Файл: Олянюк, П. В. Оптимальный прием сигналов и оценка потенциальной точности космических измерительных комплексов.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.10.2024
Просмотров: 95
Скачиваний: 0
П о д ы т о ж и в а я , можно отметить, что определение |
отноше |
|||||
ния правдоподобия |
сводится |
к |
определению |
пространствен |
||
но-временного корреляционного |
интеграла вида (П.2.14) или |
|||||
вида (II.2.16). |
|
|
|
|
|
|
Корреляционный |
интеграл |
любого вида |
м о ж н о |
предста |
||
вить в виде суммы двух |
составляющих: |
|
|
|||
|
Z = |
\ Z S |
+ |
Z A \ , |
|
(II.2.19) |
одна из которых характеризует результат взаимодействия принимаемого и опорного сигналов, а другая — результат взаимодействия опорного сигнала с помехой. П е р в а я состав л я ю щ а я
|
|
Г V |
носит |
название |
автокорреляционной функции сигнала |
( А К Ф ) , |
вторая с о с т а в л я ю щ а я |
Z„=-~ NA*,dVdt
ТV
—взаимокорреляционноп функции опорного сигнала и по мехи. При сильном сигнале вторая составляющая мала по
сравнению с первой. П о э т о м у
|
|
fl |
г» |
ra)dVdt |
(II.2.20) |
* 1 |
2 |
|
A (t, r)Aa{t, |
||
г) |
«. |
|
|
||
|
|
Г V |
|
|
и о свойствах корреляционного интеграла можно судить по свойствам автокорреляционной функции сигнала (П.2.20).
II. 3. Свойства автокорреляционной функции сигнала с регулярно изменяющимися параметрами •
Автокорреляционная функция сигнала с регулярно изме
няющимися п а р а м е т р а м и в сущности мало отличается |
от ав |
||||||
токорреляционной функции |
сигнала с |
постоянными |
пара |
||||
метрами. |
Перечислим |
свойства, |
которые |
являются |
общими |
||
д л я автокорреляционных функций обоих |
типов. |
|
|||||
1. Автокорреляционная |
функция |
представляет |
собой |
||||
функцию |
априорных |
значений |
параметров |
движения . |
48
Р а с к р ы в а я |
в ы р а ж е н и е |
для текущего |
расстояния |
между |
||||||
точкой наблюдения и космическим |
аппаратом, |
из |
формулы |
|||||||
(II.2.20) получаем |
|
|
|
|
|
|
|
|||
*(Я . ) = Т |
|
.4 |
|
ri<(qi< |
, t) — гз (Цз , |
О |
е х р [ — |
|||
|
|
|
|
*Огр |
|
|
|
|
|
|
Ш |
|
|
t) — r3 |
(Чз , |
t) ! ] А„ |
|
2 |
|
|
|
I Гк (qi< |
, |
|
ГК ( Я К а , t) — |
|||||||
|
г з ( 4 з а , |
t) |
exp[2ik I r,< ( q K a , |
t) — r 3 |
( q 3 a , |
0 1 ]dl/otf |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(II.3.1) |
|
Эта .формула представляет собой аналитическое |
в ы р а ж е |
|||||||||
ние |
функциональной |
зависимости |
между значениями |
А К Ф |
||||||
н априорными |
|
значениями |
параметров |
д в и ж е н и я <\ка, |
Цга- |
Зависимость м е ж д у упомянутыми величинами носит более
сложный |
характер, |
чем зависимость |
м е ж д у значениями А К Ф |
|||||||||||||
сигнала |
с |
постоянными |
п а р а м е т р а м и |
и п а р а м е т р а м и |
опор |
|||||||||||
ного |
сигнала. |
По д |
знаком |
интеграла стоит |
|
произведение |
||||||||||
двух |
функций |
времени, |
п а р а м е т р ы |
которых |
|
(амплитуда л |
||||||||||
ф а з а ) |
непостоянны, |
а изменяются |
с течением |
времени. |
П е р |
|||||||||||
вая |
— |
это |
сигнал, |
принимаемый н а б л ю д а т е л е м |
(положение |
|||||||||||
н а б л ю д а т е л я характеризуется векторной величиной |
q 3 |
) or |
||||||||||||||
КА, |
параметры |
движения |
которого |
суть q K |
(все |
парамет |
||||||||||
ры |
q K |
и q 3 |
или |
часть |
из них — |
неизвестные |
параметры |
|||||||||
д в и ж е н и я ) . |
Вторая, |
опорный |
сигнал, |
формируется |
в |
точке |
||||||||||
приема |
по априорным данным |
о параметрах |
движения |
КА. |
Его параметры изменяются с течением времени в соответст
вии |
с тем за«оном |
изменения |
расстояния от |
н а б л ю д а т е л я |
|
до |
КА, который соответствует |
априорным данным об орбите |
|||
и положении |
н а б л ю д а т е л я . • |
|
|
||
|
Формулу |
(П.3.1) |
для автокорреляционной |
функции сиг |
нала с регулярно изменяющимися п а р а м е т р а м и можно за писать в несколько видоизмененной форме. Пользуясь обо значениями
гк |
(qi< , |
t) — гз (qs , |
t) = |
r, |
гк (qKa , |
t) — r 3 ( q 3 a , |
t) = |
ra , |
|
|
|
|
|
i |
г = |
г 0 + |
Дг, t — 2rjvr9 |
= |
t' |
4-1100 |
49 |
и опуская штрих у переменной интегрирования, получаем
|
, a ) = T |
\ \ A |
{ t ) A ° |
( н ' |
|
|
exp{—l2kSr)dVdt |
|
|
|||||
Z ( £ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(II.3.2) |
||
В |
дальнейшем |
пределы интегрирования |
будем |
обозначать |
||||||||||
|
|
|
|
|
по-прежнему |
символами |
VT, |
|||||||
|
|
|
|
|
имея в виду, что интегрирова |
|||||||||
|
|
|
|
|
ние осуществляется |
в пределах |
||||||||
|
|
|
|
|
пространственно-временной об |
|||||||||
|
|
|
|
|
ласти |
существования |
прини |
|||||||
|
|
|
|
|
маемого |
сигнала. |
Простран |
|||||||
|
|
|
|
|
ственное |
положение |
|
этой |
об |
|||||
|
|
|
|
|
ласти |
определяется |
положени |
|||||||
|
|
|
|
|
ем |
приемных |
антенн, |
времен |
||||||
|
|
|
|
|
ное |
— соответствует |
момен |
|||||||
|
|
|
|
|
там возникновения и оконча |
|||||||||
|
|
|
|
|
ния |
действия |
сигнала |
в |
точ |
|||||
|
|
|
|
|
ках |
|
расположения |
|
соответ |
|||||
|
|
|
|
|
ствующих |
элементов |
антенных |
|||||||
|
|
|
|
|
систем. |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
В |
предшествующих форму |
|||||||
|
|
|
|
|
лах |
для |
автокорреляционных |
|||||||
Рис. ПЛ. Соотношения между |
ге |
функций |
интегрирование |
осу |
||||||||||
ществлялось |
по |
времени |
и по |
|||||||||||
ометрическими |
величинами, |
ис |
||||||||||||
пространству |
в |
пределах |
об |
|||||||||||
пользуемыми |
при |
определении |
||||||||||||
корреляционного |
интеграла. |
|
ласти, |
занимаемой |
|
приемной |
||||||||
|
|
|
|
|
антенной, причем под г подра- |
|||||||||
зумевалось текущее расстояние элемента объема |
|
приемной |
||||||||||||
антенны от |
излучателя. Если |
за |
начало |
системы |
координат, |
в которых задается область интегрирования, принять неко
торую точку |
Ц, |
удаленную от источника |
на .расстояние г ц |
||||||
(рис. И Л ) , то в |
качестве переменной интегрирования |
|
м о ж н о |
||||||
принять величину г А , связанную |
с величинами г ц |
и г |
зависи |
||||||
мостью |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
гц — г А . |
|
|
|
|
|
В в ы р а ж е н и и дл я комплексной амплитуды опорного сиг |
|||||||||
нала фигурирует |
текущее расстояние элемента |
объема |
вооб |
||||||
р а ж а е м о й |
.приемной |
антенны, |
расположенной |
в |
точке с |
||||
априорными значениями 'координат. Если эту точку |
обозна |
||||||||
чить буквой |
Ц 0 , |
а соответствующим векторам приписать ин |
|||||||
дексы а, |
то |
априорное |
значение |
текущего |
расстояния |
в вы- |
50
р а ж е н ии |
д л я .комплексной амплитуды |
опорного сигнала мож |
|||||||||
но представить |
формулой |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
Г а |
|
— Гцд — ГАО • |
|
|
|
|||
Таким образом, выражение для автокорреляционной |
|||||||||||
функции |
сигнала можно |
привести |
к |
виду |
|
|
|||||
|
|
|
|
t |
|
2 |
] Гц — |
Г А |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
т v |
|
|
|
|
|
|
|
|
X |
Аа |
|
ГЦл — ГАО |
е х р ( — |
2ik±r)dVdt |
(Н.З.З) |
|||||
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
'гр |
|
|
|
|
|
|
|
|
где |
А(х)=А(х) |
ехр [гср(дг)]; Аг — разность расстояний от |
ис |
||||||||
точника |
до элементарных объемов, |
|
координаты |
одного |
из |
||||||
которых |
соответствуют |
|
истинному |
положению |
некоторого |
элементарного объема приемной антенны, а координаты вто рого — тому положению, которое з а н и м а л бы этот объем, если бы антенну установить в пространстве в соответствии с
априорными |
данными, т. е. если |
бы центр |
антенн поместить |
в ту точку, |
где он располагается |
априори, |
а «тело» антен |
ны повернуть в общем случае вокруг трех взаимно перпен
дикулярных |
осей на некоторые углы, — тоже в |
соответствии |
с априорной |
информацией . В общем случае |
разности рас |
стояний м е ж д у упомянутыми элементарными объемами с те чением времени из-за движения источника могут изменяться .
Остальные обозначения |
даются ф о р м у л а м и |
|
|
|
|||||||
|
|
|
Гц = |
г ц 3 |
(qs) |
— г к |
(qi< ), |
|
|
|
|
|
|
|
Г ц а |
= |
Гцзо (q3«) — Гко (qi<a |
)• |
|
|
|||
Б у к в а м и |
q3 и qi< , |
как и |
прежде, |
обозначены |
параметры |
||||||
движения |
н а б л ю д а т е л я |
и |
космического |
аппарата, |
векторы |
||||||
Гз |
и |
Гк |
характеризуют |
текущее |
положение |
н а б л ю д а т е |
|||||
л я |
и |
КА. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Интегрирование |
в формуле |
(П.3.2) производится |
по че |
тырехмерной пространствено-временной области, в пределах которой фигурирующее под знаком интеграла произведение электромагнитных полей отличается от нуля. Одно из этих полей — поле, фиксируемое всеми элементами антенных устройств космического комплекса. Т а к как по смыслу ре-