Кондратенков Г.С. Радиовидение (2005) (1151787), страница 61
Текст из файла (страница 61)
График зависимости оценки тангенцнальной скорости цели тем формирования опорной от истинной скорости движения Ч„„, функции. Для имитации движущейся цели использовалась точечная цель (уголковый отражатель). Амплитудный портрет точечной цели () — номер фильтра) представлен на рис. 8.16. На рис. 8.17 изображен график зависимости оценки тангенциальной скорости цели от истинной скорости движения Ч „ Я Под селекцией движущихся целей (СДЦ) понимается обнаружение— распознавание двух классов объектов: неподвижных и движущихся. Движение объекта вызывает изменение параметров пространственно-временного траекторного сигнала РСА. Простейшая система СДЦ по радиальной скорости объекта определяет наличие движения объекта, измеряя смещение доплеровской частоты его сигнала относительно сигналов неподвижных объектов (фона).
Если смешение превышает ширину спектра сигналов фона, определяемого шириной ДН антенны, то сигнал движущихся объектов находится в области сигналов фона, принимаемых по боковым лепесткам ДН антенны, и может быть выделен с помощью порогового устройства. Минимальная радиальная скорость объекта, при которой он селектируется такой системой, обычно более 7...10 м/с.
РСА землеобзора с высокой разрешающей способностью обеспечивает эффективное обнаружение малоразмерных целей на фоне отражений от земной поверхности независимо оттого, движутся они или нет. Задача распознавания движущейся цели в этом случае решается путем измерения радиальной скорости цели с использованием дополнительного канала измерения азимута цели моноимпульсной системой. При высоком отношении сигнал/фон возможна селекция целей при скорости движения более ! ...3 м/с.
Для повышения эффективности СДЦ при недостаточно высоком отношении сигнал/фон используют антенну (или интерферометр) с не- 328 Режимы работа РСА земяеобзора сколькими разнесенными по линии пути фазовыми центрами, что позволяет выполнять оптимальную пространственно - временную обработку траекторного сигнала для подавления сигналов фона. Такая система позволяет обесспечить минимальную скорость селектируемого объекта до 1...3 мй и выделять движущиеся цели, сигналы которых находятся в области сигналов фона. Отметки движущихся целей на РЛИ смешаются относительно истинного положения па азимуту на большое расстояние, пропорциональное радиальной скорости цели. Для восстановления истинного положения цели необходимо оценивать угол азимута цели. При прямолинейной траектории полета носителя РСА доплеровская частота сигнала движущейся цели связана линейной зависимостью с радиальной скоростью и азимутом цели, что не позволяет однозначно оценивать азимут цели по доплеровской частоте сигнала.
Измерение азимутального угла движущегося объекта обычно выполняется моноимпульсной антенной системой. Точность измерения определяется размером антенны и отношением сигнал/фон. Если моноимпульсная антенна используется для обработки сигналов в системе СДЦ, то для измерения угла цели необходим еше один антенный канал со смещенной ДН. Вследствие неоднозначности «азимут — радиальная скорость» точность измерения радиальной скорости определяется в основном точностью измерения азимута. Несмотря на большое разнообразие квазиоптимальных систем СДЦ, все они так или иначе используют антенную систему с несколькими фазовыми центрами и многоканальную когерентную обработку сигналов.
Выбор необходимого алгоритма СДЦ определяется решаемой тактической задачей, возможностью размещения на ЛА многоканальных антенных систем и требованиями к быстродействию и обьему памяти процессора обработки сигналов. Прн этом независимо от способа обработки сигналов потенциальные характеристики определяются размером базы (разносом фазовых центров антенны), интервалом синтезирования и отношением сигнал/фон. Для повышения эффективности СДЦ необходимо увеличивать размер антенны и число формируемых фазовых центров антенны, а также разрешающую способность по азимугу. Используя алгоритм формирования динамического фазового портрета объекта, можно определить тангенциальную скорость объекта.
Для этого формируют два изображения объектов на различных по длительности интервалах синтезирования и вычисляют разность фаз сигналов изображений одних и тех же объектов, которая пропорциональна их тангенциальной скорости. Потенциальная точность алгоритма позволяет определить минимальную тангенциальную скорость цели 1,5 м/с. Однако «неточечность» цели и значительные фазовые шумы снижают эффективность алгоритма в несколько раз. 8.3. Режим формирования скоростного портрета При вскрытии (разведке) движущихся сосредоточенных объектов основной задачей является определение радиальной и тангенциальной составляюших скорости объекта в целом.
При высоком разрешении, когда РЛИ объекта состоит из нескольких (многих) разрешаемых элементов, возможно определение скоростей перемещения элементов относительно центра изображения или соседних элементов. Так, важнейшей разведывательной задачей является наблюдение морской поверхности, определение ее состояния (волнения) и выявление различных аномалий (следов движения объектов, участков загрязнений, мест катастроф и т.п.). Информация о состоянии морской поверхности, наряду с РЛИ, содержится в распределении скоростей движения разрешаемых элементов моря. В этом случае РСА формирует так называемый скаростиой портрет морской поверхности. Обычно РЛИ формируется так, что интенсивность каждой точки изображения пропорциональна ЭПР соответствуюшего разрешаемого элемента морской поверхности (амплитудный портрет).
Для обеспечения требуемой детальности РЛИ используют методы синтезирования апертуры. Разрешение по дальности обеспечивается за счет использования широкополосного зондирующего сигнала. Разрешение по азииуту обеспечивается разрешением по доплеровской частоте. Однако в отличие от неподвижной земной поверхности при наблюдении морской поверхности каждому доплеровскому фильтру соответствует доплеровская частота сигнала, которая зависит не только от углового положения (азимута) разрешаемого участка морской поверхности, но и от радиальной скорости движения морской поверхности. Вследствие этого при обычном методе формирования изображения получается искаженное РЛИ морской поверхности как по масштабу (координатам азимута), так и по интенсивности (ЭПР).
При формировании скоростного портрета морской поверхности интенсивность каждой точки изображения пропорциональна не ЭПР, а радиальной скорости движения разрешаемого элемента поверхности. На рис. 8.! 8,а дан пример скоростного портрета трех видов движения морской поверхности: ветровая регулярная волна (1), корабельная волна (кильватерный след) (2) и турбулентная аномалия (3).
На рис. 8.18,б и в представлены экспериментально полученные амплитудный и скоростной портреты кильватерного следа корабля в одном элементе дальности. В амплитудном портрете мошность сигнала Р, изменяется случайным образом в зависимости от координаты следа х. В скоростном портрете изменение частоты сигнала Г, (радиальной скорости волнения) носит гармонический характер, обусловленный регулярностью волнения в следе, что позволяет эффективно обнаруживать след корабля и определять его параметры. ЗЗО Режимы равотим РСА землеавзора я, нт ~''~ 47 "-Ф б) фе ',"~ ~ „, !А~ , ".явь -1!'"~фут ~ 4~ М~~ф~!Ьт~вЧ ~ в) Рис. 8.18. РЛИ морской поверхности: а — пример скоростного портрета трех видов движения морской поверхности; б и в— соответственно амплитудный и скоростной портреты кильватерного следа корабля а) Для формирования скоростного портрета используется специальный режим РСА.
Требования к характеристикам скоростного портрета— пространственному разрешению и точности измерения скорости — зависят от решаемой задачи обзора морской поверхности. Из всего большого объема задач можно выделить следующие основные направления: !) обнаружение и распознавание морских объектов по их следам на морской поверхности; 2) оценка состояния волнения морской поверхности; 3) обнаружение участков загрязнения морской поверхности; 4) гидрометеорология. Решение таких задач основывается на анализе пространственно-скоростных характеристик двух видов движения морской поверхности: регулярных волн и случайных турбулентных аномалий. Диапазон скорости движения морской поверхности находится в пределах от 10 смlс (в мелкой ряби) до единиц метров в секунду (в крупной гравитационной волне).
Пространственное разрешение РСА должно обеспечивать 10...20 элементов изображения анализируемого участка поверхности. В табл. 8.2 представлены требования к разрешающей способности и точности измерения скорости при решении некоторых задач наблюдения морской поверхности в режиме скоростного портрета. При формировании скоростного портрета измеряется изменение фазы функции отражения морской поверхности, которое определяется скоростью движения разрешаемых элементов. В случае регулярных волновых структур поверхность моря представляется в виде регулярной волны и наложенной на нее ряби.
При этом рябь как бы привязана к поверхности регулярной волны и движется вместе с ней. При времени наблюдения (синтезирования) менее секунды можно считать, что структу- 331 Глава 8 ра ряби остается постоянной (замороженной). Длина регулярных волн лежит в диапазоне от единиц до сотен метров, а длина волн ряби — от единицы до десятков сантиметров. Таблица 8.2.
Требования к разрешающей способности и точности из- мерения скорости Требуемая азрешаюш способность, м Информаци- онные признаки (параметры) Требуемая точность измерения скорости, см/с Диапазон измерения скорости, м/с Решаемые задачи Обнаружение турбулентных аномалий Случайная сосгавляюш ая скорости 0...1 3...7 5...10 Обнаружение регулярных аномалий Регулярная составляюш ая скорости 0...3 ! 0...20 5...20 Идентифика- пия волнения морской поверхности 1...2 балла Максимальн ая скорость волны (м/с) / длина волны (м) 0...0,8/О 100 0,8...1,35/ 100...300 10...25 7...10 3...4 балла 10...! 5 25...50 5...6 баллов 1,35...2,! 5/ 300...500 50...70 15...20 РаДиальная скорость Ч, элементов поверхности зависит от высоты и длины волны морской волны. При развитом (регулярном) волнении скорость вдоль морской поверхности изменяется по гармоническому закону: .4п 3(х,1) =е(х)ехр -3 — Ч (х)1 Х (8.44) 332 2зтх Ч,(х) = Чояп — соабл, (8.43) где Чо — максимальная скорость волны; Л вЂ” длина морской волны; 8„— направление бега волны (ось Х) относительно направления облучения.
В случае наблюдения турбулентных скоростных распределений Ч,(х) является случайной функцией, значения которой обычно некоррелированы от элемента к элементу разрешения. Дисперсия скорости определяется характеристиками источника турбулентностей (фоновое волнение, загрязнения и т.п.). Обычно турбулентные движения разрушают регулярные волны на морской поверхности. Следы кораблей имеют как регулярную, так и случайную составляющие скоростей. В сантиметровом диапазоне волн функция отражения может быть представлена в виде Режимм работм РСА земпеобзора где с(х) — случайная комплексная амплитуда отражения, определяемая в основном структурой ряби на поверхности волны (постоянна за время синтезирования).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
