Файл: Губин, В. А. Пространственно-временная обработка радиолокационных сигналов (конспект лекций).pdf

В. А. ГУБИН, А. А, КОРОСТЕЛЕВ, Ю. А. МЕЛЬНИК

621.397.5 Г 932

ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННАЯ

ОБРАБОТКА

РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ

(КОНСПЕКТ

лвикл

им.А.Ф.Можайского

лени нградская военная и нж ен ерн ая краснознаменная

АКАДЕМИЯ имени А. Ф. МОЖАЙСКОГО

Ленинград — 1970

УДК 621.396.96.031 (075.8)

Ъ - а & 9

о

Технический редактор В. М. Никитина

3

ПРЕДИСЛОВИЕ

В последнее время наметилась тенденция в изменений трактов­

ки процесса радиолокационного наблюдения. Ранее., принимавшийся сигнал обычно рассматривался как функция времени и "застывших*

координат наблюдаемого объекта. В соответствии с такой моделью строились устройства обработки сигнала для получения отметки цели.

Однако во многих случаях такая модель формирования сигнала

является несовершенной. Как правило, РЛС и цель перемещаются

в процессе радиолокационного наблюдения. В зависимости от на­ значения системы и условий ее работы закон этого движения мо­

жет быть различным. Однако всегд а , хотя бы на небольшом интер­

вале времени, имеются априорные сведения об этой законе.

Относительное перемещение объекта изменяет многие параметры

сигнала?и в первую очередь его фазу. Поэтому сигнал должен рассматриваться не только как функция времени, во и как функция

взаимного перемещения РЛС и цели. Вследствие изменения коорди­ нат параметры сигнала за время наблюдения также изменяются. За­ кономерности изменения параметров используются в качестве апри­ орных сведений в системе обработки.

Следует еще раз подчеркнуть, что наибольшее значение имеют

закономерности изменения фазы. За время наблюдения фаза сигна­ ла обычно изменяется на много периодов, что эквивалентно изме­

ботки сигнала, поскольку такие системы обычно делают нечувстви­ тельными к начальной ф азе.

Анализ сложного сигнала, являющегося функцией времени, и

синтез согласованных с ним систем обработки представляют слож­ ную задачу. Однако сейчас наметились основные пути ее решения.

Поскольку основным инструментом ранее развитой теории радиоло­ кационного наблюдения был метод спектрального анализа, естест­

4

странственный спектр" и другие.

Задачей этого пособия является ознакомление читателя с ос­ новами пространственно-временной трактовки теории радиолокаци­

онного наблюдения. Эта трактовка распространяется на радиолока­

ционные системы самого различного назначения. Однако особенно­

сти каждой из таких систем' накладывают свой отпечаток на при­ менение пространственно-временного подхода. Авторы поставили

целью изложить метод с его наиболее принципиальными особенно­

стями применительно лишь к одному виду радиолокационных систем -

венно упрощает как сами системы радиолокационного наблюдения,

так и анализ происходящих в них процессов.

Лишь в главе 7 делается отступление от этого принципа. Воз­

можности рассматриваемой теории оценки разрешения когерентных радиолокационных систем показаны на гипотетических радиолока­

ционных системах наземного типа.

Не весь материал, изложенный в кни ге, является конспектом

лекций. Некоторые специальные вопросы приведены для более углуб­ ленного изучения проблемы и окажутся необходимыми при курсовом

5

ВВЕДЕНИЕ

Наблюдение объектов земной поверхности в любых условиях

освещенности и погоды - ночью, в тумане,через облака - откры­

вает большие возможности для решения многих военных задач. По­ этому работы над разрешением этой проблемы ведутся с первых лет появления и развития радиолокации.

Радиолокационные станции обзора земной поверхности широко

используются не только в ракетоносной авиации, но и на самоле­

тах гражданского воздушного флота. Имеются сведения о разработ­ ке в США радиолокационных систем обзора земной поверхности,

предназначенных для установки на космических аппаратах".

Активные РЛС обзора земной поверхности, имеющие мощный ис­

точник высокочастотных колебаний и принимающие отраженные сигна­ лы целей, различаются по двум основным признакам: способу обра­ ботки радиолокационных сигналов и способу обзора земной поверх­

ности. Обработка сигналов может быть некогерентная - с исполь­

зованием информации, заключенной лишь в амплитуде отраженного сигнала, и когерентная, при которой учитываются закономерности изменения фазы за счет относительного перемещения цели. Коге­

рентные РЛС обзора земной поверхности называют также радиоло­

кационными станциями с синтезированными антеннами (РСА). Обзор земной поверхности можно вести путем поворота антенного луча либо неподвижным лучом за счет поступательного перемещения са­ мой РЛС, размещенной на неподвижной платформе.

Указанным выше признакам соответствуют три типа радиолока­

ционных систем, получивших широкое распространение: некогерент-

ные РЛС кругового (или секторного) обзора, некогерентные РЛС бокового обзора и, наконец, когерентные станции (РСА ),в которых также используется боковой обзор.

Наряду с активными средствами радиолокационного обзора зем­

ной поверхности некоторое распространение получили устройства,

6

использующие собственное тепловое излучение объектов в радио-

диапазоне для картографирования местности. Пассивные радиолока­

ционные станции (радиометры) обладают рядом бесспорных преи­ муществ по сравнению с активными - отсутствие самой громоздкой

части аппаратуры, связанной с генерацией и излучением зондирую­ щих колебаний, несравненно более низкое потребление энергии,

полная скрытность работы и другие.

В предлагаемой вниманию читателя кни ге, посвященной тео­ рии радиолокационного обзора земной поверхности, основное вни­ мание уделяется активным радиолокационным станциям с когерент­ ной обработкой сигналов.

Рассматриваются также возможности радиометрических средств к зрт огрэфировэ кия.

8

Расположение этих засветов вдоль линии развертки соответ­ ствует расположению отражающих объектов по дальности.

Зондирующие импульсы повторяются с большой частотой и при повороте антенны облучают местность в различных направлениях.

Синхронно с антенной перемещается линия развертки на индика­ торе, и остающиеся на ней засветы формируют на экране радиоло­ кационное изображение обозреваемой местности.

Круг задач, которые могут решаться с использованием РЛС обзора земной поверхности, в значительной мере определяется четкостью радиолокационного изображения и возможностью воспро­ изведения на нем деталей. Основным параметром, с помощью кото­ рого оцениваются эти факторы, является разрешающая способность.

Как известно, разрешающая способность по дальности

можно получить разрешающую способность 15 м.

Разрешающая способность в тангенциальном направлении (пер­

от расстояния. В результате этого при сколько-нибудь значитель­ ных дальностях разрешение оказывается неудовлетворительным.

Таким образом, одной из основных проблем развития современ­

ных радиолокационных систем обзора земной поверхности является повышение их разрешающей способности по направлению. Существуют два возможных пути решения этой задачи: использование больших,

ных антенн.