Кондратенков Г.С. Радиовидение (2005) (1151787), страница 62
Текст из файла (страница 62)
Фазовая модуляция функции отражения обусловлена радиальной скоростью движения волны Ч,(х). Рассмотрим траекторный сигнал одного, разрешаемого по дальности, элемента поверхности для случая дальней зоны, телескопического бокового обзора и в пределах ширины диаграммы направленности антенны: ь,м>=ааааа ~~-1 — [ча»чй ~, (в4я .4п где 0(~3) — амплитудный множитель, определяемый ДН антенны; 33 = х/К вЂ” угловое положение элемента морской поверхности; Ч вЂ” скорость носителя РСА. Доплеровская частота сигнала Г.(И,Ч,) =-'1Ч,(О)+ЧУ Х (8.4б) зависит от угла 33 и скорости движения поверхности Ч„(~3).
На рис. 8.!9 представлено изменение доплеровской частоты траекторного сигнала от угловой координаты морской поверхности при гармоническом изменении скорости Ч„ф), что соответствует регулярной волне. В отличие от неподвижной поверхности, для которой справедлива линейная зависимость доплеровской частоты $' от угла ~3 (прямая А), для морской поверхности эта зависимость определяется также текущим значением радиальной составлявшей скорости движения (кривая Б). В результате изображение морской поверхности в РСА имеет следующие особенности: гл1 М2 Рис. 8Л9.
График зависимости изменения доплеровской частоты траекторного сигнала от угловой координаты морской поверхности 333 Глава а Л~ 2Ч. Х (8.47) Поэтому в качестве дополнительного источника информации используют угломерное устройство в виде моноимпульсной антенны либо 334 1. Доплеровская частота смещается на величину, пропорциональную Ъ',(33), что не позволяет однозначно определить угловое положение элемента морской поверхности по его частоте. 2. Разрешающая способность РСА зависит от скоростного распределения на морской поверхности. Так, разрешение по углу 833 при одинаковом разрешении по доплеровской частоте Ь('„будет различным на участках Р„33 и 33,.
Так как интенсивность изображения РСА определяется мощностью сигнала в каждом доплеровском фильтре, который в свою очередь зависит от ЭПР разрешаемого участка моря, то изменение разрешения по углу приводит к изменению интенсивности изображения. Распределение сигнала РЛИ морской поверхности в этом случае будет зависеть не только от ЭПР морской поверхности, но и от ее скорости. Такой эффект носит название скоростной группировки. 3.
Однозначная зависимость доплеровской частоты от угла ('„(~3) нарушается при увеличении скорости движения морской поверхности. Так, например, одной и той же частоте ('„, соответствуют сигналы, отраженные от морской поверхности при углах 33,, 33 и ~3з . В этом случае в доплеровском фильтре, настроенном на частоту (~,, будут накапливаться сигналы от этих трех участков и интенсивность изображения регулярного волнения будет искажаться. Этот эффект носит название скоростной перегруппировки.
В отличие от обычной РСА, когда оценивается ЭПР морской поверхности, при формировании скоростного портрета задача сводится к л нахождению оценок координат 33, наблюдаемых элементов морской пол верхности и их радиальных скоростей У . При этом ЭПР морской поверхности является сопутствующим параметром. Обычно путем выбора направления облучения Ок добиваются однозначной зависимости $;(7„~3) . В этом случае сигнал частоты $'„, в каждом (-м фильтре соответствует отражению от одного участка морской поверхности с коордил л натой 33, и скоростью Ч„. Однако использовать для оценки 33, и У„ только значение доплеровской частоты Г~, невозможно вследствие их взаимной линейной зависимости: Режимы Работы РСА землеобзора интерферометра, которое измеряет угол ~3, независимо от радиальной скорости Чб. Угол измеряется для каждого сигнала с частотой $',, выделенного доплеровским фильтром, настроенным на эту частоту.
В этом случае оценка радиальной скорости л л )~ л Чб=~ — -Чб, 2 (8.48) где Г~ — оценка доплеровской частоты сигнала разрешаемого элемента морской поверхности, в качестве которой обычно используют центральную частоту настройки доплеровского фильтра. Совокупность полученных оценок Ч, по всем азимутальным элементам разрешения (доплеровским фильтрам) позволяет получить скоростной портрет морской поверхности.
При этом сигналу каждого допл леровского фильтра соответствует свое измеренное значение угла ~3,, что позволяет построить скоростной портрет в координатах «дальность— угол». В отличие от равномерной сетки доплеровских частот, когда каждый отсчет частоты следует с интервалом, равным разрешению по л частоте й„= 1/Т,, сетка координат углов ~3, будет неравномерной, так как отсчет угла приходящего сигнала на данной частоте Г зависит как от угла ~3,, так и от радиальной скорости Ч„'.
Ч„. р е и' 2Ч Ч (8.49) При больших ошибках измерения угла с помощью антенной сисл темы может быть перепутан порядок следования отсчетов ~3, и соответственно искажено изображение. Для предотвращения перепутывания ошибка измерения угла не должна превышать размера элемента разрешения по азимугу, что ограничивает возможный интервал синтезирования: Ч'3; = ЙД, где й — отношение сигнал/шум. Основными характеристикаии скоростного портрета являются пространственное разрешение и точность измерения дальности, угла азимута и скорости элементов морской поверхности.
Разрешение и точность измерения дальности, как и в обычной РЛС, определяются шириной спектра зондирующего сигнала. Разрешение по азимуту отличается от разрешения РСА по неподвижной поверхности Ы, так как оно зависит от скорости движения волны: Глава я у ~~~аз 1+ К Ч„'(х)/Ч ' (8.50) где Ч,(х) — производная от функции изменения радиальной скорости волны по оси Х. Точность измерения угла определяется размером антенны и отношением сигнал/шум; Х ы,~ч где с1 — размер апертуры антенны при работе на передачу и прием.
Точность измерения радиальной скорости определяется в основном точностью измерения угла р, которая в свою очередь зависит прежде всего от размера антенной системы: ХЧ о~ = Чоа —— г .,11 (8.51) В РСА в режиме формирования скоростного портрета используют большую вдольфюзеляжную антенну либо две, разнесенных на большое расстояние ан- тенны (интерферометр). Так, при д = 3 м, о = 100 и Ч = 200 мlс СКО измере- ния скорости волны о„= 10 см/с. 336 При однократном обзоре морской поверхности формируется портрет радиальных скоростей Ч,(с, г), т.е. скоростей движения морской поверхности, направленных вдоль линии наблюдения (от РЛС или к РЛС).
Для получения портрета полного вектора скоростей движения используют два обзора при полете по двум ортогональным траекториям. При формировании скоростного портрета по тангенциальной скорости можно получать вектор скорости движения морской поверхности при однократном обзоре. Я РСА в режиме скоростного портрета формирует изображение распределения скоростей движения поверхности наблюдаемого обьекта.
При наблюдении моря распределение скоростей движения водной поверхности несет важную информацию о состоянии волнения моря, движении обьектов, наличии загрязнений и т.п. РСА формирует скоростной портрет (распределение радиальных скоростей) в координатах адальность — азимута, при этом разрешение по азимуту обеспечивается путем синтезирования апертуры, а измерение азнмутального угла — за счет использования реальной антенны. Для обеспечения одновременно высокой точности измерения скорости и азимутального угла необходимо использовать большие (вдоль линии пути) антенные системы (единицы метров). Изменение скоростей движения морской поверхности в регулярных волнах и аномалиях находится в пределах от единиц до сотен сантиметров в секунду.
Режммы работы РСА землеоозора Характерные размеры областей распределения скоростей движения морской поверхности изменяются в широких пределах от единиц до сотен метров, что требует высокой разрешающей способности РСА (5...58 м). Регулярные изменения скоростей морской поверхности, характерные для установившегося волнения н кильватерных следов кораблей, обнаруживаются и распознаются с высокой точностью. 8.4. Методы обратного (инверсного) синтезирования апертуры В соответствии с теорией пространственной селекции РЛС для обеспечения разрешения по угловой координате необходимо наблюдать цели при различных ракурсах, т.е. апертура антенны РЛС должна иметь определенный угловой размер относительно цели.
Так, синтезированная апертура в виде дуги радиу< ом К„обеспечивает наблюдение цели последовательно во времени под различными ракурсами в пределах углового размера Ц = 7Ч;/К„(рис. 8.20,а). В зтом случае реальная апертура увеличивает угловой сектор наблюдения (синтезирует апертуру) за счет облета цели с радиусом разворота К„и постоянной линейной скоростью У. При малых угловых размерах синтезированной апертуры ~3, разрешение по угловой координате ь' при работе антенны только на прием равно ое' = Ч)е . При использовании единой антенны на передачу и прием у синтезированной апертуры угловое разрешение увеличивается в два раза: Ы=Ц21)о. ,- тс ~ьЧ К„', Цель Цель Цель а) б) в) Рис.
8.20. Методы формирования синтезированной апертуры за счет движения приемопередаюшей антенны РЛМ (а), перемещения самой цели (б), поворота цели (в) 337 12 — 3169 Глава а Очевидно, что изменение ракурса наблюдения цели возможно не только за счет перемещения антенны РЛС, но и за счет перемещения самой цели (рис. 8.20,б). При неподвижной РЛС угловой размер синтезированной апертуры в этом случае определяется скоростью перемещения цели Ч„и временем синтезирования Т,: р = Ъ'„Т,/К„.
При одинаковом угловом размере Ц, = УаТ,/К„= 7Ч;/К„обеспечивается такое же разрешение, как и при синтезировании апертуры за счет движения приемопередающей антенны РЛС: М= — = н (8.52) 2Р 2Ъ'„Т, Также очевидно, что изменение угла наблюдения цели возможно при неподвижных РЛС и цели за счет поворота цели (рис. 8.20,в).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
