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
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 + *И + 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 -й |
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 -й |
целью, не могут быть точно |
совмещены систе |
||||
мой обработки, предназначенной |
для выделения |
сигналов |
к -й |
||||
|
|
|
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- |
||
|
/ |
|
|
|
|