Бакулев (560825), страница 49
Текст из файла (страница 49)
заансимости аппроксимирующей и наклонноя ло )ной )ц)) альио лальностея как функции смен!синя лл но траектории или времени стей как функции смешения ЛА по траектории Е = р) или времени 1. Подставляя в ()4.9) значения дальностей, выраженные через параметры Р", Яо траектории ЛА, и учитывая предельно допустимое значение А)1=1!8 и размеры Е, = )'Т, синтезированной апертуры антенны, приходим к уравнению ~з Ь»1 = й, (г) — й„(1) = Вя + — ' — Д~ +Е, < Л/8 .
(!4.10) 2 о Решение уравнения (14.10) ограничивает размеры 2ь„. синтезированной апертуры; 2е =ДНЯЪ+~~ .»н,~з х,!»яь (14,11) Здесь учтено значение синтезированной апертуры при нефокусированной обработке, для которой допустимая фазовая погрешность определяется значением А» (рис. 14.11): (,,„, =,/Кл . (14.12) Тангенциальная разрешающая способность, реализуемая РЛС с СА, б~~ = 80ейя = ла Л с С учетом выражения (14.12), находим тангенциальную разрешающую способность при фокусированной обработке с квадратической аппроксимацией наклонной дальности: 3Л Лд ~да л ' х 2Д~~~ 14.2. Цифровая обработка сигналов РСА При аналоговой обработке в РСА с использованием фотопленки информация извлекается с большим запаздыванием относительно момента записи. Цифровая обработка сигналов в РСА позволяет получать картографическую информацию в реальном масштабе времени, если обеспечиваются требуемые быстродействие и объем памяти специализированного вычислителя (процессора).
Структурная схема устройства цифровой обработки сигналов РСА. С помощью ЛЦП (рис. 14.12) сигналы фазовых детекторов двух квадратурных каналов преобразуются в цифровой код и подаются в ОЗУ, состоящие из А»ь1.азимутальных каналов и л каналов дальности. Кодированные сигналы в каждый период повторения записываются в соответствующий азимутальный канал, имеющий л ячеек дальности (см. рис. 14.7), Поэтому в каждой ячейке дальности содержится информация о сигнале, отраженном от цели, находящейся на данном расстоянии и наблюдаемой под определенным азимутальным углом к направлению полета. Содержимое ОЗУ считывается с некоторой задержкой относительно момента записи.
При этом в каждом периоде повторения 290 сигнал снимается поочередно с каждого нз каналов дальности, образованного определенными ячейками дальности азимутальных каналов. Такой сигнал содержит информацию об изменении отраженного сигнала от цели на дальности )1 при движении ЛА на интервале синтезирования 7 ~у. Сигналы с ОЗУ обрабатываются процессором (П), реализующим алгоритм (14.7) при фокуснрованной обработке или (14.8) при нефокусированной. Весовые коэффициенты И', и фазовые сдвиги ср, вводит вычислитель опорной функции ВОФ, который вырабатывает сигнал, представляющий собой аналог импульсной переходной характеристики Н(г).
Рцс. 14Д 2. Структурнав свана усгройства цифровой обработки сигналов РСА Устройства фокусированной обработки. Фокусированная обработка требует умножения сигнала каждого канала дальности на зависящую от дальности функцию Н(Яо). Для этого с помощью вычислителя опорной функции ВОФ формируется сигнал, описываемый выражением (14.7), который персмножается с сигналом ОЗУ. После умножения производится суммирование сигналов с данной дальности по всем азнмутальным ячейкам, в результате чего образуются сигналы Х и Го соответствующие корреляционным интегралам квадратурных каналов.
Выходной сигнал процессора представляет собой корень квадратный из суммы квадратов Х2 и Ух. Компенсирующий сдвиг фазы гр (14.7) можно ввести, изменив ортогональные проекции вектора сигнала. Это достигается изменением составляющих сигнала в квадратурных каналах. В самом деле, если нужно ввести фазовую поправку чг, а вектор сигнала У, имеет квадратурные составляющие Х, =(уи соягр, и 1; = У„, в1пйг,, то новый фазовый угол, очевидно, будет грн, = ал+ гр, или грз= гр, + гр.
При этом квадратурные составляющие вычисляют по формулам Ха = (уи сов(гр, + гр) = сув, сов ср, соа вг — (уи а 1 игр, а1 и гр = Х, соа гр — У а1 и аг, 291 )" =з!п(<р, +у)=У„,я!п<р, созР-ьУ„,сезар,ябпж= осоку+Х,ян1у. Следовательно, алгоритм ввода компенсирующего сдвига фазы 9 путем изменения ортогональных составляющих сигналаХ, и У, получается следующим: Хз = Х, соз У вЂ” У, мп У и )з = У, соз У+ Х, ма ж .
Таким образом, ввод поправки сводится к формированию составляющих Хз, Уз после сложения и вычитания квадратурных взвешенных с весами соз у и я(п у составляющих Х, и Гь Значение у, а, следовательно, и веса соз у и я!и у по азимутальным ячейкам меняются в соответствии с соотношением ()4.4) и рис. !4.9,г для различных каналов дальности, так как у зависит от й,. В каждом периоде повторения в любом канале дальности (рис.
14. 12) формируется сумма сигналов с Ф+! азимутальных ячеек каждого квадратурного канала. Выходы каналов дальности объединяются коммутатором. Требовании к устройствам цифровой обработки сигналов РСА. Пусть задано значение 5~3 м на расстоянии Ля=80 км. Для этого при ).=Зсм требуется сформировать искусственный раскрыв (апертуру) размером /,=й,у,=Ври/5/=800 м. При скорости движения носителя радиолокатора 400 м/с время запоминания сигнала / = //Р = 2 с. При 5Я = 5/ и /г,„= Ля = 80 км число каналов дальности равно л = Я„,„„/5/ = 27 (О . з Число суммируемых сигналов равно числу отраженных импульсов за время запоминания и при г"„= ! 000 Гц составляет 2000. Если динамический диапазон системы обработки !0', то необходим объем памяти около ! Оэ двоичных единиц. Быстродействие системы обработки должно быть достаточным для получения радиолокационного изображения в реальном масштабе времени. При нефокусированной обработке в каждом канале дальности за Т„должны выполняться одна операция сложения (прибавляется очередной отраженный импульс) и одна операция вычитания (устраняется первый из накапливаемых импульсов).
Скорость обработки при этом составляет 2л5'„ч ! 07 операций/с. При фокусированной обработке сложению сигналов предшествует введение компенсирующего сдвига фаз, что увеличивает требуемое быстродействие до !0' — !О" операций/с. Таким образом, цифровые устройства требуют элементной базы со значительным быстродействием и использования сложных аналогоцифровых и цифроаналоговых преобразований, что приводит к росту стоимости, размеров и массы устройств. Рис. 14.13. Структура одного канала дальности ири фокусированноа обработке инфориации в ироцессоре РСА Структурная схема устройства на приборах с зарядовой связью.
Приборы с зарядовой связью (ПЗС) перспективны для обработки сигналов в РСА, поскольку в них необходима только дискретизация сигнала по времени, а АЦП не требуется, что существенно упрощает построение устройства обработки и снижает требования к быстродействию и объему памяти. При использовании ПЗС для обработки сигналов РСА (рис. !4.!4) сигнал после фазового детектора квадратурных каналов дискретизируется по времени дискретизатором (Дск) и превращается в последовательность ; " , :~озрик' Ф ~Л:м Лак ' примыкагощих друг к другу видеоимпульсов с изменяющейся ТИ амплитудой. Эти видеоимпульсы запоминаются в ячейках ОЗУ на Рнс.
ЫЛ4. Структуриаа схема одного квалра- ПЗС период за периодом в тече турного канала обработки на ПЗС ние (И+1)Т„. Считывание информации производится с одинаковых ячеек дальности ОЗУ на ПЗС, т.е. по азимуту. Сама обработка амплитуд видеоимпульсов реализуется в аналоговом виде в процессоре на ПЗС (ППЗС) и может заключаться в простом суммировании сигналов азимутальных ячеек ОЗУ при нефокусированной обработке или в суммировании взвещенных сигналов квадратурных каналов при фокусированной. Управление устройством осуществляется тактовыми импульсами (ТИ).
С выхода процессора аналоговый сигнал сразу может подаваться на индикатор для отображения информации. 293 В литературе приводятся следуюшие данные о характеристиках РЛС с СА[131: АЫ/ЛРУ-! Тил РЛС А!ч/л Ро- ! а ! иаялрк Твл ЛА В-2 ТУ-!34 В-707 «АИ/ЛСБв 4-25 6/м Вид изображения местности на экране индикатора БРЛС в режиме фокусированного синтезирования апертуры с цифровой обработкой сигналов в реальном масштабе времени показан на рис. 14.15. Коптрольпыа вопросы 14Л. Для решения какой задачи используются радиолокаторы с синтезированной апертурой? 14.2.
Поясните принцип синтезирования апертуры. 14.3. Поясните принцип обработки сип!аРис. 14.!5. Изображение гористой мс- лов в СА. стности на экране индикатора !монвто- 14.4. В чем преимущество цифровой обрара) РЛС с СЛ ботки сигналов перед аналоговой? 14хй Поясните схему устройства цифровой обработки сигналов РСЛ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
