Главная Промышленная автоматика.

статки. Поэтому выбор нужного алгоритма необходимо проводить исходя из задач, решаемых при картографировании земной поверхности, и возможностей технической реализации на определенной элементной базе.

Глава 5

РАДИОЛОКАЦИОННАЯ СИСТЕМА С СИНТЕЗИРОВАНИЕМ АПЕРТУРЫ АНТЕННЫ

5.1. РАДИОЛОКАЦИОННАЯ СТАНЦИЯ КАК СЛОЖНАЯ СИСТЕМА

При формировании РЛИ в РСА производится управление как реальной, так и синтезированной диаграммами направленности. Законы управления определяются заданным видом обзора земной поверхности, причем сканирование СДН осуществляется путем использования надлежащих опорных функций. Однако независимо от вида обзора характер и параметры сигналов управления диктуются либо априорными данными о режиме полета, либо измеренными значениями параметров движения ЛА. Если вид траектории фазового центра антенны, на которую рассчитана опорная функция (опорная траектория) фиксирован и известен, опорная функция может быть заранее введена в память системы обработки. При произвольной опорной траектории, когда она изменяется от одного ИК к другому, опорная функция рассчитывается для каждого интервала отдельно во время полета на основе измерения параметров движения ЛА.

В качестве фиксированной обычно используется прямолинейная траектория полета ЛА. В простейшем случае бокового обзора при равномерном прямолинейном полете для формирования РЛИ, в принципе, требуется измерять лишь путевую скорость ЛА V„. Однако реально ни один ЛА не может летать равномерно и прямолинейно в строгом смысле этих слов. И в первую очередь это утверждение относится к наиболее распространенному виду носителя РСА - самолету.

Дело в том, что при полете самолета в атмосфере происходит непрерывное изменение направления и скорости ветра, давления и плотности воздуха и т. п., в связи с чем возникают случайные отклонения режима полета самолета от заданного. Система управления самолета, с одной стороны, не всегда успевает реагировать на все эти изменения и поддерживать заданный режим полета, с другой - сама вносит элементы случайности в движение самолета. Наиболее характерным примером в этом отношении являются ошибки пилотирования со стороны летчика. Всякие случайные отклонения от заданного режима полета принято называть траекторными нестабильностями (ТН). К ТН относят отклонения ЛА от заданной траектории полета, его угловые колебания, 156



случайные изменения модуля и лфп

направления вектора скорости .V"*:-

и т. д. -£ГД jV.-

Траекторные нестабильности лзп

представляют собой реакцию са- „ , т

1 Рнс. 5.1. Типовой вид линии заданно-

молета как жесткого тела на воз- го и фактического пути носителя РСА действие турбулентной атмосферы и шумов системы управления. Вместе с тем следует иметь в виду, что конструкция самолета является гибкой. Упругие смещения элементов конструкции самолета под действием аэродинамических сил при полете в турбулентной атмосфере называют упругими колебаниями конструкции (УКК). В реальных условиях полета ТН и УКК, проявляясь одновременно, вызывают случайные отклонения траектории фазового центра антенны от опорной, что иллюстрируется рис. 5.1. На рисунке штриховыми линиями показана линия заданного пути (ЛЗП), штрихпунктиром - отклонения от нее из-за ТН, а сплошной - линия фактического пути (ЛФП) с учетом ТН и УКК. В определенной мере случайные отклонения от заданного режима полета присущи всем ЛА.

При фиксированной опорной траектории ТН и УКК вызывают амплитудные и фазовые искажения отраженных сигналов РСА, которые называют траекторными. В результате появления траекторных искажений оптимальность обработки оигналов нарушается. С ростом интенсивности искажений ухудшается разрешающая способность РСА по азимуту, увеличиваются ошибки в определении положения объектов, сужается динамический диапазон сигнала РЛИ. В некоторых случаях изображение может быть полностью разрушено [31, 35]. В результате теоретических [1] и экспериментальных [4] исследований, а также моделирования на ЭВМ [35] доказана невозможность обеспечения устойчивого изображения без принятия специальных мер по отношению к ТН и УКК. В связи с этим встает задача компенсации их влияния. Возможный вариант решения этой задачи включает измерение параметров движения ЛА, вычисление на этой основе отклонения фазового центра антенны от опорной траектории и коррекцию отраженного сигнала с учетом этого отклонения. При этом, в свою очередь, возникает вопрос о составе, структуре и характеристиках измерителей параметров движения (ИПД) ЛА.

При произвольной опорной траектории вопрос об ИПД становится столь важным, что все остальные задачи, связанные с разработкой РСА, можно решать лишь после его закрытия. Для того чтобы показать роль и место ИПД при формировании полного кадра РЛИ, рассмотрим работу РСА при СО в случае некогерентного накопления сигнала РЛИ в парциальных кадрах, независимость спекл-эффекта в которых обеспечена изменением ракурса обзора (рис. 5.2).

К моменту начала формирования полного кадра РЛИ в НЗСК OkXkYkZk, называемой системой координат кадра, задается азимутальный угол кадра г)ко и горизонтальная Гкг или наклонная



начало формирования" полного надра РГМ

Коней, формирования j полного кадра. /Траектории ЛА


След ДНА

Рис. 5.2. Схема формирования полного кадра РЛИ при секторном обзоре

Гк дальность до центра участка местности, соответствующего полному кадру РЛИ (точка А2 на рис. 5.2). Заданные также к этому моменту значения разрешающих способностей по дальности и азимуту поддерживаются постоянными в течение всего времени формирования кадра Гк- Постоянство разрешения по азимуту поддерживается соответствующим изменением длины ИС при разных углах наблюдения. Далее полный кадр РЛИ разбивается на парциальные кадры, и вычисляются координаты центров парциальных кадров. На рис. 5.2 показано три парциальных кадра с центрами А\, Л2, А. Затем ось ДНА устанавливается по линии ЛА -Al, и происходит запись отраженного сигнала. Управление ДНА осуществляется таким образом, чтобы все время па ИС происходило облучение участка местности, соответствующего парциальному кадру. Для того чтобы обеспечить слежение за изменением дальности от ЛА до центра парциального кадра, производится счисление пути ЛА в НЗСК OkXrYkZk. Одновременно с записью отраженного сигнала иа основе данных ИПД производится расчет опорной функции. По окончании расчета опорной функции начинается формирование сигнала РЛИ парциального кадра по алгоритмам, описанным ранее. Время формирования сигнала РЛИ парциального кадра может оказаться больше временного интервала синтезирования. Сформированный сигнал РЛИ парциального кадра запоминается в ЦСО. На следующем этапе процесс формирования сигнала РЛИ повторяется либо для того же парциального кадра, обеспечивая некогерентное накопление, либо для следующего.

Общее число формируемых в РСА парциальных кадров Ак зависит от числа некогерентных накоплений Ан и числа парциальных кадров в полном кадре РЛИ Nk. Ак =АкА„. Обычно 158





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