Главная Промышленная автоматика.

Процессор

системы

индикации

и,ft)

Антенное устройства

Приемопередатчик

ФазоЁые детвкторь.

Лт,(}

Система

индикации

Система регистраи,ии

Система передачи па широкополосному каналу

Рис. 6.1. Структурная схема ЦРСА

Излучаемый антенной радиосигнал отражается от земной поверхности и расположенных на ней объектов, а в последующем принимается антенным устройством и подается на вход приемника, где снижается его частота с несущей соо до промежуточной и происходит его усиление. При этом важное значение имеет обеспечение когерентности приемного тракта. Часто в приемнике размещают специальные аналоговые устройства, обеспечивающие сжатие сигнала по дальности.

Сжатие по азимуту в ЦРСА производится рассмотренными в гл. 2 цифровыми методами. При этом сигнал обычно переносят в область видеочастот, предварительно преобразовав его в аналитический путем разложения на две квадратурные составляющие. Указанное разложение может быть выполнено с помощью фазовых детекторов.

С выхода фазовых детекторов составляющие с(/, рТ) и 1,а{г, рТз) поступают в цифровую систему обработки для выполнения операций сжатия по азимуту и формирования сигнала РЛИ. Необходимо отметить, что операция разложения сигнала рТз) на две квадратурные составляющие может быть выполнена не только аналоговыми, но и цифровыми методами. Этот вариант подробно будет рассмотрен в § 6.2.

Аналого-цифровой преобразователь является первым и весьма ответственны.м элементом ЦСО. Здесь дискретизированиый по азимуту сигнал i{r, рТз) дискретизируется по дальности и квантуется по уровню, т. е. преобразуется к виду 1{т, р} =dig{l{r, pTs)}. Обычно для этого используются два АЦП, отдельно для 1с{г, рТз) И ё,,(г, рГз). С их выходов i{m, р} поступает в систему обработки, которая представляет собой специализированную ЭВМ, обеспечивающую реализацию алгоритмов сжатия по азимуту и формирования сигнала РЛИ (в дальнейщем просто РЛИ). Полученное изображение или его часть (строки, парциальные кадры)



записываются в буферную память и выводятся в систему индикации и регистрации.

Перед выводом сигнала РЛИ в систему индикации и регистрации он может быть подвергнут так называемой вторичной обработке с целью повышения информативности. Для этой цели используется или процессор системы обработки, или специализированный процессор системы индикации.

Система индикации обычно предназначена для отобрал<:е-ния с требуемой яркостью, динамическим диапазоном и масштабом РЛИ просматриваемого участка местности как в реальном масштабе времени, так и с задержкой. Система регистрации при этом производит запись полученной информации на долговременное запоминающее устройство (магнитофон, фоторегистратор и т. д.) для документирования и последующего детального анализа. При необ.кодимости эта же информация может быть передана по каналу связи на наземный пункт или на другой ЛА для последующей обработки и отображения. Задача эта может быть решена на основе использования специального цифрового широкополосного канала радиосвязи (ШРКС) (рис. 6.1).

Антенное устройство, приемопередатчик и фазовые детекторы цифровых РСА (рис, 6.1) не имеют каких-либо принципиальных отличий от соответствующих устройств РСА с оптической обработкой, структура, принципы построения и функционирования которых подробно описаны в [1, 2]. Поэтому ниже останови.мся на рассмотрении лишь новых (дополнительных) устройств: ЦСО и цифровой системы индикации и регистрации изображения.

Под цифровой системой обработки будем понимать ту часть ЦРСА, которая обеспечивает преобразование сигнала из аналоговой формы в цифровую и его обработку с целью получения кадра РЛИ (рис, G.1). Процедура цифровой обработки сигналов в ЦРСА подробно описана в гл. 1 и 2, поэтому остановимся лишь на воз-можносгях ее технической реализации. Для упрощения указанной задачи ограничимся рассмотрением режима бокового обзора. Полученные при этом результаты будут справедливы и для всенаправ-ленного обзора, поскольку этот режим, как показано в гл. 3, не предъявляет каких-либо особых требований к ЦСО.

На рис. 6.2 приведен вариант структурной схемы ЦСО, состоящей из отдельны. узлов, реализующих соответствующие функции:

Сигнал иоррекции

Цз-.Р

Блок

Блок измене- -Г Блок - и.,и,-.

норрекции снап1ия по \ фазы дальности

HUfJ бремЕнного масштаба

Начальная фаза

г.,р,)

Рис. 6.2. Структурная схема ЦСО



аналого-цифрового преобразования, изменения временного масштаба, коррекции фазы сигнала, сжатия сигнала по дальности, предварительной фильтрации и синтезирования, назначение и описание которых приведено в § 6.2. В ЦСО с такой структурной схемой может быть реализован любой из описанных в гл. 2 способов обработки. Штриховая линия, использованная на рис. 6.2 для обозначения блоков в коррекции фазы и сжатия по дальности, указывает, что эти блоки входят в состав ЦСО не всегда. Так, блок сжатия по дальности входит лишь при реализации сжатия цифровыми методами. В противном случае он размещается в аналоговой части (как правило, в УПЧ) приемника [30]. Так как цифровые устройства сжатия по дальности подробно рассмотрены во многих работах (например, в [43]), в дальнейшем остановимся в основном на описании устройств сжатия по азимуту.

Цифровая система обработки по существу является цифровой вычислительной машиной, реализующей алгоритмы, описанные в гл. 2. Анализ выражений (2.20а), (2.31), (2.49) показывает, что требования к этой машине по быстродействию являются весьма жесткими. Например, для получения РЛИ в реальном времени способом ПС на дальности 50 км в полосе 2,5 км при разрешении 5 м требуемое быстродействие составит около 2 млн. операций комплексного умножения в секунду. Очевидно, что реализация таких ЦСО на базе универсальных ЭВМ по крайней мере проблематична. Обеспечить такое быстродействие при современном уровне развития вычислительной техники могут лишь специализированные процессоры, разработанные для обработки сигналов ЦРСА.

Алгоритмы цифровой обработки радиолокационных сигналов могут быть реализованы в этих процессорах двумя основными методами: аппаратным или программным. Аппаратная реализация позволяет обеспечить высокое быстродействие, но структура вычислительной системы при этом оказывается жесткой, малопригодной к перестройке. Программная реализация обеспечивает высокую гибкость ЦСО, но платой за это является проигрыш в быстродействии и сложность математического обеспечения.

6.2. РЕАЛИЗАЦИЯ ЦСО АППАРАТНЫМ МЕТОДОМ

Цифровая обработка сигналов начинается с аналого-цифрового преобразования, осуществляемого с помощью АЦП (рис. 6.2). Основными параметрами, характеризующими АЦП, являются частота дискретизация сигналов по времени и число уровней квантоваи-ия сигналов по величине. От числа уровней квантования зависит качество радиолокационного изображения, в частности его динамический диапазон. Эта зависимость подробно рассмотрена в гл. 1. Как показано в [9], сигналы в ЦРСА достаточно квантовать иа 16-256 уровней, что требует применения (4-8)-разрядных АЦП.





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

0.0034