Лепин В.Н. Помехозащита РЭСУ летательными аппаратами и оружием (2017) (1186260), страница 45
Текст из файла (страница 45)
Поскольку после ограничения амплитудные различия между сигналом, помехой и шумом отсутствуют, то дальнейшая селекция сигнала основана на использовании других различий между сигналом, с одной стороны, и помехой и шумом, с другой. Для простых сигналов — это длительность импульса, ширина спектра Лу;, а для сложных — нх фазовая структура, закон модуляции (манипуляции), При длительности полезного импульса т, и уровне ограничения У„п энергия сигнала Е, и спектральная плотность 7, Аиплитудные, хоибинироввнные и другие иеговы обеспечения помехоустойчивости... Если АЧХ узкополосного фильтра согласована со спектром полезного сигнала, то отношение сигнвл/шум по мощности на выходе схемы ШОУ равно дмК вЂ”, Фш ф' (7.37) 323 где К вЂ” коэффициент пропорциональности, зависящий от соотношения амплитуд сигнала и помехи на входе.
Таким образом, схема ШОУ улучшает 1увеличивает) отношение сигнал/помеха и обеспечивает выполнение условия (с/,/с/„) >1 при (с/,/с/„) «1. Выигрыш в отношении сигнал/помеха определяется, в основном, соотношением полос пропускания ф' и /1/„. Так, например, при (с/,/с,г„) = 0,1 и ф'/А/ =7 (с/,/с/„), >2. При этом увеличение отношения /у/' /А/' следует добиваться не за счет увеличения ф', а за счет сужения полосы А/' . Представляет интерес сравнение эффективности обнаружения схемы с ограничением сигнала и схемы с нормировкой сигнала при действии импульсных помех большой мощности. Математическое моделирование показало, что при отсутствии импульсных помех, когда действует только внутренний шум приемника с дисперсией выборок ~' =1, вероятность правильного обнаружения гармонического сигнала, на 13 дБ превышающего шум, при согласованном приеме составляет 0,64, при Р =10, в схеме с нормировкой сигнала Р— 0,57, а в схеме с ограничением сигнала она зависит от порога ограничения Н (табл.
7.1). При наличии двух точечных помех, одна из которых имеет превышение над шумом 20 дБ, а вторая — 23 дБ, при Р =10 вероятность правильного обнаружения сигнала обоими алгоритмами составляет 0,61, если порог ограничения меньше Н с 0,3. 7. Амплитудные, комбинированные и другие методы обеспечения поиехоупойчивости... Таблица 7.1 Важныи обстоятельством, характеризующим недостаточную эффективность схемы ШОУ и схемы с нормировкой сигнала, является наличие потерь и искажений сигнала при одновременном действии помехи и нескольких сигналов в широкополосной части приемника, 7.7.
Пространственно-временной метод обеспечения помехоустойчивости В современных бортовых РЛС наряду с получением радиолокационного изображения местности (картографированием) решается другая не менее важная задача — обнаружение движущихся наземных целей на фоне отражений от местности и внутренних шумов РЛС. При этом отражения от местности представляют собой коррелированные пассивные помехи. Эффективное обнаружение движущихся целей в РЛС с синтезированием апертуры (РСА) при действии пассивных помех может быть осуществлено только на основе использования одновременно временных (частотных) и пространпвенных (угловых) различий полезных сигналов и помех, то есть на основе комбинированного метода защиты, Эта особенность обусловлена тем, что доплеровская частота сигнала, отраженного от неподвижного объекта, определяется его угловыи положением относительно вектора скорости самолета-носителя РЛС, а движущегося объекта как угловым положением, так и радиальной скоростью движения Р' (рис.
7,28): 324 у. Амплитудные, коибинированные и другие нетоды обеспеяення помехоустойчивости... 1~, -— 2Р'„совд„„удз -— 2(Р'„совд„, +Р' )/Л, (7.3 8) ль Рисунок 7,29 Геометрия наблюдения Рисунок 7,29 Пространственно-вреиенные спектры сигналов 32б где р'„— путевая скорость носителя. Так, если движущаяся и неподвижная цель совмещены в пространстве, то они различатотся по доплеровской частоте. Наоборот, если доплеровские частоты равны, то движущаяся цель смещена по азимуту относительно неподвижной. Сечения пространственно-временных спектров сигналов неподвижных и движущейся целей показаны на рис.
7.29. Спектр неподвижной 7. Диплитудные, коибинироввнные и другие методы обеспечения поиехоустойчивости... цели, расположенной в центре зоны облучения поверхности земли, характеризуется кривой 1, неподвижной цели, смещенной по отношению к центру зоны облучения — кривой 2, а движущейся в той же точке, что и неподвижная цель 1, характеризуется смещением по частоте на величину, равную доплеровской частоте (кривая 3). Из анализов спектров видно, что обеспечить защиту РСА от пассивных помех и обнаружить движущуюся цель применением только частотной селекции невозможно.
Мешающие отражения от местности не отличаются по частоте от сигналов движущейся цели и поэтому последние не могут быть обнаружены, если не использовать пространственные методы защиты от поиех. В частности, формируя «нульв диаграммы направленности антенны РЛС в направлении на неподвижный объект 2, можно обеспечить режекцию нощной пассивной помехи. В перспективных РЛС зта задача будет решена с помощью ФАР. 7.8.
Функциональная обработка сигналов и помех Одним из эффективных методов обеспечения помехоустойчивости радиолокационных систем от помех является увеличение их разрешающей способности по различным координатам. Известны различные пути решения этой задачи. Среди них особое место занимает функциональная обработка сигналов, поступающих от нескольких независимых приемников. Функциональная селекция обеспечивает защиту от помех, источники которых размещаются вне пеленгуемой цели, т.е.
разнесены с целью (целями) по некоторой координате, например по пространству. Методы и средства функциональной обработки сигналов дают возможность проводить раздельное оценивание координат нескольких источников излучения (целей и постановщиков помех), а также параметров отраженных и излучаемых ими радиосигналов (амплитуды, частоты и др.). Задача одновременного оценивания нескольких параметров требует построения иногоканальной радиолокационной системы с приемной ФАР.
326 7. Амплитудные, коибинированные и другие иетоды обеспечения поиехоустойчивости... При отсутствии шумов оценивание нескольких параметров радиосигналов сводится к получению и решению определенной системы уравнений с неизвестными, которые являются искомыми параметрами радиосигнала у„'(х„...,х„) = и„, (7.39) где у",(х„...,х„) — функция искомых параметров х„...„х„; и,.
— измеренные значения комплексных амплитуд поля в раскрыве ФАР (У = 1, 2,..., тт ) . Практически функции искомых параметров представляют собой сигналы и„на входах элементарных антенных модулей ФАР и„т = ~~ 77т ехР~ — 1(готт+ гдот + Рт,)), т=! (7.40) где о, — частота 1-го сигнала; Ут — амплитуда 1-го сигнала на входе т-го элемента ФАР; ртот — начальная фаза 1-го сигнала; ртт— фаза 1-го сигнала, определяемая угловым относительным положением 1-го источника по отношению к тьму элементу ФАР. Для линейной антенной решетки х, . Сгу = 2тг — 'в1пт9т, Л (7.41) где х,.
— координата т'-го модуля ФАР относительно центра антенной решетки; тут — угол прихода радиосигналов от 1-го источника (1= 1,...,л); Л вЂ” длина волны. Частоту отраженных от целей сигналов и имитирующих помех можно в ряде случаев считать известной. В таком случае не- 327 7. диплитудные, конбинированные и другие иетоды обеспечения поиехоустойчивости... известными параметрами остаются амплитуды иг, начальные фазы гдя и угловые координаты бгт источников радиосигналов. Для определения всех неизвестных необходимо решить систему из М = 3п независимых уравнений. При некогерентных сигналах или неизвестной начальной фазе радиосигналов для определения угловых координат и амплитуд необходимо решать систему из М = 2в независимых уравнений вида и ~Угехрнгдг) =и,.
г=! (7.42) Е(0) =яп~ — яп(ср-ср )у — яп(гр-гр ), . Г'угу . 'У /т2, . У. 2 "Я 2 Ц Э (7.43) где с7 — текущий угол; Š— апертура антенны„сзп — угол между направлением на цель и нормалью к плоскости ФАР. При малых углах д„выражение (7.43) приходит к виду к<В) = втп — (В-В„),г — (В-В„).
~тА ! 'тЕ (7.44) 828 Фактически определение неизвестных параметров сводится, по сути дела, к воспроизведению распределения электромагнитного поля в раскрыве ФАР по М=2п отсчетам. Каждому пространственному положению целей и источников помех соответствует свое распределение поля в раскрыве ФАР. Рассмотрим задачу разрешения двух источников радиосигналов (цели и постановщика помехи), амплитуды которых соответственно равны Уп и У„.
Угловое положение этих источников характеризуется углами д„и В„. Каждый источник порождает в радиолокационной системе свой отклик. Для оценки четырех неизвестных параметров ФАР должна иметь четыре элемента. При воздействии на ФАР одиночного сигнала от цели нормированный отклик радиолокационной системы характеризуется функцией вида 7. Аиплитудные, каибинированные и другие иетоды обеспечения помехоустойчивости... Функция вида гйпх/х применяется здесь в связи с тем, что Суммарный отклик является суперпозицией двух одиночных откликов вида (7.44): тгЕ ггЕ вш — ( — 0,) вш — ( — Вп) ГЕ(0) = Етц Е +ЕГп (7.4б) — (0-0 ) — (в-в ) п ГдЕ Вц И Вп — бЕЗраЗМЕрНЫЕ аМПЛИтудЫ.
Если измеренные значения амплитуд в точках 1-4, ФАР равны Е н Егз, Егз и Ег4, то можно получить систему из четырех независимых трансцендентных уравнений типа: ггЕ ггЕ гйп — (В,— В ) сйп — (В,— В ) п тгЕ +Е п тгŠ— (В, - Вц) — (Вг - 0„) Я Л ггЕ тгЕ вш — (02 — В ) Яп — ( — В ) 2 ц 1 2 и Ы2 Гц Е +Еуи — (02 — в ) — (02 — в ) 2 п ггЕ лЕ в(п — (02 — В ) гйп — (Вз — В ) д п 3 ц Е и вц) — (Вз вп) ггЕ ггЕ яп (04 В ) яп (04 Вп) Я 2 и4 — — Ь'„ тгŠ— (в4 — в ) — (04 — в ) П (7.47) 329 описывает диаграмму направленности при равномерном распределении поля в раскрыве антенны РЛС.
Для восстановления отклика Г(бу в соответствии с теоремой отсчетов требуется иметь отсчеты, отстоящие друг от друга на величину АВ определяемую из условия — в(пб0=1. (7.45) 7. Аиппитудные, каибинироввнные и другие иетоды о6еспечения поиехоустойчивопи... где д, — ди — угловые координаты точек отсчета (элементов ФАР). Система уравнений (7,47) позволяет найти искомые значения углов 6~„и д„.
Достоинством функциональной обработки является то, что обработка сигналов в основном переносится на видеотракт. Недостатком функциональной обработки являются сложность вычислительных операций и необходимость априорного знания числаисточников излучения для выборанеобходимого алгоритма вычислений. 330 КОМПЛЕКСИРОВАНИЕ И АДАПТАЦИЯ АЛГОРИТМОВ ПОМЕХОЗАЩИТЫ 8.1. Общие сведения о комплексировании устройств обнаружения сигналов и оценивания их параметров Современные авиационные РЭСУ являются сложными комплексными системами приема и обработки сигналов и данных об нх параметрах. Важнейшими их составными элементами (каналами) являются обнаружнтели радиолокационных, инфракрасных и других сигналов, реализованные алгоритмически в процессоре обработки сигналов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
