Лекция №17-18. Конспекты к слайдам (1186399)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

ЛЕКЦИЯ 17-18

Структурные схемы обработки радиолокационных сигналов

Оптимальные схемы обработки сигналов позволяют получить наибольшее отношение сигнал-шум по сравнению со всеми возможными схемами.

Слайд 3

Существует две основные разновидности схем оптимальной обработки:

- фильтровая и

- корреляционно-фильтровая.

Первая основана на работе оптимального фильтра, который при воздействии белого гауссовского шума называют согласованным фильтром.

Его импульсная характеристика (ИХ) зеркальна по отношению к зондирующему сигналу :

. (1)

Физический смысл работы оптимального фильтра (ОФ) заключается в свертке принимаемого сигнала с импульсной характеристикой фильтра.

Таким образом, напряжение на выходе ОФ равно свертке ( ) принимаемого сигнала с ИХ ОФ:

, или (2)

Слайд 4

Корреляционно-фильтровая схема осуществляет расчет корреляционного интеграла для известной задержки , численное значение которого равно результату свертки в ОФ:

(3)

Таким образом, результат работы любых схем оптимальной обработки – расчет модульного значения корреляционного интеграла , которое определяет выбор порога при реализации конкретного критерия обнаружения (Байеса, идеального наблюдателя, максимального правдоподобия).

Напомним, что от выбора критерия зависит величина порога в схеме оптимальной обработки.

Если ОФ инвариантен к времени запаздывания сигнала, но неинвариантен к форме сигнала, то коррелятор – наоборот – неинвариантен к времени запаздывания и инвариантен к форме сигнала.

Также стоит помнить, что на выходе фильтра всегда напряжение, зависящее от времени, то есть результата на выходе фильтра является функцией времени, а на выходе коррелятора всегда число.

Следует отметить, что исторически первыми появились корреляционно-фильтровые схемы, так как их было проще реализовать при аналоговой обработке.

В настоящее время с появлением цифровой обработки в основном используются фильтровые схемы.

Все рассматриваемые оптимальные схемы применяются при решении задачи обнаружения и измерения параметров сигнала.

В лекции сначала будут рассмотрены корреляционно-фильтровые схемы для различных видов сигналов, а затем фильтровые схемы.

1 Корреляционно-фильтровые схемы обработки РЛ сигналов

Слайд 5

1.1 Корреляционно-фильтровая схема обработки пачки прямоугольных радиоимпульсов

Рассмотрим структурную схему корреляционно-фильтровой когерентной обработки пачки прямоугольных радиоимпульсов без внутриимпульсной модуляции (Рисунок 1) для одного углового направления.

Важнейшей операцией корреляционно-фильтровой схемы является вычисление корреляционного интеграла.

Для вычисления корреляционного интеграла требуется точное знание момента прихода сигнала. Поэтому корреляционно-фильтровая схема обработки включает стробирующие устройства.

Стробирующее устройство представляет собой генератор видеоимпульсов, который открывает схему подачи на перемножитель опорного сигнала U(t) (рисунок 1).

В случае сигнала без внутриимпульсной модуляции длительность одного строба равна длительности сигнала.

Временной интервал между соседними стробирующими каналами – ΔT.

Во время действия видеоимпульса корреляционный интеграл вычисляется только в одном канале.

Общее количество стробирующих каналов должно соответствовать диапазону возможных времен запаздываний отраженного сигнала.

Слайд 6

Так как каждому интервалу времени ΔT соответствует своя дальность принимаемого сигнала, то стробирующие каналы образуют каналы дальности (совокупность стробирующих импульсов "перекрывает" диапазон возможных значений однозначных измерений дальности).

Слайд 7

Рассмотрим работу одного дальностного канала.

Напряжение с выхода интегратора, поступает на узкополосные полосовые фильтры, каждый из которых настроен на свою центральную частоту.

Суммарная полоса фильтров соответствует диапазону возможных доплеровских частот сигнала.

Рисунок 1 – Схема корреляционно-фильтровой когерентной обработки пачки прямоугольных радиоимпульсов без внутриимпульсной модуляции

Ширина полосы каждого фильтра, как следует из материала предыдущей лекции, определяется длительностью пачки импульсов и не превышает разрешающую способность по доплеровской частоте.

Для уменьшения потерь при обработке сигналов возможно более частое расположение фильтров, чем разрешающая способность по доплеровской частоте.

После фильтрации осуществляется когерентное накопление (КН) сигнала с помощью линий задержки и сумматора и выделение его огибающей в детекторе огибающей (ДО), которое заключается в исключении высокочастотного заполнения.

Значения выделенной огибающей сравнивается с порогом.

Решающее устройство (РУ) осуществляет выбор максимума, который будет наблюдаться только в одном канале.

По номеру канала дальности и доплеровского фильтра, в которых наблюдается наибольшее напряжение, формируется отметка от цели, включающая дальность, радиальную скорость и угловые координаты.

Перечисленные величины после обработки отображаются на индикаторном устройстве (ИУ).

Слайд 8

При некогерентной обработке (рисунок 2) сигнал после фильтрации сразу поступает на детектор огибающей, а накопление (Н) пачки импульсов осуществляется некогерентно (без учета фазы несущего колебания).

В остальном принцип работы некогерентной схемы аналогичен когерентной.

Далее будем рассматривать только когерентные схемы.

Рисунок 2 – Схема некогерентной корреляционно-фильтровой обработки пачки прямоугольных радиоимпульсов без внутриимпульсной модуляции

Слайд 9

Отметим, что разрешающие способности по дальности и доплеровской частоте определяются типом сигнала.

Более частое расположение каналов по дальности и скорости позволяет снизить потери на обработку сигнала, но не улучшает его разрешающую способность.

Так, при обработке прямоугольного радиоимпульса разрешающая способность по дальности определяется длительностью импульса.

И с этой точки зрения достаточно расположить каналы через интервал τ_и.

Однако в этом случае энергетические потери могут составлять до 3-х дБ вследствие не совпадения моментов прихода опорного и принимаемого сигналов.

Для уменьшения потерь приходится ставить каналы в 5-10 раз чаще.

Однако это не приводит к улучшению разрешающей способности, а только уменьшает потери на обработку.

Аналогичным образом поступают и с каналами по скорости.

Слайд 10

1.2 Корреляционно-фильтровая схема когерентной обработки пачки ЛЧМ сигналов

ЛЧМ сигнал представляет собой сложный сигнал с внутриимпульсной модуляцией, поэтому при корреляционно-фильтровой схеме (рисунок 2) расстояние между двумя каналами по дальности (расстояние между отводами линии задержки на схеме) будет определяться длительностью сжатого, а не модулированного сигнала. Или, что эквивалентно, расстояние между двумя соседними каналами дальности будет обратно пропорциональна полосе частот ЛЧМ сигнала.

Как было отмечено ранее, сжатие ЛЧМ сигнала заключается в снятии, или компенсации, частотной модуляции.

Данная операция осуществляется при перемножении входного и опорного сигналов, поэтому в схеме оптимальной обработки ЛЧМ сигнала будет присутствовать ЛЧМ гетеродин, формирующий опорный ЛЧМ сигнал длительностью τ_и, зеркальный по отношению к излучаемому импульсу.

Слайд 11

Рисунок 2 – Схема корреляционно-фильтровой когерентной обработки пачки ЛЧМ сигналов

Поскольку длительность сжатого импульса много меньше длительности исходного импульса, потери на обработку будут небольшими в случае расположения каналов через τ_сж.

То есть в данной схеме расстояние между каналами по дальности будет совпадать с ее разрешающей способностью.

В остальном принцип работы схемы аналогичен ранее рассмотренной для прямоугольного радиоимпульса.

Слайд 12

1.3 Корреляционно-фильтровая схема когерентной обработки пачки ФКМ сигналов

Аналогично ЛЧМ сигналу ФКМ сигнал представляет собой сложный сигнал с внутриимпульсной модуляцией.

Схема обработки данного сигнала аналогична рассмотренным когерентным схемам, однако, задержка между двумя каналами по дальности равна длительности одного дискрета ФКМ сигнала τ_д (рис. 3).

На рис. представлена схема оптимальной когерентной обработки ФКМ сигнала.

После вычисления корреляционного интеграла сигнал поступает на согласованный фильтр (СФ) одиночного ФКМ-импульса.

Пример такого фильтра для семиэлементного ФКМ сигнала, осциллограмма которого показана на рис. 4 а, представлен на рис. 4б.

Данный фильтр имеет импульсную характеристику, форма которой является зеркальной по отношению к исходному сигналу.

Рисунок 3 – Схема корреляционно-фильтровой когерентной обработки пачки ФКМ сигналов

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов лекций