Кондратенков Г.С. Радиовидение (2005) (1151787), страница 65
Текст из файла (страница 65)
При использовании обычной антенны точность измерения угла места <р определяется шириной ДН антенны в угломестной плоскости при работе на прием и передачу Фо и отношением сигнал/шум ц: и,, =ФоЯЧ. Высота рельефа Ь определяется углом ~р, измеряемым антенной (рис. 8.28): Ь = ~рК„/созе„. Рис. 8.28. Система координат прн измерении рельефа местности З80 Режима Работм РСА землеобзора Точность измерения высоты рельефа в этом случае равна о 1с„Ф 1~„ ~Ь= сов д„,,1п сову„ (8.82) Рис. 8.29. Структура интерферометрической РСА Сигналы, принимаемые соответственно первой и второй антеннами, равны: и,=Аяпаг, и,=Аяп(оп+ц~).
Суммарный сигнал детектора на выходе приемника (ПРМ) иу — — 2А сов(~р/2) . Фаза сигнала интерферометра ~р зависит от угла прихода ~р: ~р= "япу. 2лд„. (8.83) Х Измеряя фазу ~р, можно определить угол ~р. Для малых углов д, когда яп <р = <р, угол в центральном луче Ч= Ьр (8.84) 2нд„ Точность измерения высоты п РСА интерферометром определяется точностью измерения фазы о =!/,/ц: 361 Так, при ширине ДН антенны Ф =1, 9=100, К„=1км, р„=б потенциальная точность измерения высоты а„= 2 м .
Чем больше размер антенны, тем выше точность измерения угла места и соответственно высоты рельефа. Учитывая трудности создания и размешения большой антенны на ЛА или КА, используют две относительно небольшие антенны, разнесенные на расстояние, гораздо большее размера каждой антенны (интерферометр). Интерферометр формирует в угломестной плоскости многолучевую Д-1 (рис. 8.29), при этом ширина каждого луча определяется размером интерферометра д„„а число лучей- шириной ДН отдельной антенны. Глава в н (8.85) 2п~Яд„соя ср„ Точность измерений РСА интерферометра (зависимость фазы от угла) может быть увеличена в два раза, если излучать сигнал поочередно из верхней и нижней антенн.
Нули суммарного сигнала (ДН) будут повторяться при фазах ~р = л(2л +1),, что соответствует углам Х (РО = (2п+ 1), 2д„ (8.86) <рв (рис. 8.30) фаза сигнала 2я 2я( у= — (К„- )= — ~ʄ— х (8.87) Угол ~р обычно мал и определяется следующей формулой (по результатам измерения фазы у ): )~2 2 (8.88) Зя К„д„2Ы„2К„ Расстояние К„(наклонная дальность) определяется как обычно задержкой сигнала. Вычислив угол у и зная угол ув (угол наклона базы интерферометра), можно определить высоту рельефа: Ь = Н- К„соя(~р+~рв) .
(8.89) Точность измерения высоты определяется точностью измерения всех параметров ( Н, й.„, ~р, ~рв ), что приводит к значительным ошибкам. 362 где и — любое целое число. В простейшем интерферометрическом режиме РСА на изображении местности в координатах «дальность — азимут» выводят линии равных углов <р. Расстояние между линиями характеризует изменение /9 угла места и соответстн венно высоты рельефа г «) местности. К„ При измерении высоты рельефа используют более сложные ал- Ь ----— горитмы. При располо- О женин базы интерфероРие. 8.30.
Система координат в интерферо- угломерной метрической РСА плоскости под углом Режимы работи«РСА землеабзара В большинстве задач нас интересует изменение высоты (от одного разрешаемого элемента к другому) в пределах относительно небольшого кадра РЛИ. Иногда такой режим называют дифферен«1иальны,«ь В этом случае СКО измерения высоты рельефа при постоянной высоте полета Н определяется точностью измерения фазы интерферометрического сигнала и при «рб — — «р„— и/2 «з„К„ХК„ АК„ ол = =с« сох «Рб " 2н«1„соя «Ре 2п ~«1«1„сов «Рд (8.90) При Х=Зсм, й„=1км, «1=!00, «1„=3м, «р„=б' потенциальная точ- ность измерения высоты о„=1б см.
Я Интерферометрический режим РСА предназначен для получения трехмерного РЛИ местности и некоторых объектов в координатах «дальность — азимуг — высота» каждого разрешаемого элемента. Информация о распределении функции отражения по дальности и азимуту получается обычным для РСА способом.
Для получения информации о высоте рельефа местности и объектов используется дополнительный канал измерения угла места каждого элемента разрешения по дальности и азимуту. Для измерения угла места используется антенная системз РСА, при этом чем больше размер антенны в угломестной плоскости, тем выше точность измерения высоты. Для упрощения конструкции и уменьшения массы используют антенную систему, состоящую из двух, разнесенных по углу места ан- 353 Повышение точности измерения высоты достигается путем: а увеличения базы интерферометра с1„; а увеличения отношения сигнал/шум в канале измерения фазы интерферометрического сигнала (несколько обзоров при некогерентном накоплении сигнала РСА); ° использования пространственно-временного фильтра слежения за фазой сигнала. В экспериментах достигнута высокая точность измерения (слежения) высоты рельефа (единицы метров в космических РСА и десятки сантиметров — в самолетных).
Основной проблемой интерферометрического режима РСА является устранение влияния растительности на земной поверхности, которая значительно искажает характеристики рельефа. Снижение влияния растительности достигается переходом в длинноволновые диапазоны работы РСА. Однако для получения такой же точности, как в сантиметровом диапазоне, требуется увеличение базы интерферометра пропорционально увеличению длины волны. Глааа а тени — интерферометр. Фаза сигнала интерферометра несет информацию о высоте рельефа. В простейшем ннтерферометрическом режиме РСА на РЛИ наносят линии равных углов места, расстояние между которыми пропорционально изменению высоты рельефа.
Для повышения точности измерения высоты увеличивают отношение сигнал/шум в элементе разрешения и используют оптимальные методы измерения фазы сигнала интерферометрж В настоящее время достигнуты точности измерения высоты порядка единиц метров. Основной проблемой повышения эффективности интерферометрического режима РСА является снижение влияния растительности, покрывающей поверхность местности н объектов, на точность измерения высоты. Снизить влияние растительности можно путем перехода в длинноволновый диапазон работы РСА, что, однако, требует увеличения базы интерферометра. 8.6.
Многопозиционный режим Как следует из теории пространственной селекции целей РСА, высокое угловое разрешение можно получить путем синтезирования апертуры антенны при движении передающей и (или) приемной позиции, а также при перемещении и (или) вращении цели. При этом число радиолокационных позиций и их взаимное перемещение относительно цели выбирается исходя из необходимости решения заданной тактической задачи.
Так, например, в современных разведывательных РСА используется однопозиционная система (совмещенная приемопередающая антенна) при прямолинейной траектории носителя РСА и переднебоковом или телескопическом обзоре. Это обеспечивает требуемую (высокую) разрешающую способность по г азимуту во всей зоне обзора, кроме переднего сектора. кн Передний сектор обзора О„ (+10' относительно вектора путевой скорости) имеет важх с ное значение при решении йн многих тактических задач: разведки, наведения оружия, десантирования, посадки и т.д.
При прямолинейной тра- Рис. 3.31. Система координат прн совмещенной прнемопередающей антенне вмешенной приемопередаюшей антенной разрешение по угловой координате Ь1' определяется угловым размером апертуры при боковом обзоре Ро = Х,/К„и углом набпюдения 0„(рис. 8.31): 364 Режимм работам РСА землеобзора 3.К„ 2Х, з1п В„ (8.91) При обзоре в переднем секторе (΄— э 0) разрешение по угловой координате резко падает.
Так, при угле 0„= 6' разрешение по СА в 1О раз хуже, чем при боковом обзоре. Поэтому в переднем секторе обзора разрешение СА обычно того же порядка, что и разрешение реальной антенны. Например„при О„= 0 разрешение по углу равно 50. = 1 3 = 1 3 ~20.о = 1/8 — ~ (8.92) С ~а где О,„=Х/2Х, — ширина синтезированой ДН при боковом обзоре; К, = О /О, — коэффициент сжатия ДН в результате синтезирования при боковом обзоре. Как следует из данной зависимости, разрешение по углу в переднем секторе обзора 80, становится равным ширине реальной ДН О, при К = — '.
Так, при О, = 3,4.10 рад (2') синтезирование апертуры в пе- 3,4 0 о реднем секторе обзора не дает выигрыша в разрешении по сравнению с реальной антенной при К < 100. / / / / / Рис. 8.32. Многопозиционный режим РСА Для получения высокого разрешения в переднем секторе обзора можно использовать многопозииионные РСА. При этом управление позициями (траекториями движения передающих и (или) приемных пунктов) оптимизируется исходя из получения требуемой разрешающей способности в заданном секторе обзора.
При многопозиционном режиме РСА возможно использование одновременно многих систем, работающих только в режиме приема, при одной передающей позиции, которая облучает заданную зону обзора (рис. 8.32). Отсутствие излучения в таких приемных позициях РСА по- Глава я вышает скрытность работы и боевую устойчивость. При этом значительно снижается масса и энергопотребление приемных позиций. Однако одновременно повышаются требования к мощности излучения передающей позиции, так как она находится на значительном удалении (обычно вне зоны ПВО противника). Большая высота полета передающей позиции обеспечивает уменьшение радиолокационных теней. В качестве носителей передающей позиции могут использоваться как авиационные, так и космические аппараты, а приемные позиции могут быть даже неподвижными (наземные и морские станции, аэростаты и т.п.).
Основной ироблвмой является обеспечение синхронизации приемных позиций с передающей по несущей частоте, частоте повторения импульсов и положению зоны обзора. Полуакигивная РСА. Простейшим вариантом многопозиционной РСА, обеспечивающим высокое угловое разрешение в передней зоне обзора, является полуактивная РСА, в которой передающая и приемная позиции разнесены и двигаются по различным траекториям.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
