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

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 21.10.2024

Просмотров: 71

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

164

Принимаемый сигнал представляет собой случайный процесс,

сопровождаемый шумами, поэтому результат обработки является некоторой реализацией случайной величины. При значительном интервале накопления Г большие относительные отклонения ее

от математического ожидания маловероятны. Поэтому выходной эффект обработки можно характеризовать средним значением ве­

личины <1 .

Определим его из выражения ( 7 .3 7 ) , произведя

усреднение под

знаками сумм и интеграла.

г___________________________________________________________ _

Ц= f

Е E ^ ( f ^ r+ A tK.)co s[< » fr+ t£r+ A tK)+<f)• ft + V A

' f J a

(* * ■

"

i

l"' >m1

 

 

 

 

+ ^ J c o s [ c o ( f + ^ I ) +

(7 .3 8 )

 

Здесь черта, означающая усреднение, охватывает все

четыре

сом-

■ ножителя.

 

 

 

Поскольку шумовые электромагнитные колебания разных целей

независимы, средняя величина членов, сомножители которых имеют

неодинаковые индексы i Ф J

, равна нулю. Поэтому в выраже­

нии (7 .3 8 ) следует оставить

только слагаемые с одинаковыми ин­

дексами, тогда

 

г п - ___________________________________ __________________________ __

JО I-1

+ <|>i +

+A'cK| c o s [ c O ( ^ <C ^ ) + ^ ( ^ + t - I ) ] ^ . (7.39)

В подынтегральном выражении выделим члены с двойным значением частоты 00 :

г

Ui {t+Xit+b%K)Ui it*?in)cos[Zut+u{ZiI+ t Li + '

о 1-1

^ к ) + ^ + ^ 1х + ^ к ) +


165

т

2 J £ t f ; ( ^ V ^ K ) ^ f ^ ) c o s [ c o Оч1 - ^ л + А^к) +

( 7 .3 9 )

+ Ц>1 (t + t Ll + AZK)~ у. ( t i - t iz j jc / t .

Их интегралом пренебрегаем, полагая, что соответствующие высо­ кочастотные колебания не попадают в полосу пропускания системы.

Оставшиеся члены представим через синус и косинус с такими же значениями аргументов, как у соответствующих множителей, опре­ деляющих амплитуды

г__________________________ _______

q = j ^ E f [Ui ( t + ? i l + b ci:K)u i ( t + ‘Ci]l' ) c o s q i ( t + t i r +AZK) x

x c o s ^ ( t + Ъ1ж) с o s со ( z Ll - t iw + АЪК) +

+ UL ( t + * iz + AVK)VL( t + V i z ) s in

+ ^ к ) *

x Sin <p£ (i + ъ£х) COSCO (zLl - xL]l +

az„) -

-Vi{t+‘Zil+ AcZl<)Ui(t +4:u)sincp. (t+cC jr + AZK)x

•X cos 4»£ (<■ sLncu(,E-iI - <CZlI+ a t j +

+ Ц ( * + Ъи + А * к) 1/£ ( t + v i s ) c 0S ( f L ( t + t j j + A Z J x

x sin

(f + t Zzr) sin со

+ A‘c K) J ^ . (7>40)

166

Произведения

U'l

 

+ ci i

+

^ к )

cos

4 i

+

Lir + ^ с х)

=

 

f

^ i r +

^ ск)?

^ ( г

+ ^

+ Д ?*)

sin

<р. ( t + r i t + A t K)

= £/;3 (* + <Ч х + ^

к } ’

^ ^ + T i r ) C0 S 9 i ( * + * 4 1 I st

 

 

 

+

 

 

 

 

 

^

i t + c-4 i ) ^ ^ ( t ^ i n ) = u i s a + t I jr )

 

 

 

определяют

значени я

си гн а л а

i

- й

 

цели

на

выходе

ф азовы х д е­

т е к то р о в с

ортогональными

опорными

 

напряжениями в

моменты

времени

(t

+

+

А Т * )

 

и

(t

 

+ Ъ1ж)

.

Величины

Ui c (t,)

и

Uj_s (tz) с

различными

индексами

(

с

и

s

) независимы

для

любых

моментов времени

t,

,

tz

.

В

этом

нетрудно

у б е д и т ь с я ,

если формулу

( 6 . 3 0 )

п р е д ста в и ть

в

виде

 

 

 

 

 

 

 

u-L(i)

= U-L (t)cos ц>-0t) c o s o o i -

UL (t) s

i n

it)s

i n

с о ^ =

 

 

 

=

Ui c

( i ) c o s c o t

- U i s

( t ) s l n

c c t .

 

 

(7.4-X)

Выражая операции

обработки

ч е р е з

ортогон альны е

составляю щ ие

с и гн а л о в , можем зап и сать

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Г

-7

Я‘ 1 } Ш с ( t + + Л г к ) Uic (* * Ъ и ) c o s

СО ( T i r - 1 . я + A t K) +

 

iifs (t +

+ Л 'с 'к ) Ula (t + L i j j c o s

со C c£i Lin+A ° /< ) ~

- t ; £c( ^

‘E£l + A ^ ) i; £s(t +T-I ) s in c o ( ‘c i r - ‘c£lr + а ^ к) +

 

 

I

 

+

^ i s

+ *Oir + ^ c k ) ^ ic & +

42)

З н ак

уср едн ен и я теп ер ь не р а сп р о стр а н я ет ся на регулярны е со ­

множители.

 

 


167

Поскольку случайные величины Ui c ( t ) и ULs (i) независимы

и распределена одинаково, третье

и четвертое

слагаемые выраже­

ния (7 .4 2 )

равны нулю,

а первое

и

второе могут

быть представ­

лены через

коэффициент

автокорреляции р ( “с - г -

+ А 'ок)

и дисперсию

. Таким образом,

результат

обработки опреде­

ляется формулой

пт

у = Ё

f р [ a i l " (t)]

COS со A e£ iK- ( t ) d t ,

(7 .4 3 )

где

 

 

 

L k

~ l L i ^ L s +

= ^ L i ~ ^ i n ~ b h i * ° k i 4

 

Выходной эффект системы обработки содержит полезную составляю­ щую, обусловленную к -целью. Если положить i - к и AZKK(t}=0,

то мы убеждаемся в том,

что полезное выходное напряжение систе­

мы, обработки, как обычно, пропорционально энергии o zK Т

принятого сигнала.

 

§ 7 . 7 . РАЗРЕШАЮЩАЯ

СПОСОБНОСТЬ ПАССИВНОЙ РАЗНЕСЕННОЙ

 

РЛС

Как следует из выражения ( 7 .4 3 ) , выходной сигнал системы обработки при формировании к -й точки изображения определя­ ется не одной этой точкой, а множеством других излучателей.

Если требуется исследовать вопрос о влиянии различных излуча­ телей в зоне обзора на результат обработки сигнала для точки

к , то следует рассматривать отдельные слагаемые в формуле

(7 .4 3 )

т

б " | р [ Д ^ к ( ^ ] C 0 S U A ‘L i K ( t ) d t .

(7 .4 4 )

 

о

 

 

 

 

 

Это выражение имеет

следующий смысл.

Рассматривается эле­

мент

обработки, например

оптимальный фильтр, рассчитанный

на ,

определение интенсивности

излучений к

цели. Величина

Ц^К

характеризует

средний выходной

эффект этой

системы, обуслов­

ленного другой

£ -й целью.

 

 

Рассмотрим

структуру этого

выражения.

Первый сомножитель

выражает разрешающую способность системы, определяемую спектром колебания, излучаемого £ -й целью в пределах полосы пропуска­


168

ния системы. Сигналы первого и второго приемных пунктов, обу­

словленные

i

целью, не могут быть точно

совмещены систе­

мой обработки, предназначенной

для выделения

сигналов

к

 

 

 

точки. В зависимости от величины

 

 

 

временного сдвига

 

между

 

 

 

перемножаемыми сигналами

резуль­

 

 

 

та т , создаваемый

L -й точкой, бу­

 

 

 

дет ослабляться. Это ослабление

 

 

 

определяется функцией автокорре­

 

 

 

ляции. При малом временном сдвиге

 

 

 

функция р ( Д £ £ к )

близка

к еди­

 

 

 

нице; при большом -

устремляется

 

 

 

к

нулю. Эта функция условно делит

 

 

 

все точки пространства на две

 

 

 

области: область разрешаемых точек

Р и с.7 .1 0 .

Разрешаемые площад-и область неразрешаемых точек.

К Д5ф °и6сдвигаНогибающей.AS

 

Вт°Р °й “ иожитель выражает эф-

сигнала

^

фект системы обработки для коге­

рентной РЛС, работающей с немодулированными сигналами. Этот множитель также разделяет точки обозреваемой поверхности на две области - области разрешаемых и нерезрешаемых точек отно­

сительно точки к . Результирующее разрешение

системы оцреде-

ляется областью, в которой

пересекаются

разрешаемые площадки,

определяемые

фазой

и огибающей

Д S A

сигнала

(р и с.7 .1 0 ) .

^

 

 

 

Рассмотрим сначала разрешающую способность, определяемую

фазой. Для этого воспользуемся приведенной ранее методикой оценки разрешения когерентных радиолокационных систем.

Особенность

применения этой общей теории для рассматривае­

мого нами случая состоит в том, что фаза принимаемых сигналов

состоит из двух

составляющих

 

 

=<Ро (*) + Чл (*)•

(7*^5)

Первая составляющая обусловлена собственной модуляцией принима­ емого сигнала в полосе принимаемых частот и представляет собой конкретную реализацию случайной величины; вторая - связана с изменением расстояния между целью и РЛС и является величиной детерминированной.


169

• Действительно, каждой точке пространства, где может быть

расположена цель, соответствует определенная разность фаз

сигналов, принятых в пунктах

I и П. Поле

фаз

 

характеризу­

ется на плоскости семейством

гипербол (р

и с .7

. I I ) ,

а в простран­

стве - гиперболоидами вращения. Пересечение этого поля движущей­

ся целью дает определенный закон изменения

фазы

ipR

(t ) , как

функцию времени

t

(или перемещения х

) .

 

 

В системе 'обработки сигналов, являющейся оптимальной [в

смысле выражения (7 .3 7 )] для данной цели,

случайная

составляю­

щая фазы <f0

для обеих составляющих одинакова.

Все

пары пе-

 

/