Справочник по радиолокации. Книга 2 (1151799), страница 28
Текст из файла (страница 28)
Средства цифровой ооработки сигналов 1 29 1~~ ~ ао доступным на выходе. Восьмиэтапный конвейерный процесс СОКВ1С, показанный на рисунке, будет иметь время задержки, равное восьми тактовым периодам, и пропускную способность, эквивалентную тактовой частоте. Другим и словам и, после того как конвейер заполнен и получены первые результаты, новые результаты будут появляться на выходе с тактовой частотой.
Цифровые фильтры и их применение. В этом разделе описывается несколько основных разновидно- Вьаод Вход 25.4. Средства цифровой обработки сигналов ! 2 ао количество умножителей можно сократить, суммируя выборки, которые умножаются на одни и те же коэффициенты. Тем самым количество умножителей уменьшается примерно вдвое, как показано на рис. 2534 на примере 7-отводного фильтра. Орореживающие иифровые фильтры. Как уже упоминалось ранее, сложность и стоимость процессора обработки сигналов в расчете объема ресурсов, требуемых для его реализации, обычно ли- Выход Вход (1 294 глава 2Х. Цифровая обработка радиолокационных сигналов Исходные выборки данных Выборки данных с повышенной частотой Интерполированные данные 25.4. Средства цифровой обработки сигналов ! 29~7 Анализ работы устройства прореживания позволяет выявить потенциальную проблему, связанную с интегратором. Входные отсчеты, постепенно добавляясь к текущей сумме, создают явно выраженное условие для переполнения.
Привлекательность используемой структуры в том„что в ней допустимы переполнения, которые компенсируются каскадом гребенчатого фильтра, пока в сумматорах имеется достаточное количество разрядов„чтобы представить максимальную ожидаемую выходную величину, а фильтр позволяет использовать арифметику кодов с дополнением до двух. Согласно работе Харриса ~10~, число требуемых разрядов сумматоров (ЬАрр~~) задается соотношением 8 булава 25. Цифровая обработка раоиолокационных сигналов Рис. 25.41.
Операция «ба- бочка» по основанию 2 условии, что 1~ является степенью числа 2, что требует только (Ж/2)1оу,Л~ комплексных умножений'. Базовым вычислительным элементом БПФ является операция «бабочка», схема которой показана на рис. 25.41. В операции «бабочка» один входной сигнал сдвигается по фазе и затем добавляется и вычитается из второго входного сигнала, чтобы сформировать два выходных сигнала. Эта операция называется «бабочка» по основанию 2, поскольку у нее два входа. Для определенных конфигураций БПФ «бабочки» по основацию 4 ц цу,ти~е чац~т иекс1тарч~в у "о~нзмив -..™т'.,:,,;:,:.;,™~',™,,:":.;,",„ О Глава 25.
Цифровая обработка радиолокационных сигналов допустимыми частотами генератора, от которого осуществляется тактирование зондирующих импульсов, будут 15 МГц и 5 МГц. Технология использования аппаратных средств. В прошлом применение цифровой обработки радиолокационных сигналов в режиме реального времени обычно требовало проектирования специализированной цифровой вычислительной машины, использующей тысячи высокопроизводительных интегральных схем (ИС). Эти машины было очень сложно проектировать, разрабатывать и модифицировать. Цифровые технологии достигли в своем развитии точки, когда стало возможным использовать несколько альтернативных вариантов обработки сигналов, благодаря чему процессор сигналов стал более программируемым, а следовательно, легче цпоектипуемым и, изченяемым, 25.5.
Вопросы. проектирования ! В военных приложениях система обработки после сбоя должна вернуться к полной функциональности за очень короткий промежуток времени. Многопроцессорным системам обычно требуется продолжительное время, чтобы перезагрузиться с устройства памяти управляющей программы, и поэтому ей трудно выполнить требования на время восстановления.
В настоящее время ведутся активные исследования в области путей преодоления этих недостатков. И, наконец, эти процессоры обычно использовались для обработки данных в режиме, который не является строго режимом реального времени, например для таких задач, как сопровождение траекторий целей и обработка информации для ее представления на дисплее.
Начиная с 1990-х годов их стали применять для обработки сигналов в режиме реального времени. 2 Глава 25. Цифровая обработка радиолокационных сигналов КИХ-фильтра 16-го порядка с помощью микропроцессора с одним устройством умножения и сумматором потребуется 16 тактовых циклов для выполнения всех умножений. В случае ПЛИС для выполнения этого задания будет выделено 16 устройств умножения и 16 сумматоров, в результате фильтр сможет выполнить свою работу за один цикл тактовой частоты. Для более эффективного применения ПЛИС мы должны использовать все предоставляемые им ресурсы. К ним относятся не только большое число логических элементов, устройств умножения и блоков памяти, но также частота тактирования этих компонентов, В предыдущем примере представим, что частота выборки данных составляет 1 Мгц, а устройства умножения и логические элементы мог~ут тяктцдар~т~~,а нл пи.тоти ЮО ЬЛГ~1 Гкнпц мв,т ппгхо "тр цачндчч~чр с-, Цель этой главы — дать общее представление о том, как цифровая обработка сигнала изменила процесс проектирования и конструкцию РЛС, а также дать информацию о подходах и технических решениях, которые разработчики систем должны иметь в виду.
При непрерывном появлении все более быстродействующих и мощных АЦП, цифровых синтезаторов частоты, а также процессоров общего назначения все больше элементов приемного тракта РЛС выполняются с использованием цифровой техники. Например, на рис. 25.2 приведен типовой цифровой приемник поедваоительной обработки сигналов РЛС. использующий две ступени ан~ (1 30б Глана 26. Коэффициент распространения с" е рраенении радиолокации вычислений в нескольких форматах для их последующего импорта в другие прикладные системы.
АКЕРБ, однако, не ограничивается только лишь радиолокационными задачами. АКЕРК совместно с АРМ и ее другими встроенными моделями распространения могут давать оценки качества связи — от низкочастотного до КВЧ- диапазона (наземная и загоризонтная волны), эффективности угроз и электронных контрмер, уязвимости к мерам по поддержке электронной войны (РПД) и для многих других прикладных задач. АВЕРА и АРМ являются разработками отдела распространения излучения в атмосфере Центра космических и морских боевых систем, Сан-Диего. АВЕРА может работать на ПК (настольном или портативном), используя ОС М1сгоюй %1пс1ожь, такую как ХТ, 2000, ХР или ЪЪ|а, и не требует дополни- 26.3.
Преломление ! в) гравитация не меняется с высотой; г) температура изотермической атмосферы составляет — 55 'С; д) градиент понижения температуры с высотой составляет — 6,5 'С на км. Международная комиссия по аэронавигации (1САХ вЂ” ГЪе 1п1егпайопа1 Согпгпьяоп Гог А1г Хаиаайоп) использовала стандартную модель атмосферы НАСА 1924 г. с незначительными изменениями, в основном в отношении величины гравитации и температуры изотермического слоя. Для характерных радиолокационных исследований и других радиолокационных задач, таких как расчет высоты цели для радиовысотомеров, учитывалось прохождение радиоволн через стандарт- кп;иъ ать,~гъг Аотъз~ 8 булава 2б.
Коэффициент расиространения Ев уравнении радиолокации и если на графическом дисплее 1~ в зависимости от высоты покажет отрицательный наклон (снижение Х), то графическое отображение М в зависимости от высоты покажет изменение наклона от положительного (рост М) для стандартной атмосферы на отрицательный наклон (снижение М) при условии волноводного распространения в атмосфере. Поэтому графическое отображение М оказывается более удобным для понимания оператором индикации тактической обстановки при выборе оптимальной высоты полета для планируемой атаки.
26.4. Стандартное распространение ~2~ 26.5. Аномальное раеиространение ! датчиков, находящихся вблизи поверхности Земли, процесс отражения приводит к появлению двух траекторий к приемнику в пределах линии визирования, Как уже отмечалось выше относительно отражения, часть энергии распространяется в направлении начального движения волны. Другая часть энергии также отражается назад по направлению к передатчику. Эта отраженная назад энергия также принимается РЛС и может мешать РЛС различать требуемую цель. Отраженную назад энергию принято называть мешающим отражением или помехой. При этом не только уменьшается величина отраженной волны, но также меняется ее фаза.
Для волны с горизонтальной или вертикальнои поляризацией при О Глава 26, Коэффициент ратроетранения Г в уравнении радиолокации Пониженная рефракция. Если движения атмосферы создают ситуацию, когда распределение температуры и влажности приводит к росту 1~ с высотой, то траектория волны будет фактически загнута вверх и ее энергия будет уходить от Земли. Это явление носит название пониженной рефракции или субрефракции. Хотя такие ситуации случаются в природе нечасто, все же их следует учитывать при оценивании эффективности электромагнитной системы.
Например, установленная неподалеку от входа в залив Делавэр на Атлантическом побережье США РЛС управления движением каботажных судов зафиксировала уменьшение дальности обнаружения с 37 до 17 км. Иногда корабли можно было наблюдать визуально с радиолокационной вышки, прежде чем они появлялись на экране локатора. »»|, » ъ»»», ° » ъ, »*,», »»н», »,»»,»»», ~ »» Ъ, »», л» 26.5. Аномальное распространение ! Волна при этом либо отразится от поверхности Земли. либо войдет в область стандартного преломления и будет преломлена обратно вверх, только чтобы повторно войти в область градиента отражательной способности, который привел к преломлению вниз.
Это условие преломления носит название удержания, потому что прохождение волны ограничено узкой областью тропосферы. Общим термином для обозначения этой ограниченной области является тропосферный волновод. Следует отметить, что тропосферный волновод не является волноводом в истинном смысле, поскольку здесь нет никаких жестких стенок, которые бы препятствовали утечке энергии из волновода. Градиенты отражательной способности и связанные с ними условия поеломле- 2 Глава 26. Коэ44ициент распространения Г в уравнении раоиолокации 10000 8000 6000 4 1лава 26.
Коэффициент расиространения Г в уравнении радиолокации 26.5. Аномальное расиространение ! обычно не насыщен влажностью, так что имеет место снижение давления водяного пара от поверхности до некоторого значения достаточно далеко над поверхностью. Это быстрое снижение содержания водяного пара первоначально приводит к снижению модифицированного показателя преломления М с высотой, но на больших высотах распределение водяного пара приведет к тому, что М 6 булава 26.
Коэффициент расиространения Е в уравнении радиолокации градиентов М по сравнению с градиентами Х. На рис. 2б.7 видно, что волновод простирается с верхней части удерживающего слоя вниз до пересечения с линией М, при этом М в верхней части волновода та же, что М в нижней части вол новода (показано пунктирной линией). Огромные системы почти неизменно высокого давления у поверхности с 11ен 1 пями химерно на ~Д ' к с рауь1хт„,ги у 2б.6.
Моделирование процессов распространения ! Модель сферического распространения или распространение в свободном пространстве. Простейшей моделью распространения является модель сферического распространения, в которой приемник и передатчик находятся на большом удалении от поверхности Земли и атмосферы, т.е. в свободном пространстве. Свободное пространство определяется как область, чьи свойства изотропны, однородны и ~де отсутствуют потери. Модели сферического распространения учитывают только повышение площади поверхности сферы с центром в передатчике, излучающем равномерно во всех направлениях. Напряженность поля в любой точке обратно пропорциональна квадрату дальности между передатчиком и рассматриваемой точкой.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
