Факторы, влияющие на отклик фильтра формирующего радиолокационное изображение цели в радиолокаторах с синтезированной апертурой.

"ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ" N 6 , 2000
оглавление

дискуссия

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ОТКЛИК ФИЛЬТРА, ФОРМИРУЮЩЕГО РАДИОЛОКАЦИОННОЕ ИЗОБРАЖЕНИЕ ЦЕЛИ В РАДИОЛОКАТОРАХ С СИНТЕЗИРОВАННОЙ АПЕРТУРОЙ.

Кретов Н.В.

Институт радиотехники и электроники РАН

Получена 9 июня 2000 г.

Исследованы отклики фильтра, формирующего радиолокационное изображение целей в РСА космического базирования, в зависимости от вида опорной функции, которая применяется при обработке радиолокационной информации. Получена зависимость отклика фильтра от коэффициента усечения голограммы и коэффициента синтезирования апертуры.

При решении задач обнаружения целей на фоне земной поверхности с помощью радиолокаторов с синтезированной апертурой (РСА) возникает проблема выбора параметров, оказывающих влияние на результаты обработки радиолокационной информации.

Вероятность обнаружения цели при заданной вероятности ложной тревоги определяется отношением мощности сигнала от цели к мощности помехи от земной поверхности на выходе фильтра, формирующего радиолокационное изображение (РЛИ) [1,2]:

(1)

Для получения радиолокационного изображения (РЛИ) локальной цели, находящейся в i-м канале дальности, обычно используют два вида опорных функций:

(2)

где ; и - координаты точки вдоль траверсного расстояния и вдоль линии полета РСА, соответственно; , - коэффициент усечения голограммы, т.е. отношение длины отрезка голограммы, взятого в обработку, к полной длине голограммы точечного источника; ; - половина длины синтезированной апертуры; - полуширина диаграммы направленности (ДН) антенны по уровню - 13 дБ (для линейной антенны , где - размер реальной апертуры); - траверсное расстояние между РСА и целью.

Опорная функция согласована только с фазой, а - с фазой и с амплитудой детерминированной составляющей исходного сигнала.

Комплексные огибающие сигнальных компонент РЛИ на выходе фильтров с опорными функциями могут быть представлены в виде:

,

(3)

где ; ;

; ;

; .

В формуле (3) , сигнал от локальной цели в i - м канале дальности может быть представлен в виде [3-4] (диаграмма направленности антенны ориентирована перпендикулярно линии полета):

(4)

где - координата локальной цели в момент времени ; , - длина волны РСА:

Мощность сигнала , отраженного от локальной цели с эффективной площадью рассеяния , определяется следующим образом [1]:

(5)

где - коэффициент усиления приемного тракта от антенны до входа оптимального фильтра; - мощность излучения в импульсе, - коэффициент направленного действия антенны.

Исследуем соотношение сигнальных компонент РЛИ, полученных с помощью опорных функций . В случае незначительных различий целесообразно использовать первую опорную функцию, так как реализация алгоритма обработки реальных сигналов в этом случае значительно проще [4].

Для квадрата комплексных огибающих сигнальных компонент на выходе фильтра имеем следующее выражение:

(6)

где ; ,

; ;

, .

Выполним в интеграле (6) замену переменных вида:

Тогда для квадрата комплексных огибающих на выходе фильтра получим:

(7)

где

Если коэффициенты при квадратичной составляющей фазы в сигнале и опорной функции равны, то есть , то формула (7) упрощается:

(8)

При этом отношение квадратов огибающих, полученных с помощью двух исследуемых опорных функций в точке максимума, то есть при , запишется в виде:

(9)

Зависимость отношения квадратов огибающих в точке максимума для исследуемых опорных функций от азимутального местоположения локальной цели , нормированного на половину длины синтезированной апертуры , изображена на рис.1 для различных коэффициентов усечения голограммы .

Рис. 1. Отношение квадрата огибающих в точке максимума в зависимости от азимутального местоположения локальной цели.

Из кривых, приведенных на рис. 1, следует, что две опорные функции дают практически одинаковые радиолокационные изображения (отличаются по интенсивности менее , чем на 3 дБ) при смещении цели по азимуту менее, чем на , при и менее, чем на , при . При больших азимутальных смещениях РЛИ, сформированные двумя опорными функциями, отличаются друг от друга.

Для дальнейшего анализа используем только вторую опорную функцию, согласованную и с фазой и с амплитудой детерминированной составляющей исходного сигнала.

Из формулы (8) следует, что максимальный отклик фильтра на сигнал от локальной цели (при ) зависит от коэффициента усечения голограммы .

На рис. 2 изображены логарифмические зависимости максимального отклика фильтра, нормированного на квадрат комплексной огибающей на входе фильтра, или зависимости коэффициента усиления фильтра от коэффициента усечения голограммы для двух значений коэффициента синтезирования :

,

(10)

где - отношение половины длины синтезированной апертуры к длине реальной апертуры антенны РСА.

Рис. 2. Зависимость коэффициента усиления фильтра, формирующего радиолокационные изображения, от коэффициента усечения голограммы.

Из рис. 2 видно, что оклик фильтра уменьшается менее, чем на три дБ при уменьшении коэффициента усечения до 0,55. Другими словами, в диапазоне фильтр практически сохраняет коэффициент усиления.

-*-

Исследованы отклики фильтра, формирующего радиолокационные изображения (РЛИ) целей в РСА в зависимости от вида опорной функции, коэффициента усечения голограммы (отношение длины обрабатываемого участка ко всей длине голограммы) и коэффициента синтезирования (отношение половины длины синтезированной апертуры к длине реальной антенны ).

Изучены формы отклика для двух опорных функций, одна из которых согласована с детерминированной составляющей принимаемого сигнала только по фазе, другая - по фазе и амплитуде.

Показано, что при малых азимутальных смещениях цели относительно центра голограммы () для формирования РЛИ достаточно использовать опорную функцию, согласованную только по фазе, а при больших смещениях необходимо использовать опорную функцию, согласованную как по фазе, так и по амплитуде.

Установлено, что коэффициент усиления фильтра, формирующего РЛИ в РСА, прямо пропорционален квадрату коэффициента синтезирования , существенно зависит от коэффициента усечения голограммы при и практически не изменяется при изменении от 0,55 до 1,0.

Список литературы

1. Буренин Н.И. Радиолокационные станции с синтезированной антенной. - М: Советское радио, 1972, - 160 с.

2. Тихонов В.И. Оптимальный прием сигналов. - М.: Радио и связь, 1983.- 320 с.

3. Радиолокационные станции обзора Земли / Кондратенков Г.И., Потехин В.А. Реутов А.П., Феоктистов Ю.А., под ред. Кондратенкова Г.С. - М: радио и связь, 1983, - 272 с.

4. Радиолокационные станции с цифровым синтезированием апертуры антенны / Антипов В.Н.. Горяинов В.Т. и др.: под ред. Горяинова В.Т. - М.: Радио и связь, 1988, - 304 с.

Автор: Кретов Николай Владимирович, e-mail: ryz@mail.cplire.ru

оглавление

дискуссия