Трухачев А.А. Радиолокационные сигналы и их применения (2005) (1151792)
Текст из файла
льсной модуляции, ФКМ имп>лье, ЛЧМ импульс и квазинепрермвный сн~ втокорреляпионные функции. Исследуется весовая обработка сигналов. Оцениваются энергетические потери при обнар>женил сигналов. Проведена оценка интенсивности пассивных помех Лля различных условий применения сигпалюв. Для квгпинепрерывных сигналов исследованы юпоритмы устранения неоднозначности измерений. Рассмотрены применения сигналов при радиолокационном обзоре и при обнаружении целей. Для научных работников и радиоинженеров, занимаюаихся проектированием радиолокационных станций, а также ало аспирантов н студентов соответствующих специальностей.
Ил. 116. Табл. 41. Библ. 67 назв. ББК 32.95 Организационное и финансовое обеспечение издания— Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Алмаз" имени академика А.А. Расплетнна" Адрес: Россия, 125! 90, Москва, Ленинградский проспект, 80, корпус 16 яяжяИ Телефон: (095) 158-57-32, факс (095) 780-54-64 Ечпвй: 1пГо(й>газр)е11п.гв; взт>ч.газр1еь)пзв ф> А.А. Трухачев, 2005 1ЯВ)ч! 5-203-01972-Х ':,:,~ь 8-';,") ПРЕДИСЛОВИЕ ".;~',"!,:-: ': Книга представляет собой изложение свойств наиболее распро",";::-";,;~цтраненных радиолокационных сигналов. Несмотря на то, что рас;"=';-"',)йматриваемыс си~палы применяются с самого начала развития ра ,!::,". днолокацин, возникает необходимость в догюлнительных сведениях 6::гдля различных инженерных приложений Л;.ь Излагается материал, необходимый при разработке математиче';-'-- .пк>нх моделей, включающих в себя прием и обработку сигналов, ''.":, оценку характеристик обнаружения сигналов.
Выполнены исследо-'!", вания, позволяющие оценить применимость тех илн иных сигналов в '~,';; .условиях воздействия пассивных помех. Анализируются алгоритмы -':,: обработки неоднозначных измерений. Содержатся решения задач, связанных с применением сигналов. Изложение ведйтся применительно к радиолокаторам наземного !Ч базирования. Рассматриваются прямоугольный импульс без внутри- 1:,' импульсной модуляции, ФКМ импульс, ЛЧМ импульс и квазинепрерывный сигнал Книгу можно условно разбить на четыре части В первой части рассматриваются основные свойства сигналов Анализируются автокорреляционные функции, Исследуется весовая 'обработка сигнашов, предназначенная для подавления боковых лепе'стков взаимно корреляционных функций.
Оцениваются элер>етичеекие потери, возникающие при обнаружении сигналов Вторая часть посвящена оценке интенсивности пассивных помех Рассмотрены методики оценки интенсивности. Приведены примеры -;:-'! оценок интенсивности отражений от объемно-распределенных ис-'-',:.:точников пассивных помех, а также от земной поверхности и от гор Третья часть относится к квазинепрерывным сигналам, для кото'рых характерна неоднозначность измерений задержки и доплеров-„"":! ской частоты принимаемого сигнала.
Опубликованные сведения по . устранению неоднозначности измерений разбросаны и недостаточно :,.;;~;:-'. полны, поэтому в книге проведен обзор методов устранения неодно". " значности измерений. Далее подробно развивается один из методов, который является перспективным. Производится выбор параметров используемых квазннепрерывных сигналов. В четвертой части рассматриваются вопросы применения сигналов. При этом уделено внимание характеристикам обнаружения сигналов и выбору некоторых параметров. Обсуждаются вопросы выбора сигналов прн радиолокационном обзоре. Содержится сравнительный анализ преимуществ и недостатков сигналов.
Первые главы книги могут служить пособием для первоначально=,''ъ, го ознакомления с сигналами. Принята тройная нумерация формул. Прн ссылках на формулы из других параграфов используется полный номер. Ссылки внутри пара,,::-,!!,::: графа содержат только номер формулы. э ! '1. 'АНДПИЗ ПРОЦЕДУРЫ ОБНА)зУЖЕНИЯ ОИЕНДЛОВ .-1. 1.1. Математическая модель канала обнаружения Изложение материала данной книги целесообразно начать с анализа устройства, осуществляющего прием радиолокационных сигналов.
Будем полагать, что принимаемый полезный сигнал является известной функцией времени и зависящей также от нескольких неизвестных параметров. На входе приемника действует аддитивная смесь полезного сигнала и нормального белого шума, которую в случае импульсного сигнала запишем в виде з(г) = ~2Е рс(( — т )сов(гд,г+ гав(г — тв)+ср]е И~я(г) (1 1 1) гле Е, т,„вм д — соответственно энергия, задержка, частота и случайная фаза сигнала; Ю, — спектральная плотность шума; Рв(1) и ~ь(~) — функции, определяющие амплитудную и фазовую модуляции сигнала; н(г) — шумовой процесс.
Начальная фаза д считается независимой от времени, независимой по отношению к остальным параметрам си~нала и равномерно распределенной на интервале от 0 ло 2н. Для удобства записи математических выражений будем использовать комплексную огибаклцую сигнала Гв(г) =- Рв(г)ехр(пво(ф. С учетом этого выргоксния формулу (1) можно переписать в виде ~(Г) .=-. ч 2Е Ке(Кз(~ — т )ех1э(1(оэ„~ ~~))~ ГФ„н(~) . (1.1.2) В формулах (1) и (2) огибающая сигнала и шумовой процесс нормированы таким образом, что олулированные сигналы.
В рамках рассматриваемой модели могу! Пь представлены н когерентные пакеты импульсов. Вопросы синтеза оптимальных приемников, осушесгвляюших об- .~,"~~;.,$)водружение сигнала, подробно исследованы (! Ц. В нашем случае оп': .".;~М~,:-,',~нмальная обработка сводится к умножению принятой реализации на ' ';:."!~',~:,:.;~радратурные составляющие ожидаемого сигна.1а, интегрированию и '",'"~,';:';:.;:,~радованию квадрата модуля получа1ошейся комплексной величн- :~.',-:~~Ы. Любая взаимно однозначная функция квадрата модуля может ,': '",' .'еатужить выходной величиной.
Обработка входной реализации при приеме импульсного сигнала ': .: пгрецставлена схемой на рис.1.1. Эта обработка, вообще говоря, не :; 4щляегся оптимальной обрабогкой. В качестве о>кидаемого сигнала ...-.'"используется опорный сигнал, отличающийся от полезной состав- .'Р.'щаощей принятой реализации. В часпюм случае, при т, =- ьь и1 —.- где ::-'н ГФ) == ~4(1), где Ц(г) = Г1(г) ехр(1чп(г)), обработка будет оптималь-:;,,'-:ной.
Г Х вЂ” — — --— )1~0)) Р',(г —.,)з1л(м,~ чц(~ Ч)1 Рис. 1.1. Математн ~сская модель обработки сигнала ~~ГДг), 'с~г =-1, н(г)н(г+т) =-б(т) гле б(т) — лелша-функция. Черта над выражением означает усреднение по случайным переменным. Физически реализуемые импульсные сигналы имеют конечную длительность, г. е. функция Гф) отлична от нуля на конечном ингервале, поэтов,;штегрирование в (31 осуитествляется фактически в конечных пределах. Однако лля удобства в математических преобразованиях бесконечныс пределы в аналогичных выражениях в дальнейшем целесообразно формально сохранять. Нредставлепная модель полезного си~нала включает в себя, прежде всего, простые импульсные сигналы, в которых отсутствует фазовая модуляция, т. е.
~1~ф) =. О. Типичными сигналами с фазовой модуляцией являются фазокодоманипулированные сигналы н частотно Величины т, и ш, являются параметрами сигнала, на которые на':":: строена схема обнаружения Предполагается, что огибающая огюрного (ожидаемого) сигнала Г1(г) нормирована так же, как это определено формулой (3) по отно,." 'шению к ~4(г) Нормирующий множитель Б(2о') ввелен в последний каскад схемы обработки, чтобы получить более компакгные математические выражения, описываюшие выхсшную величину. Выходная величина в таком случае становится безразмерной.
Величина о. входящая в .':."': выражение для нормирующего множ~ггеля, является дисперсией шумовых составляющих на выходах квадратурных каналов и пропорциональна спектральной плотности шума Л',„,. Для схемы на рис. 1.1 и' =- ог... !2 Если Г,(г) -- Га(1), т, .— ть, оц .=- дь, го схема рнс. Е1 является оптн мальной при общих условиях. Так„в (50, з 6.31 показано, чго подобная схема обрабогки оптимгшьна и в том случае„если амплитуда 5 'а " принимаемого сигнала (в нашем случае амплитудой можно считать величину я2Е ) является случайной величиной с произвольной плотностью вероятности, а начальная фаза распределена равномерно. При известной амплитуде н неизвеспюм распределении начальной фазы синтез схемы обработки по методу максимума правдоподобия также приводит к схеме рис.3.1 (см. [50, З 19.31). К аналогичному выводу можно прийти и при неизвестных законах распределения, как амплитуды, так и начальной фазы.
Схема на рис. 1.1 соответствует приемнику с квадратичным детектором. Схема с квадратичным детектором удобнее для теоретических исследований. На практике используется линейный детектор. В приемнике с линейным детектором огибающей выходная величина формируется по правилу Я=-я'Х + У уо. Схемы с квадратичным детектором и линейным детектором имеют одинаковые характеристики обнаружения когерентного сигнала. Вначале рассмотрим статистические характеристики случайных величин Хи У на выходах квадратурных каналов. Поскольку значения л(У) являются нормальными случайными величинами, а Х и У получены в результате линейных преобразований л(У), то при детерминированных значениях параметров сигнальной составляющей входного процесса случайные величины Х и У будут также нормальными.
В этом случае для нахождения плотности распределения Хи 1' нужно определить их средние значения, дисперсии и коэффициент корреляции. Выражение для Х и 1' Х+)у = ~я(У)(У,(У вЂ” т,)е'""~УУ представим в виде суммы сигнальной и шумовой составляющих Х+ 1у=(Х+1у,)+(Х +1Г ), (12.7) При усреднении (4) по флуктуациям шума учтем, что п(У) =0 ,.': '))Оэтому Х +1у = ~Ф ~л(У)(У1(г-т,)е' "А=О. Для определения дисперсии и коэффициента корреляции нор;;,, Мальных случайных величин Х и К будем искать средние значения ,'::-',для (Х + 11' )(Х вЂ” 1К ) и (Х + 1К ) .
Запишем !':"..; Ве~(У,(У вЂ” т,)ея""'~'~ = — 11(У,(У вЂ” т,)е"""'"'+(У,*(г — т,)е " '"'~~~, ':;:~~~"",;:Где звездочка означает комплексно сопряженную величину, получим вя' 7 Х, +(У, = — ~/2Е егл ~(У (~ — т )(У(у — т,)ек"""'~'с(у + 2 + — ЛЕе '" ~1УО(У вЂ” т )(Уф — т,)евч "'кй. (1.2.5) ,~:*:,::::.,', 'Подынтегральное выражение в первом интеграле представляет ::,': "собой быстроосциллирующую функцию (с частотой ш, + ея) с мед";-', ,'денно меняющейся огибающей.
Поэтому величина этого интеграла : йреиебрежимо мала по сравнению со вторым интегралом (подробнее ':-,':;:,о вычислении интегралов от быстроосциллирующих функций см. 150, :,:;,' $ 521). Отбрасывая в (5) первый интеграл и делая замену переменной ;„".,; интегрирования Во втором интеграле, получаем Х + 1К = — ~Г2Е Еегв С„(т, — т„о, — о ), (1.г.б) ;: где ~у=(го~ -Оя)т, — ф, С,о(-) — взаимно корреляционная функция '-'. принимаемого и опорного сигналов: С1я(т, й) = ~ К(У)(УО (1+ т)Е'~ ~(Г. х +1У = т~Ъ ~л(у)(У,(у — т,)е'"Яву.
Характеристики
Тип файла DJVU
Этот формат был создан для хранения отсканированных страниц книг в большом количестве. DJVU отлично справился с поставленной задачей, но увеличение места на всех устройствах позволили использовать вместо этого формата всё тот же PDF, хоть PDF занимает заметно больше места.
Даже здесь на студизбе мы конвертируем все файлы DJVU в PDF, чтобы Вам не пришлось думать о том, какой программой открыть ту или иную книгу.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
