Куприянов А.И., Сахаров А.В. Радиоэлектронные системы в информационном конфликте (2003) (1186258), страница 21
Текст из файла (страница 21)
Поскольку размер синтезированной апертуры, то есть участок траектории, на котором обрабатываются сигналы, можно изменять так, чтобы ширина синтезированной диаграммы направленности уменьшалась пропорционально увеличению дальности. Этот эффект позволяет получать радиолокационные изображения с постоянной разрешающей способностью независимо от удаления просматриваемого участка местности. Разрешение РЛС по наклонной дальности обеспечивается импульсным режимом работы Ы= — ", 2 (5.30) а разрешение по горизонтальной дальности (рис.
5.13), то есть на по- верхности Земли, зависит как от разрешения по наклонной дальности Ы, так и от угла наклона луча к поверхности земли Е: ЬЛ Д2+Н2 созе И (5. 31) При больших дальностях (по сравнению с высотой полета Н) разрешение ЬР равно разрешению по наклонной дальности ЬЯ. При горизонтальных дальностях О, сравнимых с высотой полета Е > 45, (рис. 5.13), разрешение на поверхности Земли ухудшается. Поэтому местность, находящаяся непосредственно под летательным аппаратом в полосе (2...4)Н, РЛС бокового обзора не просматривается. Чем выше разрешающая способность РЛС, тем выше детальность изображения. При этом не только объекты и фон местности разделяются на большее число элементов„но и появляются изображения отдельно стоящих малоразмерных (точечных) объектов, которые ранее маскировались фоном местности, Кроме разрешения объектов по их координатам важное значение имеет разрешение их по амплитудам, то есть возможность определения мощности отраженных от объектов сигналов.
Детальность воспроизведения уровней мощности отраженных сигналов определяется динамическим диапазоном изображения. Для РЛС обзора земли динамический диапазон амплитуд отраженных сигначов (отношение максимального 127 5.4, Средства РЛР е синтезированной апертурой сигнала к минимальному) может составлять 70...80 дБ, в то время как для РЛС другого назначения он обычно не превышает 20...30 дБ 1311 ЛА Рис. 5. 73. Определение разреигаюитей способности по горизонтальной дальности Возможности средств РЛР с синтезированной апертурой существенно расширяются, если работать с произвольными углами ориентации ДНА относительно траектории полета носителя. В частности, кроме бокового обзора (БО), можно реализовать обзор полосы местности (переднебоковой обзор ПБО), обзор в заданном секторе (секторный обзор СО), детальный обзор местности в окрестности заданного ориентира (телескопический обзор ТО).
Все другие виды обзора, как правило, сводятся к комбинации БО, СО ПБО и ТО 1321. При переднебоковом обзоре радиолокационная информация формируется в полосе местности, границы которой располагаются параллельно траектории ЛА (рис. 5.14). При секторном обзоре реальная антенна РЛС сканирует в горизонтальной плоскости (рис. 5.15). Центральная точка области, в которой формируется радиолокационная информация, совершает вращательное движение вместе с ДНА. Радиолокационное изображение формируется в виде сектора. При телескопическом обзоре радиолокационное изображение формируется в виде отдельного кадра.
Положение кадра остается неизменным при пролете носителя средства РЛ Р в зоне его видимости рис. 5.16. Существенное влияние на точность измерения координат и привязки радиолокационных изображений к географическим координатам на карте имеет характер рельефа местности. Возвышение объекта и элементов местности приводит к искажению масштаба по дальности и появлению радиолокационных теней.
128 Глава 5. Ралиолоканионная развеака Рис. 5. !4. Схема лереднебокового обзора РЛС с синтезированной апертурой Рис. 5. 25. Схема секторного обзора РЛС с сннтезированнои апертурой 5.4, Средства РЛ Р с синтезированной апертурой 129 Рис. 5.!б, Схема телескопического обзора РЛС г синтезированной апертурой 2Г, Р = — з1пЕ Х (5.32) где й — угол между направлением на объект и боковым направлением. В пределах ширины ДНА реальной антенны лоплеровский сдвиг частоты сигнала, принимаемого от каждого элемента поверхности и от Особый характер имеет искажение коорлинат движущихся объектов в РЛС с СА.
Если объект лвижется относительно РЛС с радиальной скоростью Г„, то его отметка на радиолокационном изображении РСА оказывается смещенной по азимуту относительно своего истинного положения на местности на угол, пропорциональный скорости лвижения объекта [32]. Кроме того, относительное движение цели по неподвижной подстилающей поверхности позволяет селектировать движущиеся цели на местности. Форма спектра отраженного целью сигнала дает, кроме того, дополнительную информацию лля ее идентификации. При движении РЛС по траектории частота у сигнала, отраженного целью, отличается от частоты зондирующего сигналами на величину доплеровского сдвига 13О Глава 5.
Радиолокационная разведка радиолокационных целей, будет меняться от Р; „,„, до Рв в„„и это изменение примерно линейно зависит от смещения х по траектории с о 2~сх (5.33) Х ХЯ (5.34) Таким образом, каждая цель создает на выходе приемника РЛС пачку импульсов длительностью Го с линейным изменением частоты внутри пачки.
Если пропустить такой ЛЧМ сигнал через согласованный фильтр, пачка будет сжата в один импульс. Длительность сжатого сигнала на выходе фильтра 1 1 т АРз Узвев — Удв1м (5.35) Учитывая, что полоса частот ДР; определяется шириной ДНА, 2У, дР = — 'Е,, Х (5.36) можно оценить значение длительности импульса сжатого сигнала ве- ли иной Х И 2У,О~ 2У, ' (5.37) Длительность сжатого сигнала определяет разрешающую способность РСА по дальности вдоль траектории. Мера разрешающей способности — это расстояние, на которое смешается антенна РЛС за время т,„, то есть г1 бхкт У=— с:к е (5.37) Как видно из (5.37), максимальная разрешающая способность РЛС с СА не зависит от дальности и равна половине размера с' реальной бортовой антенны.
Скорость движения объекта У„, наблюдаемого средством РЛР на поверхности Земли, имеет тангенциальную У, (параллельную траектории движения носителя РЛС) и радиальную Р;(совпадающую с направ- Максимальное время 7в, в течение которого цель находится в пределах диаграммы направленности, равно времени, за которое носитель пролетает расстояние, равное линейной ширине диаграммы направленности на данной дальности, то есть 5.4.
Средства РЛР с синтезированной апертурой 131 лением наклонной дальности до РЛС) составляющие. Наличие тангенциальной составляющей скорости эквивалентно изменению скорости полета носителя РЛС, что незначительно влияет на изображение объекта. Радиальная составляющая скорости вызывает смешение доплеровской частоты сигнала и, следовательно, всего спектра на величину, пропорциональную радиальной скорости д~г 00 ' 2У, (5.38) 2У, 2У, Г = — ей= — 'х а:йоса ) ) й (5.
39) а частота сигналов от подвижного объекта смещена на постоянную величину ог„: 2У, 2У, (5.40) Если система обработки сигналов РЛС с СА настроена на формирование изображения неподвижного объекта, то движение объекта приведет к размытию, расширению отметки на радиолокационном изображении по наклонной дальности, смещению по дальности вдоль траектории и ослаблению вплоть до полного пропадания. Эти эффекты позволяют создавать системы РЛР, раздельно наблюдающие радиолокационные изображения неподвижной местности и перемещающихся по ней объектов, т.е.
осуществлять селекцию движущихся целей. Размывание отметок по наклонной дальности можно обьяснить следующей причиной. За время синтезирования апертуры объект, имеющий радиальную скорость У„сместится на расстояние дт( = У„Т по наклонной дальности. Следовательно, на величину ЬЯ увеличится ширина отметки на радиолокационном изображении. При высокой разрешающей способности РЛС с СА (5.37) зто расширение может быть значительным.
Процесс образования смещения отметки движущегося объекта иллюстрируется рис. 5.17. Неподвижный и подвижный объекты находятся на одном направлении в центре диаграммы направленности реальной антенны (рис. 5.17, а). При полете по траектории вдоль координаты х (рис. 5.14) изменение мощности отраженных сигналов повторяет форму ДНА, а доплеровские сдвиги частота сигналов изменяется линейно ох. Частота сигналов от неподвижного объекта пропорциональна углу наблюдения 0: 132 Глава 5. Рааиолокаиионнаа разаеака Рис. 5. 17. Формирование изображении подвижного и неподвижного обьектов и) — расположение обьектов; б) — вменение допперопскик частот сигналов; и) — изменение интенсивности 133 5 4. Средства РЛР с синтезированной апертурой Если луч синтезированной ДНА формируется на нулевой доплеровской частоте (на рис.
5.17.б, интервал обработки обозначен утолщенной частью графика Р(х)), то отметка объекта на радиолокационном изображении появляется в том месте на оси Ох, где доплеровская частота отраженного от этого объекта сигнала равна нулю. Для неподвижного объекта частота равна нулю с точке х= О, то есть координата отметки совпадает с координатой обьекта. Для подвижного объекта частота равна нулю в точке х=дх. Величина линейного сдвига дх определяется соотношением (5. 41) т.е. отметка на изображении смещена относительно координаты объекта на величину дх, пропорциональную радиальной скорости объекта. Из (5.41) следует также, что линейный сдвиг Ьх пропорционален сдвигу по угловой координате (5.42) В тот момент времени, когда частота сигнала от подвижного объекта становится равной нулю, объект находится в луче антенны под углом АО и, следовательно, амплитуда сигнала уменьшается пропорционально уменьшению коэффициента усиления антенны пол углом АО.
Соответственно ослабляется интенсивность отметки движущегося объекта на изображении (рис. 5.17, г). Если радиальная скорость объекта достаточно велика, так что смещение отметки АО превышает половину ширины диаграммы направленности, т.е. ЬО>0,5дбе, амплитуда отметки резко уменьшается и изображение движущегося объекта пропадает вовсе. Так как спектры доплеровских частот сигналов, отраженных от неподвижных и движущихся объектов (целей), разнесены по оси частот, появляется возможность раздельной обработки этих сигналов (фильтрации) и получения отдельных изображений неподвижных и подвижных объектов. Если обрабатывать участок частот, соответствующий максимум сигнала неподвижных объектов, например, в районе нулевой частоты, то на радиолокационном изображении будут наблюдаться отметки только неподвижных объектов (точнее, объектов, движущихся со скоростью меньше )'„„и„). Если же обРабатывать лолосУ частот Ьг"„соответствУ- юший максимуму сигнала объекта, движущегося со скоростью и'„, то Глааа 5.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
