Главная Промышленная автоматика.

+ + + + + + + + + + + + + + + ++М + + + + + + + + + + + + + + +

+ ++ + + + + + ++ +Ч. + + + + + + + + + ++ + + + + ++ +4.4-

+ + + + + + + + ++5+1 + ++9 + ++?+7 + + + + ++ + + + + + + + + + + + + +++++ + +<-:3 +„+ ++2 + .++-... + .

Ширина

кадра БПФ

а) Прямоугольная весовая функция (четырехканальный ПФ)

+ 4 + М + + ++ ++ + + +J-+ + 4-+ +

+ + + + 4+ ++ ++ + + 444444444.+44

4 4 442 4 4 4464» + 4+S4147 4 + Р4?4(4»49 4 +44? 4 44f+( + + + + 4 4 4 4 4 4 44 4 4 442 + 4 +4з 4 4 Ч-43 4 4 +42 + 4 4+7 + + + +

ЛО

о) ВесоЙая функция сп (четырехканамньш ПФ)

4+444 + + + + 44 + + + + ++М + + ++ + + + + + + + + ++ + + + 444 + + ++ + ++ 4+ 4 ++4 444 + 44+ + ++ +44 + +

+ 4 44i+< + ++7+2 + ++g+U1-911+U + + (+2+й + + + +5 + + + + +

+444+4 4+2 4 + ++3 + + ++3 ++++3++++2 ++++++++

б] ВесоВая функция СТ2 (четырехкйпйЛйньш пф)

4+444 + 4444444 + 44З4М+2 + + + + 4444 + 444 44 + +4 + + + 44+44444 4*-f4>4< + + + + + + + + + + + + 4,+

+ + ++2+1 ++и5+3 44?48+3 + + 3+9+3 ++3+9+2 ++3+7+» ++2+4 + + + + + + + + + + ++1 + + 4+3+1 ++1+347 4+1+3 + 4+7+2 + + ++ ; + + + +

г) Весадоя функция СТ1 Б ПФ (4 канала) и ТЛц В БПФ

+ + 44444+44 + 444 ++2+7+2 4+4+4++ + + + + + + +

+ + + + + + ++ ++ ++ + + ++2+8+2 + + + ++ + + + ++ ++ + +

+ + + ++2+3+44+1 443+3 4+744+2 ++3+4 + ++4+2 ++2+3 + ++3+1 + + + + ++7 + У++2+5+3 4+7+S++2+А!!+4++й+г 447+S+4 + + 4+6+1 ++4+2 +

д) ВесоЁоя функция СТ1 в ПФгзканала) и ТЛд 8 БП

+ + 4 4 4 4 4 44149+7 44444444 + 4 ++7+9 4+44+++ + + + + + ++ + + ++3+2 + + + ++ + + + ++ ++2+5 + ++ + 4 + + +

+ + + ++2+2 + 4 + 3+2 + + + 2+1 4 4 4 + 1+7 + + + 2+3 4 4 + 24 5 4 4 474 2 4

4 4 4 ++7+6 ++1+М+7 ++1+6+5 + + ++5+2 + ++6+8+1 ++7+8 + 4 + 3+5 +

\< >1

7-й кадр БПФ

2-й кадр БПФ

е) Весовояфункция СТ1 в ПфГЗ канала при ы=КН1}и Т/1 if В БПФ

Рис. 4.20. Условные РЛИ при различных весовых функциях н числе каналов ПФ

Соответствующее этому РЛР условное РЛИ, получаемое в результате цифровой обработки сигналов методом ГА при использовании в ПФ и БПФ прямоугольных весовых функций и четырехканалыюго ПФ, приведено на рис. 4.20,а. Как следует из этих данных, достаточно удовлетворительное качество РЛИ (отношение сигнал-шум дискретизации не менее 20 дБ) обеспечивается при применении в ЦСО четырехканального ПФ.

Как известно [34], прямоугольная весовая функция обеспечивает полосу пропускания ПФ на уровне -3 дБ, равную 0,89/7"!. На рис. 4.20,а эта полоса обозначена через ДО и определяется числом отсчетов по азимуту, среди которых могут встречаться отсчеты, равные или превышающие уровень 0,7 М. Таким обра-



зом, величина ЛО совпадает с шириной кадра РЛИ, которая, как это следует из рис. 4.20,а, при прямоугольных весовых функциях оказывается за.метно меньше ширины кадра БПФ (в кадре БПФ мало «правильных» отсчетов).

Для расширения кадра РЛИ необходимо применять в ПФ специальные весовые функции. К этим функциям предъявляются три специфических требования: обеспечение достаточно широкой полосы пропускания ПФ при минимальном числе каналов; обеспечение требуемого уровня боковых лепестков (например, менее -20 дБ); и, наконец, простота реализации. Так как все известные [34] весовые функции не удовлетворяют полностью перечисленным требованиям, были разработаны специальные весовые функции для ПФ, названные системными весовыми функциями:

СТ1, для которой Яст1 (О =0,414251-Ь0,585749 cos (2я Г,);

СТ2, имеющей вид Ястг (О =0,36 + 0,64 cos (гя/Г,).

Функции Яст1 и Яст2 при уровне боковых лепестков, не превышающих значений -21 и -25 дБ соответственно, обеспечивают полосу пропускания ПФ в 2 и 2,5 раза больше l/Ti, что позволяет получить кадр РЛИ существенно шире по азимуту, чем при использовании известных весовых функций (рис. 4.20,6-г).

Применение в БПФ весовых функций с узким основным лепестком и низки.м уровнем боковых лепестков их спектров (напри.мер, четырехчленной функции Тейлора (ТЛ4) [34]) приводит к дополнительному улучшению РЛИ, но вместе с тем несколько ухудшается по сравнению с величиной 1/Т спектральная разрешающая способность (см. рис. 4.20,г-е), определяемая шириной главных лепестков в РЛИ. Значения коэффициентов краз ухудшения разрешения различных весовых функций по сравнению с прямоугольной, для которой йраз=1, приведсны в работе [59].

При обработке сигналов способом ГА с использованием в ПФ весовой функции, отличной от прямоугольной, набор ЧС целесообразно осуществлять с перекрытием [см. § 1.3] в (ni-\)lni раз.

Поскольку полоса пропускания ПФ определяется временем Ti, то важно знать зависимость Ti или количества импульсов Ni в ЧС от максимальной доплеровской частоты fдп max полезного сигнала. Из ранее приведенной формулы для доплеровской частоты следует, что

/дп max = (2Д) (1/гк-агкГ/2). (4.74)

В (4.74) радиальная скорость Угк и радиальное ускорение йгк соответствуют крайним точкам кадра РЛИ (БПФ), расположенным слева от оси OiTi (см. рис. 4.3). Так как согласно теореме отсчетов частота дискретизации на выходе каждого канала ПФ

\ 1яп maxi



Если до этапа предварительной фильтрации осуществляется цифровое гетеродинирование (рис. 4.16,а), что приводит к снижению доплеровской частоты на величину 2Vro/>., соотнощения (4.74) и (4.75) преобразуются к виду

flum..= Y 1(Угк-1го)-«.и7/2];Л?[<У(2/ ,,). (4.76)

При выполнении демодуляции ЛЧМ-сигнала до ПФ (рис. 4.16,6) число импульсов в ЧС, как отмечалось ранее, можно увеличить. Действительно, если максимальное значение частоты в спектре демодулирующего сигнала (опорной функции) равно /дем, то максимальная величина доплеровской частоты после демодулятора /"%птах = /"дп max-/дем- ТоГДЗ ВМССТО НСравенСТВа

(4.76) можно записать

iVJ«</a/(2/SmaJ)-

Следовательно, коэффициент увеличения длины ЧС

С учетом первого выражения (4.76) и функции (4.8) последнее равенство приводится к виду

2(К,.„ - Кго) - г (ак - а,о)

Как указывалось выше, применение в ПФ весовых функций, отличных от прямоугольных, вызывает расширение его полосы пропускания. При этом коэффициент расширения кряс =

= Af пф пф1 =АпФь Учитывая последнее равенство, можно утверждать, что при необходимости возможно увеличение числа импульсов в ЧС до значения A*i = расЛ, (при включении ПФ до

(Д) устройства демодуляции) или A"i = расЛу№, (в случае размещения ПФ после (П) устройства демодуляции). На рис. 4.20,е показано условное РЛИ, когда число импульсов в ЧС бралось в /pac = 2 раз больше по сравнению с рис. 4.19,г,(Э. Как видно из рис. 4.20,г-е, ширина кадра РЛИ при этом также уменьшилась в 2 раза.

Если длину ЧС не увеличивать, то при непрерывном картографировании земной поверхности будет наблюдаться перекрытие соседних кадров РЛИ (некогерентное суммирование (накопление)) с коэффициентом перекрытия Йпер= (Йрас-1) или fe"nep =

= (рас«у-1) при включении ПФ до или после устройства демодуляции соответственно. В случае «прерывистого картографирования», когда приемник запирается, а передатчик выключается на некоторое время Гмол в каждом ВИС, периоды молчания

= (Рас- 1) 7 И Тол = (ас 1) Т.

Из проведенного анализа алгоритмов цифровой обработки сигналов в РСА способом ГА при произвольной траектории полета ЛА следует, что каждый из них имеет свои достоинства и недо-





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

0.0036