Справочник по радиолокации. Книга 2 (1151799), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Наилучшей разрешающей способностью является высокая, худшей разрешающей спи~ дбнд~ 1 ь]о низ оц ~ дким дДра ъ~ьы ъмрч, а тл ~ю'~Ба-.гота у т "ы ~па тгъ "эы зютт югъ~ т1з и тосъ Глава 17. Радиолокационные системы с синтезированной апертурой В 1952 году университет штата Иллинойс продемонстрировал концептуальные решения для РСА. В 1953 году во время летних экспериментов„которые знаменовали собой начало программы, известной как проект «Мичиган», идеи, связанные с синтезированными апертурами, были обсуждены Л. Катроной из %111ож Кап 1аЬогасог1еь университета Мичигана„К. Шервином из университета штата Иллинойс, Б.
Хауцем из С~епега1 Е1ес1г1с и Дж. Келер из РЫ!со Согрогайоп 12~. Это привело к успешному запуску программы по разработке РСА мичиганской исследовательской группой 1131. Исследовательская группа из Иллинойса также продемонстрировала успешное получение изображения РСА 114~. Работы Катроны и его соавторов 113~ и 111епвина с соавторами, 1141 а также многочисл:...':, -':,-.,—.'.-:,,...".„::.:,.:....,',":,,...„::,т..„.".'.,'.:.',.~.„:: Р~.!~ ~.„:,":..'.„ 173. Типы оадиолокаиионнык систем с синспезиронаннои апертурой 831 )~ соответствует ситуации, когда разность хода лучей от радиолокационной цели до центра синтезированной антенной решетки и обратно и от крайних элементов решетки до радиолокационной цели и обратно отличается на Х/4».
Катрона показал, что разрешающая способность по путевой дальности составляет примерно 1/2 (М)'/2 ~2~. В настоящее время РСА с нефокусированной апертурой, как правило, не используются и включены в наш обзор только в качестве исторической справки. Эта система была использована в первые дни разработки РСА, поскольку технология того времени не поддерживала создание РСА с фокусированными апертурами. Глава 17. Радиолокационные системы с синтезированной алертурой Картографические РСА с отклонением луча. В этом случае угловое положение главного луча антенны по отношению к траектории полета произвольно, при этом оно меньше 90 градусов.
При виде сверху угол отклонения луча О,- — это угол между линией визирования антенны и нормалью к траектории полета. Для луча, направленного по нормали к траектории полета, О,ч —— О и, таким образом, о„в .О/2. В более общем виде Юсов ~. 17.4. Разрешающая сиособность радиолокационных систем с синтезированной аиертярой нения относительных скоростей, которые вызывают различные доплеровские смещения частот от отражателей цели» (с. 375 — 380), Сколник также включает рассмотрение изображений судов, полученных с помощью РСА с инверсной синтезированной апертурой Американской военно-морской исследовательской лаборатории (ХК1) (Масман и др. ~221). Бортовая РЛС получает серию снимков корабля, который находится в режиме качки / скольжения / рыскания по волнам, и пользователь имеет возможность определить тип судна и его технические характеристики.
Масмэн и соавторы выделили ряд признаков, определили режим мультикадровой обработки и возможность автоматического распознавания цели Глава 17. Радиолокационные системы с синтезированной апертурой Путевая дальность Наклонная дальность Т/2 Фо — в/2 ~о -т/2 Частота лФ:-: Т/И= 1/Фя л~; влч лФ= 1/в ~в+ В/2 Время | Преобразование фурье Доплеровская частота( -И/(2Т) = -Фя/2 Расстояние в боковом направлении Скорость 1/Т И/(2Т) = Гя/2 О 17.4. Разрешающая сткобность радиолокационных систем с синтезированной анерт1рой на рис. 17.1а, дискретное преобразование Фурье (ДПФ) --- обычно быстрое преобразование Фурье (БПФ) [27] — применяется к данному набору Ж комплексных образцов в частотной области.
В результате чего получаем множество Ф комплексных чисел во временной области, соответствующее отраженным сигналам (по амплитуде и фазе)„которые являются откликом на очень короткий импульс длительностью =1/В и собраны во временном интервале Л~ = 1/В. Это простой пример сжатия импульсов. Поскольку время запаздывания сигнала, соответствующее временному интервалу Л~, однозначно соответствует дальности до поверхности Лг =- сЛ~/2, то, умножая результат на выходе ДПФ на с/2, получаем отраженные Глава 17. Радиолокационные системы с еинтезированной' аиертурой Обратите внимание, что предположение о том, что 1с > ~'Т, позволяет считать, что величина ЛО является малой.
Когда значение ЬО не мало, уравнение (17.8) должно быть соответствующим образом изменено. Вывод о разрешающей способности РСА. Таким образом, мы получили две основные формулы для разрешающей способности РСА: о, — — е / 2.8 — разрешающая способность по дальности, Х ХР (17,9) О„=- — ----- = ------ -- — разрешающая способность по путевой дальности.
2ЛО 21~А 17.5. Ключевые асиекты радиолокационных систем с синтезированной апертурои Радиолокационная система с реальной апертурой (Х вЂ” длина волны) Глава 17. Радиолокационные системы с синтезированной аиертурой Линии равных дальностей: концентрические сферы с центром в точке нахождения РСА 175. Ключевые аснекгны радиолонационных систем с синтезированной анертурой 83ф 2 У У .Глава 17. Радиолокационные системы с синтезированнои аиертурои 17.5.
ключевые аспекты радиолокационных систем с синтезированной апертурой Ч Область кадра (картографическая РСА или РСА с обзором в точку) Глава 17. Радиолокационные системы с синтезированной аиертурой Таким образом, чтобы исключить неопределенность по скорости, частота повторения импульсов должна быть не менее 2~/В. Поэтому можем записать ят1П)— 2~' 1 (17.17) О ~р~тах) Отсюда получаем Ид(пчах) = — . .0 2 Таким образом, расстояние, пройденное носителем за время, соответствующее 17.6.
Качество изображений радиолокационных систем с синтезированной апертурой 843 1~ предотвратить миграции отражателей по дальности (перемещение точечной цели из одного элемента разрешения по дальности в другой в течение времени, необходимого для сбора данных при формировании изображения), то потребуем, чтобы ЬЯ вЂ” изменение дальности во время сбора данных (по всей синтезированной апертуре) — было меньше о„. Рассмотрим формирование изображения РСА после сбора данных за время синтезирования апертуры, равное ~А. Траектория полета носителя бортовой РСА является прямолинейной при постоянной скорости и высоте полета над плоскостью Земли.
Из работы Леванона ~17~ следует, по Глава 17. Радиолокационные системы с синтезированной аиертурой квадрату напряжения) равна половине (или — 3 дБ) по сравнению с максимумом лепестка. Данный показатель качества изображений, как правило, называют «ширина диаграммы направленности по уровню 3 дБ». Чтобы получить высокую разрешающую способность по любой дальности, в том числе и путевой, необходимо выполнить преобразование Фурье (ПРФ) на множестве собранных данных. Поскольку все данные образцы имеют по существу ту же амплитуду, либо дальность, либо путевую дальность, мы фактически выполняем ПРФ над функцией с прямоугольной огибающей, которое воспроизводит функцию (ыпс)2, имеющую вид (яи(х) / х)', при ширине основного лепестка на уровне 3 дБ, равном (0,886)о,„, (где ᄄ— интервал, соответствующий расстоянию от точки максим~ма до 17.6.
Качество изображений радиолокационньи систем с синтезированной апертурои Это согласуется с предложенным Сколником 121~ уравнением (14.15) и уравнением (2.88), предложенным Курлэндером и соавт. 14~. Целесообразно рассмотреть эквивалентный шумовой уровень сигма-нуль (ЖЕсго), определяемый как уровень (сР), который создает принятый сигнал с мощностью„равной тепловой мощности шума, т.е. при котором отношение сигнал/шум равно единице. Положим отношение сигнал/шум равным 1, получим 2(4т~)МЧ Х~~Г(1 ою) 1' сов ~р ЬтК~МХ~,Г(? ою) ~' соь «р Глава 17.
Радиолокационные системы с синтезированнои апертурой Изображение земной поверхности в оптическом диапазоне 17.о. Качество изображений радиолокационных систем с синтезированной апертурой Оптическое изображение монумента Вашингтона Ближняя к человеку- наблюдателю сторона монумента Тень Глава 17. Радиолокационные системы с синтезированной апертурой 17.
К Специальные ириложения радиолокационных систем с синтезированной апертурой участок поверхности, соответствующий пикселю, обычно содержит много рассеивающих элементов, результирующее представление пикселя формируется из суммы комплексных чисел, каждое из которых относится к одному из рассеивающих элементов. Таким образом, когда формируется изображение местности, особенно растительности, амплитуды (напряжения) конкретного пикселя представляют собой суммы комплексных величин, соответствующих когерентным отражениям от многих рассеивающих элементов внутри пикселя. В другом соседнем пикселе, даже если местность номинально остается той же„как в первом пикселе, когерентное отражение будет добавляться уже по-другому, значение пикселя будет несколько Глава 17.
Радиолокационные системы с синтезированнои аиертурой Поляриметрические РСА. Обычно, когда РЛС излучает импульс определенной поляризации (например горизонтальной — Г), он получает отраженный сигнал той же поляризации. Некоторые РЛС способны излучать сигналы одной поляризации и принимать отраженные сигналы в двух ортогональных поляризациях (например горизонтальной ~Г~ и вертикальной ~В) или правой круговой ~Ц и левой круговой [Ц). Кроме того, некоторые РЛС могут излучать сигналы на одной из двух ортогональных поляризациях и принимать в любой из переданных поляризаций„причем выбор поляризации излученных и принимаемых сигналов может изменяться от импульса к импульсу. Если зафиксированы Фазы и амплитуды отра- 17.8.
Специальные приложения радиолокационных систем 85~~1 с синтезированной апертурои который мы описали, оптимизирован для целей, движущихся радиально... Такие объекты появятся на изображении, полученном с помощью РСА в правильном месте с выделением отметок движущихся целей». Интерферометрические РСА для селекции движущихся целей. Как отмечалось в разделе 17.3, интерферометрические РСА (ИнРСА, которые иногда также обозначают как ИФРСА) имеют две антенны, сигналы которых объединяются последовательно. Две антенны смещены по горизонтали (вдоль линии, параллельной Земле) для обнаружения и селекции движущихся целей и по вертикали для воз- млчгьпи ти л1и*тмь"и иыг ятт.т гм пк~'А~ Глава 17.
Радиолокационные системы с синтезированной апертурой Изображение движущейся цели после подавления помех (клапера сигнала) Изображение движущейся цели после компенсации миграции дальностей и сдвига фаз Обычная обработка радиолокационньи изображений РСА 1 рузоеой прицеп на ~уоеничном ходу, перемещающийся со скоростью 17 мнпьуч по прпмой дороге булава 17. Радиолокационные системы с синтезированной апертурой по синусоидальному закону (см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
