Главная Промышленная автоматика.

Динамический диапазон телевизионных индикаторов в 20 дБ

соответствует отношению Втах/ВтШ» 100.

Значение порогового контраста уцси зависит от размеров тестового пятна. Как следует из рис. 1.20, однородные пятна на РЛИ имеют совершенно различные размеры. Известно [22], что для больших размеров пятен пороговый контраст уцси 0,02, увеличиваясь до 0,1-0,5 по мере уменьшения пятна. При выборе числа разрядов квантования сигнала изображения ориентируются на минимальный пороговый контраст. При этом число уровней квантования выбирают тв«230, что соответствует числу разрядов lцcu = \og2mвS.

Отметим, что для рационального использования сигнала РЛИ с равномерным шагом квантования целесообразно обеспечить логарифмическую связь сигнала с яркостью экрана.

Экспериментально показано [22], что на неподвижном изображении ложные контуры уже при пяти-шести разрядах сигнала РЛИ незаметны. На подвижном изображении ложные контуры становятся незаметными лишь при восьми разрядах сигнала РЛИ. Потери малоконтрастных деталей становятся практически незаметными при семи разрядах. В телевидении для обеспечения высокого качества воспроизведения изображения обычно используется семь-восемь разрядов цифрового сигнала [22]. В технических приложениях часто ограничиваются четырьмя - шестью разрядами цифрового сигнала РЛИ.

Если выбор числа разрядов ЦСИ /ци для РСА сделан, то возникает вопрос о том, какую часть сигнала РЛИ следует вывести на экран, поскольку динамический диапазон сигнала РЛИ Дрли обычно оказывается заметно шире динамического диапазона сигнала ЦСИ Дцси~6цси.

При решении этого вопроса в простейшем случае можно руководствоваться следующими соображениями.

В качестве нижнего уровня сигнала ЦСИ использовать уровень сигнала РЛИ, соответствующий наиболее слабо отражающей поверхности. Сигнал РЛИ, соответствующий средней интенсивности отражений, привести в соответствие середине динамического диапазона сигнала ЦСИ. При этом могут возникнуть ограничения по яркости в изображении радиоконтрастных объектов, что будет затруднять их визуальное обнаружение на фоне земной поверхности по РЛИ. Однако задача обнаружения таких объектов может быть решена автоматически по сигналу РЛИ до вывода изображения на экран ЦСИ.

РЛИ, полученным с помощью ЦРСА, как и всякому изображению, полученному с помощью когерентной системы, присущи особенности, связанные со спекл-эффектом. Спекл-эффект проявляется в повышенной яркостной пятнистости при изображении статистически равномерных поверхностей. Это явление возникает из-за того, что случайные по характеристикам и расположению элементарные отражатели, представляющие земную поверхность в элементе разрешается РСА ржХр, образуют изрезанную слу-



чайным образом диаграмму переизлучения. Следствием этого является случайная величина ЭОП элемента разрешения и амплитуды отраженного сигнала. УОП, по существу, характеризуя эти случайные отклонения ЭОП, представляет среднее значение отражающей поверхности площадью в 1 м". Пятнистость может заметно понизить вероятность обнаружения объекта и другие характеристики ЦРСА. Влияние спекл-эффекта ослабляется путем многократного сложения независимо полученных РЛИ оД1Юго и того же участка местности. Независимость изображений может быть обеспечена при надлежащем изменении ракурса облучения, несущей частоты, поляризации и т. п. [1].

Цифровые РСА, в которых излучаются вырезки из гармонического сигнала вида (1.1), называют истинно когерентными. Однако синтезирование апертуры возможно и в том случае, если в каждый период зондирования излучается радиоимпульс с постоянной амплитудой и частотой, но разными в каждом периоде зондирования и возможно случайными начальными фазами фр(Рз). Для этого достаточно при излучении запомнить начальную фазу в каждом периоде, а при обработке ее использовать для формирования опорной функции вида

й {р} = dig (Я (рГз) ехр [j ill (рТз) 2-фр (рГз)) ]}.

РСА, в которых излучаются радиоимпульсы с разными начальными фазами, называется квази- (псевдо) когерентными или когерентными по приему [1].

1.3. ДВУХЭТАПНАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ ЦРСА

Процесс цифрового синтезирования апертуры антенны описывается соотношениями (1.54). В реальных устройствах нумерация отсчетов принятого сигнала {т, р} начинается с нуля и увеличивается по мере полета ЛА (р = 0, 1, 2, 3, ...). Таким же образом нумеруются ячейки памяти и отсчеты опорной функции Я{т, р} (р = 0, 1, 2, 3,...,N-1). Процесс обработки сигналов в данном случае можно описать следующим соотношением:

ЛГ-1

/ {т, q] =

2 1{т, p+q] h{fn, р}

(1.62)

где т = 0, 1, 2, 3, Л-I - номера отсчетов принятого сигнала l{m, р) и сигнала РЛИ J{m, q) по наклонной дальности; q = = 0, 1, 2, 3, ... - номера отсчетов сигнала РЛИ вдоль линии пути (по азимуту). Входящая в (1.62) опорная функция симметрична относительно отсчета номера (Л/2):

й{т, p} = dig{Я[(p-iV/2)7з]}X Хехр {]2я[Кп(р-Л/2)2ГУ(Ял„г)]}. (1.63)

При реализации соотношения (1.62) частота входного и выходного 40



сигналов ЦСО по азимуту соответствуют частоте зондирования /з, причем на ИС накапливается N отсчетов сигнала.

Для высококачественного воспроизведения РЛИ на телевизионном экране или ЦСИ другого типа считается вполне достаточным и-меть 1-2 отсчета сигнала РЛИ на элемент разрешения РЛС [24]. Вариант одного отсчета на элемент разрешения является оправданным, когда речь идет об использовании ЦРСА для целей самолетовождения или позиционной коррекции. Такой выбор в случае ограниченного числа элементов отображения экрана позволяет получить изображение сравнительно крупного участка земной поверхности при достаточно высоком качестве РЛИ. Однако один отсчет РЛИ, приходящийся на элемент разрешения, при обнаружении малоразмерных объектов или картографировании может оказаться недостаточным.

Рассмотрим процесс дискретизации сигнала РЛИ в предположении, что весовая функция равномерна: Н{р} = \. Обычно в этом случае пространственный шаг Лх между отсчетами сигнала РЛИ выбирается из условия

PxA.xpJ2 или Ax = pJkx, kx= \ ... 2, (1.64)

что соответствует следующим значениям частоты отсчетов сигнала РЛИ:

П/рх/и<2Уп/рх или /и = хУп/р=с. (1.65)

Здесь kx - коэффициент выборки, определяющий количество отсчетов сигнала РЛИ на элемент разрешения по азимуту.

Однако цифровой сигнал на выходе АЦП, т. е. на в.ходе ЦСО, для каждого отсчета по дальности следует с частотой зондирования /з. Частота зондирования выбирается с учетом устранения неоднозначности РЛИ по азимуту и дальности (1.38), но выбор частоты зондирования никак не связан с величиной разрешающей способности Рх- Частота зондирования практически всегда оказывается значительно (иногда в десятки раз) выше частоты, которая необходима для высококачественной обработки сигналов в ЦСО и воспроизведения РЛИ в ЦСИ. Таким образом, возникает задача согласования частоты дискретизации входного сигнала ЦСО и сигнала РЛИ.

В реальных условиях всегда существует возможность повысить частоту дискретизации сигнала РЛИ до частоты дискретизации сигнала на входе ЦСО. Однако такое решение, как будет показано далее, часто не оправдывается из-за высоких требований к ЦСО. Возможен вариант понижения частоты отсчетов обрабатываемого сигнала р) выборкой из него нового сигнала с пониженной частотой f»- При этом отсчеты отраженного сигнала "а интервале l „ пропускались бы, а использовался бы лишь каждый k-\i отсчет, где kfa/fn- Но такой вариант привел бы к заметным энергетическим потерям, и возникла бы неоднозначность по азимуту. Другим способом согласования частот на вхо-ле и выходе ЦСО является реализация соотношений (1.54) не





0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 [12] 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100

0.0035