ягяЩ Щ. Из рис. 8.!3 видно, о .и что в том случае, когда цель точечная (д„ж 0), 12 П аЩЩ С КО оценки тангенциальной скорости цели о,„минимально, а в Ре2агаиы работа РСА землеобзора 0 пороговой обработке разности фаз: при превышении порогового значения разности фаз Ь принимается решение, что цель движется. Работоспособность алгоритма оценки тангенциальной скорости методом формирования динамического фазового портрета показана далее на примере использования записей сигналов РСА, полученных в условиях реального полета.
Амплитудный портрет полигона с уголковыми отражателями представлен на рис. 8.15. Для обнаружения целей используется факт превышения сигнала в элементе разрешения над средним уровнем сигнала фона в заданное пороговое количество раз (П). На рис. 8.15,а и б показаны обнаруженные цели при П=5 и П=10 соответственно. Результаты измерения тангенциальной скорости обнаруженных отражателей в соответствии с алгоритмом 18.42) показывают, что все отражатели имеют тангенцнальную скорость, близкую к нулю.
. У 14064640 "'- -: -' ' "1а-".-'=,-:.; альность Два а) б) Рис. 8.15. Амплитудный портрет полигона с уголковыми отражателями при различных порогах обнаружения: а — П = 5; б — П = 1О А1 600 0 20 40 60 60 100 120 140 160 160 200 220 3 Рис. 8.16. Амплитудный портрет точечной цели 327 Глава 8 При формировании РЛИ местности в РСА движение ЛА со скоростью Ч относительно наземной цели, движущейся с некоторой тангенциальной скоростью Ч, эк- вивалентно движению ЛА со скоростью Ч+ Ч„, относи- — тельно неподвижной цели. о 1 2 3 4 з 6 7 а 9 Ч ЭтОт факт позволяет имитиро- вать движение отражателя с Рис, 8Л7.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
