Кондратенков Г.С. Радиовидение (2005) (1151787), страница 64
Текст из файла (страница 64)
Рассмотрим характеристи- Ь ки сигнала при обратном синтезировании в случае бортовой — (крен) и продольной ~килевой) качки корабля. При бортовой качке изменение г„ расстояния Рис. 8,24. Система координат при синтезировании апертуры от надстройки на высоте Ь до за счет бортовой качки корабля РЛС (рис- ~.~4) определяется выражением . ~2я1 г„(1) = Ь яп Яг) = Ь яп ~3„, яп — Ф ~Т„ (8.65) где Ь вЂ” высота элемента надстройки, отсчитываемая от оси вращения корабля.
Учитывая, что угловое отклонение р„,„, « ! (в радианах), изменение расстояние до РЛС и, следовательно, фазы отраженного сигнала можно представить в виде 344 Режимы работы РСА землеобзора ;(~)=ЬР... ~ — ~~; (2я 1 ~Т„~' 4я 4яЬР .. (2я 1 ~р(~) = — г„~с) = ' аш~ — ~~. 7" 7 ~Т~' (8.66) (8.67) Соответственно доплеровская частота равна: г (а) = ~ Р""' соя — ~а (8.68) Как видно из выражений (8.67) и (8.68), характеристики отраженного сигнала зависят от момента наблюдения (синтезирования) 1= 10+Т,/2.
Так, при ~0 -— О корабль наблюдается в момент перехода угла р(с) через ноль, когда угловая скорость отклонения максимальна (см. 8.64): 2зз ~макс 0макс Т„ (8.70) При малом времени синтезирования Т, «Т, доплеровская частота сигнала при 1 = О изменяется незначительно и каждому элементу надстройки по высоте соответствует своя доплеровская частота (8.69) к В случае ~ = О разрешение по высоте надстройки будет достаточно большим. Учитывая, что изменение угла р за время синтезирования 2я 00 = ~2максТс = 1~максТс т Т„ получим разрешение по высоте надстройки корабля ЬЬ= — = Х 7сТ„ (8.71) 2Р 4яР„, Т, Алгоритм обработки сигналов сводится к доплеровской фильтрации в каждом элементе разрешения по наклонной дальности.
Полученные зависимости справедливы и при килевой качке корабля и радиолокационном наблюдении в передней зоне обзора РЛС на встречных курсах самолета - носителя РСА и корабля (рис. 8.25). Разрешение по доплеровской частоте в этом случае соответствует разрешению по высоте надстройки Ь, а разрешение по задержке зондируюшего импульса соответствует разрешению вдоль корабля.
Прн наблюдении крейсера (Тк=бс, р =2', Т,=0,5с, 1а Зсм) разрешение по надстройке ЬЬ = 90 см . Глава 8 4Ь= Ь Ыл 7~~~~ Рис. 8.25. Формирование РЛИ за счет килевой качки корабля При увеличении времени синтезирования начинают сказываться изменения доплеровской частоты и задержки сигнала, что необходимо учитывать в алгоритме обработки. Предельное разрешение без учета изменений задержки и частоты ограничено величиной (8.59) (оп)'>ХЬ„, /4.
Для других моментов наблюдения (с ~0) при постоянном времени синтезирования разрешение будет ухудшаться. Напомним, что вектор угловой скорости лежит в плоскости, нормальной к направлению наблюдения, а плоскость изображения нормальна к вектору угловой скорости. Необходимые параметры й„мож- но получить, измеряя характеристики сигнала в каждом доплеровском канале на выходе моноимпульсной антенны. Упрощенная структурная схема РСА при обратном синтезировании по морским целям представлена на рис. 8.26. Антенная система формирует три пространственных канала приема: суммарный и два разностных (в горизонтальной и вертикальной плоскостях).
После преобразования на промежуточной частоте принимаемые сигналы с помощью фазовых детекторов и АЦП превращаются в цифровые сигналы. Система слежения по частоте определяет среднюю доплеровскую частоту принимаемых сигналов и ее изменение для компенсации в процессе обработки сигналов (автофокусировка), а также измеряет изменение задержки огибающей сигналов для ее компенсации при синтезировании апертуры. Система измерения вектора угловой скорости вращения (колебания) корабля обеспечивает определение масштаба и ориентации в пространстве изображения корабля.
Рис. 8.26. Структурная схема РСА при обратном СА по морским целям Режимы работы РСА землеобзора Перемещение цели, так же как и движение носителя РЛС, создает эффект синтезирования ч„ апертуры, угловой размер котоаг рой определяется взаимным уг- 11„ ловым перемещением РЛС и цели. Покажем это на примере Ч '4~О разрешения элементов группо- .. О„- . г вой цели (рис. 8.27), состоящей из двух синхронно движущихся 1 малоразмерных объектов (то- Рис. 8.27.
Система координат чечных целей). при обратном СА по групповой цели Доплеровская частота траекторного сигнала при взаимном перемещении РЛС с постоянной скоростью Ч и цели 1 также с постоянной за время синтезирования скоростью Ч„ 2 Г„= — (ЧсоаО„+ Ч„сова„) . (8.72) Для цели 2, смещенной по углу на величину ЛО «1, доплеровская частота изменяется так, что разница частот сигналов двух целей, движущихся с одинаковой скоростью, составляет 2 .. 2 ЛГ„= — (Ч яп ΄— Ч„яп о„)ЛО = — (Ч, — Ч„,)АО, где Ч, и Ч„, — соответственно тангенциальные составляющие скорости РЛС и целей.
Разрешение сигналов двух целей по доплеровской частоте Ь1 = 1/Т, определяет разрешение целей по углу ЛО при ЛГ„= Ь(д: ЬО= 2(Ч, - Ч„,)Т. (8.74) Соответственно линейное разрешение по углу ЬХ= К„ЬО— Х 3 2Т, (Ч, — Ч,„)/К„2йТ, 2~3о (8.75) 347 определяется, как и ранее, угловым размером синтезированной апертуры 3о = ЙТ,, где й — угловая скорость вращения линии визирования «РЛС вЂ” цель». Алгоритм обработки траекторного сигнала при наблюдении груп' повой цели определяется фазовой структурой сигнала, которая в свою очередь зависит от взаимного перемещения (траекторий) РЛС и целей.
Глава 8 При прямолинейных траекториях и постоянных скоростях движения относительное расстояние «РЛС вЂ” цель» (см. рис. 8.27) (Ч яп Он — Ч„з1п ан) г(г) = К„- (Ч соя О„+ Ч„сова„)с+ " " " с'. (8.76) 2К„ Фазовая функция траекторного сигнала (без учета несущественной начальной фазы) 4л 'Р(г) = Х (Ч, - Ч„,)', н (8.77) Соответственно доплеровская частота траекторного сигнала Г„(1)= — (Ч, +Ч„,) — — (Ч, — Ч„,) $. н (8.78) Для цели, смещенной на угол ЛО, доплеровская частота траекторного сигнала 2 2 2 ~нв(С) = — (Ч, + Ч„,)- — (Ч, -Ч„,)ЛО- (Ч, -Ч„,)'С. н (8.79) Первый член соответствует постоянной частоте траекторного сигнала, которая определяется радиальной скоростью взаимного перемещения (Ч, + Ч„,) РЛС и цели. Такую частоту имеет сигнал цели, нахо- 348 дящейся в центре зоны обзора под углом Он на расстоянии К„. Второй член также соответствует постоянной частоте сигнала цели, смещенной относительно центра зоны обзора на угол ЛО .
Последний член соответствует линейно изменяющейся частоте траекторного сигнала. В приближении ЛО «1 он не зависит от углового смещения цели ЛО . Алгоритм обработки такого траекторного сигнала аналогичен обработке сигналов неподвижных целей при прямом синтезировании. В отличие от прямого синтезирования здесь учитываются относительные скорости перемещения РЛС и цели (Ч, + Ч„„') и (Ч, — Ч„,). Знаки суммирования скоростей определяются выбранной системой координат (см. рис. 8.27). Так как Чн, и Ч„, в общем случае неизвестны, требуется адаптивная к этим параметрам система обработки, например с помощью автофокусировки. Аналогичный алгоритм обработки сигналов при обратном синтезировании возможен также при наблюдении воздушных целей.
Предположение о постоянстве скоростей целей за время синтезирования справедливо при определенных условиях. Так, групповая воздушная цель при полете без маневра имеет нестабильность скоростей о„= 0,2...0,4 м/с Режимы работы РСА земзеобзора и интервал корреляции т„=й...!5 с. При энергичном маневре самолегов нестабильность скоростей увеличивается на порядок. Это приводит к уменьшению максимально возможного времени синтезирования. Так.
при длине волны Х = 3 см время синтезирования может изменяться от 0,5 до 0,05 с. При адаптивной обработке, например автофокусировке, это время может быть значительно увеличено. Я Разрешающая способность по углу при синтезировании апертуры определяется угловым размером апертуры, который формируется путем относительно~о перемещения РЛС и цели. Формирование синтезированной апертуры при перемещении (вращении) цели и неподвижной РЛС называется обратным, или инверсным, синтезированием. При обратном синтезировании полагают, что цель движется как единый объект н параметры отраженного сигнала определяются характеристиками движении цели.
Фаза отраженного сигнала РСА при вращении цели с постоянной скоростью изменяется по гармоническому закону. При малых угловых размерах синтезирования формируется траекторный сигнал с линейной частотной модуляцией. Средняя доплеровская частота сигнала разрешаемого элемента цели пропорциональна его угловой координате, а индекс частотной модуляции — координате дальности. Разрешающая способность по углу определяется временем синтезирования и угловой скоростью вращения цели в плоскости наблюдения «РЛС - цель», а получение высокого разрешения по дальности обеспечивается модуляцией зондирующего сигнала.
При обратном синтезировании по морским целям используется вращение (колебания) корабля: бортовая и килевая качка и рыскание по курсу. Угол отклонения корабля от нормального положения изменяется по гармоническому закону. Период колебаний определяется в основном типом корабля, а амплитуда колебаний — степенью волнения моря. При использовании колебаний корабля для обратного синтезирования возможно получение трехмерного изображения корабля с высоким разрешением по азимуту, углу места и дальности. так как параметры колебаний корабля (векторы угловых скоростей) неизвестны, требуется адаптивная обработка траекторного сигнала РСА.
Обратное синтезирование возможно также прн использовании линейного перемещения цели (без вращения). Разрешение по азимуту в этом случае определяется временем синтезирования и угловой скоростью вращения линии визирования «РЛС вЂ” цель». 8.5. Интерферометрический режим измерения высоты обьектов Данные для формирования РЛИ в обычном режиме РСА получают в виде распределения ЭПР объекта в координатах «задержка — доплеровская частота». Затем, полагая, что земная поверхность плоская, пере- 349 Глава 8 считывают координаты соответственно в «дальность — азимут».
Рельеф местности искажает масштаб РЛИ в районе значительных изменений высоты поверхности. При малых изменениях высоты (микрорельеф) эти искажения невелики, что не позволяет определить их характеристики по искажениям масштаба. Высоту отдельных сосредоточенных объектов (сооружений, деревьев и т.д.) можно определить по их радиолокационным теням. Длина тени (наклонная дальность тени от объекта высотой Ь ) при малых углах визирования ~р„равна 1, =Ь/~р„. (8.80) Так, объект высотой Ь =100м при угле визирования у„=б' дает на плоской поверхности тень 1, =1000м.
Однако сочетание плоской поверхности с малыми углами визирования встречается редко. В то же время информация о рельефе местности, в том числе о малых изменениях высоты поверхности (микрорельефа), является важной как для составления цифровых карт местности, так и для вскрытия ряда объектов (карьеров, отдельных сооружений и т.д.). Для получения информации об изменении высоты поверхности объектов (местности) в РСА используют так называемый интерферометрический режим, при котором измеряется угол места каждого разрешаемого по дальности и азимуту элемента с помощью специальной антенной системы — интерферометра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
