- •Введение
- •Формирование алфавитов классов и признаковых пространств радиолокационного распознавания
- •1.1. Общие сведения
- •1.2. Формирование алфавитов классов
- •1.3. Траекторные признаки
- •1.4. Сигнальные признаки однопозиционной активной локации при узкополосном зондировании
- •1.4.1. Эффективные площади (эп) целей
- •Примерные эффективные площади радиолокационных целей
- •1.4.2. Поляризационные признаки
- •1.4.3. Модуляционные признаки
- •1.5. Сигнальные признаки однопозиционной активной локации при широкополосном, многочастотном и многодиапазонном зондировании
- •1.5.1. Признаки при широкополосном зондировании
- •Скалярные признаки подклассов целей
- •Дальностно-поляризационные портреты (дпп)
- •О переходе от согласованного дальностного разрешения к сверхразрешению
- •Дальностно-частотные портреты (дчп)
- •Дальностно-угловые портреты (дул)
- •1.5.2. Признаки при многочастотном зондировании
- •Признаки при когерентном зондировании сигналами малой протяженности
- •Признаки при когерентном зондировании сигналами большой протяженности.
- •Признаки при некогерентном многочастотном зондировании
- •1.3.3. Признаки при многодиапазонном зондировании
- •1.6. Сигнальные признаки однопозиционной пассивной локации
- •1.7. Сигнальные признаки многопозиционной активно-пассивной локации
- •1.8. Признаковые пространства распознавания
- •1.9. Эффективность радиолокационного распознавания
- •2. Алгоритмы распознавания по совокупности признаков
- •2.1. Общие сведения
- •2.2. Байесовские одноэтапные алгоритмы распознавания
- •2.2.1. Исходные структуры алгоритмов
- •При этом отношение
- •2.2.2. Мультипликативные байесовские алгоритмы и их частичная
- •2.2.3 Аддитивные частично параметризованные байесовские алгоритмы
- •2.2.4. Примеры элементов байесовских алгоритмов
- •Элементы алгоритмов, связанные с измерением эффективных площадей целей
- •Элементы алгоритмов связанные с получением дальностных портретов целей
- •2.3. Непараметрические алгоритмы многоальтернативного распознавания
- •2.3.1. Алгоритмы вычисления расстояний
- •2.3.2. Алгоритмы голосования
- •2.4. Нейрокомпьютерные алгоритмы
- •2.4.1. Принципы построения и структуры и ейро компьютерных алгоритмов
- •2.4.2. Варианты алгоритмов функционирования и обучения
- •2.4.3. Нейробайесовские алгоритмы
- •2.4.4. Некоторые данные моделирования
- •3. Принципы реализации высокого разрешения по дальности и по угловой координате в одпопозиционных системах радиолокационного распознавания
- •3.1. Общие сведения
- •3.2. Возможности и примеры получения дальностных портретов
- •3.2.1. Методы когерентной обработки сигналов
- •3.2.2. Примеры когерентной обработки сигналов
- •3.3. Принципы реализации высокого разрешения за счет прямого синтеза апертуры
- •3.4. Пример синтеза апертуры на спутнике "Сисат", сша, 1978 [41]
- •3.5. Обратный (инверсный) синтез апертуры и формирование дальностно-угловых портретов
- •3.6. Варианты адаптации к случайным параметрам сигналов
- •3.7. Адаптация к неравномерному движению цели без угловых рысканий
- •3.8. Принципы адаптации к рысканиям цели
- •3.8.1. Применение методов углового сверхразрешения
- •3.8.2. Сочетание когерентной обработки с некогерентной
- •3.8.3. Компенсация амплитудно-фазовых флюктуаций, обусловленных
- •4. Экспериментальные и расчетные методы определения характеристик вторичного излучения и показателей качества радиолокационного распознавания
- •4.1. Общие сведения
- •4.2. Экспериментальные методы определения характеристик вторичного излучения
- •4.2.1. Методы натурных измерений
- •4.2.2. Методы масштабного электродинамического моделирования
- •4.2.3. Методы гидроакустического моделирования
- •4.3. Расчетные методы определения характеристик вторичного излучения
- •4.3.1. Разновидности расчетных методов
- •4.3.3. Динамические цифровые модели вторичного излучения
- •Варианты построения динамических моделей
- •4.4. Методы определения показателей качества радиолокационного распознавания
- •4.4.1. Натурные методы
- •4.4.2. Методы физического моделирования
- •4.4.3. Методы математического моделирования
- •4.4. Примеры математического моделирования распознавания воздушных целей по совокупности признаков
3.2.1. Методы когерентной обработки сигналов
При когерентной обработке сигналов могут использоваться корреляционный, фильтровой и корреляционно-фильтровой ее методы [43, 113].
Корреляционная обработка, аналоговая в частности, требует большого числа корреляторов, определяемого произведением полосы частот на временной интервал, соответствующий "окну наблюдения" по дальности. Фильтровая обработка ограничений в "окне наблюдений" по дальности не требует, но обеспечивается изготовлением сложных аналоговых или цифровых фильтров сжатия. Усложняются и устройства последетекторной обработки. Корреляционно-фильтровая обработка ЛЧМ-сигнала обеспечивается подачей на первый смеситель приемника в определенный момент времени после излучения зондирующего сигнала гетеродинного ЛЧМ-импульса, полностью или частично демодулирующего принимаемый сигнал по частоте, и последующей фильтрацией.
При частичной демодуляции полоса частот снижается на 1 - 2 порядка, что облегчает построение фильтра сжатия и устройств последетекторной обработки. Можно обеспечить одноканальный прием при размере окна, достаточном для наблюдения дальностных портретов одной-двух целей. В случае числа каналов приема, пропорционального уменьшению полосы частот, можно наблюдать всю дальность, но уже 1-2 канала, работающие по целеуказанию, могут обеспечить высокую пропускную способность,
При полной частотной демодуляции фильтры сжатия и детекторы заменяются цифровыми или аналоговыми амплитудными спектроанализаторами.
Ниже приводятся примеры технической реализации высокого разрешения по дальности для ЛЧМ зондирующих сигналов при различных видах обработки (фильтровой, корреляционно-фильтровой с частичной и полной частотной демодуляцией).
3.2.2. Примеры когерентной обработки сигналов
Фильтровая обработка ЛЧМ-сигналов использовалась в макетах РЛС с широкополосными ЛЧМ импульсными сигналами в 60-х годах в СССР и в США. Так в [37, 38] описана реализация макета РЛС с фильтром сжатия на кабеле с отводами. Частотная девиация составила Δf = 75 МГц, длительность импульса - 2 мкс, их произведение - 150. В [62] описана реализация макета с волноводным фильтром сжатия. Частотная девиация Δf =150 МГц, длительность импульса τи= 1 мкс, их произведение также равно 150.
Корреляционно-фильтровая обработка ЛЧМ-сигналов с частичной частотной демодуляцией, апробированная в СССР в начале 60-х годов [37], реализована в начале 70-х годов в экспериментальных РЛС США. РЛС, установленные на острове Флойд [63], работают в режиме поочередного излучения сравнительно узкополосных и более широкополосных радиоимпульсов десятисантиметрового диапазона. Для первоначального определения дальности объекта служат ЛЧМ-импульсы с девиацией частоты Δf =2,5 МГц. Высокое разрешение по дальности обеспечивается импульсами с девиацией частоты Δf = 250 МГц, длительностью τи = 20 мкс, с произведением τи Δf= 5000.
Рис. 3.1. Структурная схема тракта корреляционно-фильтроеой обработки ЛЧМ-сигнола с частичной его частотной демодуляцией.
Обработка принимаемых широкополосных импульсов поясняется схемой (рис. 3.1). К моментам прихода от элементов цели ЛЧМ-импульсов на первый смеситель приемника подается гетеродинный ЛЧМ-импульс с девиацией частоты 250 - 2,5 = 247,5 МГц на протяжении 20 мкс. Импульсы промежуточной частоты от элементов цели имеют, поэтому частотную девиацию 2,5 МГц при их длительности 20 мкс, причем центральные частоты этих импульсов зависят от точных значений дальности. Импульсы промежуточной частоты обрабатываются поэтому в дисперсионном фильтре сжатия с удвоенными частотной девиацией 5 МГц и длительностью импульсной характеристики 40 мкс, причем сжатые импульсы имеют по-прежнему неодинаковые центральные частоты. Последние выравниваются во втором смесителе. Для этого на второй его вход с задержкой (20 – t0) мкс относительно первого гетеродинного импульса подается второй с девиацией частоты 5 МГц на длительности 40 мкс; здесь t0 - минимальная задержка дисперсионного фильтра. Оконечный фильтр сужает полосу пропускания приемника с 5 до 2,5 МГц и позволяет осуществить весовую обработку. Общее сужение ширины спектра сигнала в 100 раз примерно с 250 МГц до 2,5 МГц не ухудшает в данном случае разрешающей способности по дальности. Дело в том, что за счет описанных гетеродинно-дисперсионных преобразований одновременно с растяжением длительности сжатого импульса в 100 раз, во столько же раз растягивается и масштаб времени [38, 43]. Издержкой является лишь сокращение "окна наблюдения" до 30 м.
Корреляционно-фильтровая обработка ЛЧМ-сигналов с полной частотной демодуляцией реализована в конце 70-х годов на РЛС 25-сантиметрового диапазона АN/FРS-115 США [64]. Для первоначального определения дальности, других траекторных параметров объекта, выявления при этом признаков распознавания предусмотрено излучение радиоимпульсов с частотными девиациями 1 и 5 МГц. После этого могут излучаться импульсы с частотной девиацией Δf = 200 МГц длительностью τи = 1000 мкс, с произведением τи Δf = 200000. К моментам прихода отраженных элементами цели импульсов, оцениваемых по результатам предыдущих зондирований, на первый смеситель приемника подается гетеродинный ЛЧМ-импульс с частотной девиацией 200 МГц на протяжении 1000 мкс. Выходной сигнал смесителя сводится при этом к наложению немодулированных по частоте импульсов, центральные частоты которых определяются различающимися между собой дальностями элементов цели. Суммарный сигнал оцифровывается и подвергается спектральному анализу путем проведения БПФ с размерностью около 16ּ103. За счет параллелизма цифровой обработки данные выдаются в масштабе времени, близком к реальному. Размер окна наблюдения по дальности - около 4 км, растяжение временного масштаба - 40.