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

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

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-