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

Таким образом, схемы определения параметров -поляризации для решения задач поляризационной селекции и распознавания легко сочетаются с системой когерентной обработки сигналов.

При этом различные преобразования сигналов, связанные с их по­ ляризационными свойствами, могут выполняться не в антенно-фи­ дерной системе РЛС, а в ее приемном тракте.

52

ОПТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ФОРМИРОВАНИЯ РАДИОЛОКАЦИОННОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ

§ 4 . 1 . ПРИНЦИПЫ ОПТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ

Трудности когерентной обработки сигналов для формирования

радиолокационного изображения обусловлены необходимостью испол-

зования очень большого количества информации.

ки изображения необходимо запомнить, а затем проинтегрировать

позволяющим фиксировать сигналы при столь большом объеме ин­ формации, являются устройства с оптической записью. Сигнал 6

выхода приемника записывается на фотопленку аналогично тому,

с действительными очертаниями местности. Далее пленка просвечи­ вается световым потоком, который с помощью специальных оптиче­ ских устройств формирует на другой, вторичной пленке изображе­ ние обозреваемой местности.

Оптические устройства для обработки сигналов бывают двух типов. Одни из них работают по принципу коррел(метров, позво­ ляя получать функцию взаимокорреляции двух изображений. Другие-

преобразуют сигналы в спектр, или наоборот, и осуществляют оп­ тимальную фильтрацию сигналов, переносимых световым потоком, оптическими фильтрами.

53

В устройствах первого типа могут применяться источники све ­ т а , излучающие множество гармонических составляющих со случай­ ными фазовыми соотношениями. В соответствии с этим такие уст­ ройства оптической обработки называют некогерентными. Однако выполняемые ими преобразования могут учитывать фазовые соотно­ шения сигналов. Оптические устройства второго типа, называемые когерентными, используют дифракционные явления, и поэтому прин­ ципиально работают лишь с источниками монохроматического св ета .

I . Принцип действия некогерентного оптического коррелометра

Предположим, что в плоскости I —I , перпендикулярной оси ъ линзы, расположено светящееся изображение некоторой функции

и ( х , ц ) . Обычно это изображение представляет собой диапози­ тив (п ленку), который просвечивается равномерным световым по­ током ( р и с .4 .1 ) .

г

U(x,y) А(х,у)

Р и с .4 .1 . Схема оптического коррелометра

Согласно принципу Гюйгенса-Френеля каждый элемент изображе­

ния является источником сферической волны, т . е . излучает свет

54

Когда пучок параллельных лучей, промодулированный функцией

U { x , y ) A { x , y )

функция А ( х , у ) имеет некоторый пространственный сд ви г, опре­

деляемый наклоном рассматриваемого пучка параллельных лучей.

Лишь для светового потока, направленного вдоль оси г , сдвиг между изображениями отсутствует.

Далее с помощью линзы, расположенной на пути светового по­

тока, каждый пучок параллельных лучей собирается в отдельную

точку фокальной плоскости. Яркость свечения каждой точки про­

порциональна суммарному потоку в данном направлении, т . е . про­ порциональна интегралу произведения функций V и А при

определенней сдвиге между ними.

Таким образом, распределение яркости в фокальной плоскости

Самая яркая точка в фокальной плоскости указывает взаимное смещение изображений, при котором они в наибольшей мере напо­ минают друг друга. Одинаковые и одинаково расположенные изобра­ жения дают наиболее яркую светящуюся точку в главном фокусе линзы.

2 . Принцип действия когерентных оптических

УСТРОЙСТВ

Оптические устройства обладают одним очень интересным и полезным свойством. Они позволяют простыми средствами осущест­ влять преобразования Фурье для. сложных сигналов. Рассмотрим,

как это преобразование производится обычной линзой.

Пусть плоский фронт волны монохроматического света падает на транспарант, который расположен в фоквльной плоскости I - I

линзы (рис. 4 . 2 ) . Транспарант представляет собой сетку затем -

55

56

светлые точки появляются только при наличии дифракционной ре­

Аналогичным образом можно пользоваться, понятием угловой про­

странственной частоты сох = ^ f-

Таким образом, задав распределение света в фокальной плос­

кости линзы, соответствующее амшштудно модулированному коле­

Каждая такая составляющая дает пару засветов во второй фокаль­ ной плоскости в соответствии с пространственной частотой данной

гармонической составляющей. Совокупность всех элементарных за­

Рис.4 .3 . Схема оптического преобразования сигнала в спектр

57

ходных сигналов приемника в функции перемещения РЛС и расстоя­ ний. Другой диапозитив с эталонным изображением сигнала одиноч­ ной точечной цели, воспроизведенным для различных элементов

Р и с ,4 Л . Последовательные преобразования "сигнал-спектр"

оба диапозитива, пропорционален произведению нанесенных на них функций; фокусировка этого потока в одну точку соответствует операции интегрирования.

Диапозитив-фильтр может по-разному размещаться в оптической

систем е. Если он располагается в плоскости, где формируется изображение, воспроизводящее непосредственно сигнал, то он дол­ жен соответствовать априорному значению сигнала одиночной цели.

Световой поток, собранный линзой, распределяется в фокальной плоскости в соответствии с выражением ( 2 . 8 ) .

Если диапозитив-фильтр установлен в плоскости, где форми­

руется спектр сигнала, то нанесенное на нем изображение должно соответствовать спектру сигнала одиночной точечной цели. Такая

равноценны. Отличаются они лишь видом используемого оптическо­ го фильтра и местом его расположения.