- •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
3.3. Принципы реализации высокого разрешения за счет прямого синтеза апертуры
Общие соотношения прямого синтеза апертуры приводятся для локаторов обзора поверхности с летательных аппаратов [25, 41, 65]. Истинная характеристика направленности антенны отклонена в общем случае на угол a0 от линии пути (рис. 3.2).
Обзор при a0 =90° называют боковым, это наиболее распространенный вид обзора. Обзор при 0°< a0 <90° называют переднебоковым (рассматривается главным образом в связи с обратным синтезом). Высота полета явно в расчет не вводится. При конечной высоте угол a0 отсчитывается в плоскости, наклонной по отношению к наблюдаемой поверхности. Пусть длина истинного раскрыва антенны вдоль линии пути равна d.
Рис. 3.2. К пояснению принципа прямого синтеза апертуры
С учетом работы антенны на передачу и прием характеристике направленности, формируемой истинным раскрывом, можно приписать эквивалентную ширину в радианах:
. (3.1)
От каждого элемента земной поверхности при импульсном его зондировании принимается пачка отраженных радиоимпульсов. Максимальная длительность пачки
, (3.2)
где - угловая скорость поворота линии визирования в момент прохождения t=0 оси характеристики направленности через элемент А. Ее величина определяется отношением проекции vsin a0 вектора путевой скорости на плоскость, перпендикулярную линии визирования к наклонной, дальности rн0 до наблюдаемого элемента в момент времени t=0. Она может быть выражена также через не зависящую от времени дальность этого элемента r0 = rн0sin a0 до линии пути.
. (3.3)
Вследствие изменения дальности r0 изменяется доплеровская частота
с пропорциональной (3.3) скоростью изменения в момент t =0
(3.4)
За время -Т/2≤ t ≤ Т/2(Т≤ Тmах) при |Δa|<< 1 имеет место частотная девиация
(3.5)
Линейной при |Δа|<<1 модуляции частоты пачки импульсов соответствует квадратичная модуляция ее фазы bt2, b=πΔf / T.
При b(T/2)2 ≤ π/4 или, иначе, при
(3.6)
обоими взаимосвязанными видами модуляции можно пренебречь. В силу (3.3) - (3.4) это соответствует дальней зоне (зоне Фраунгофера) приемно-передающей антенны с синтезированным раскрывом vТ
,
которая подобна дальней зоне передающей антенны с обычным раскрывом d. Какой-либо фокусировки по дальности при этом не требуется. По мере же увеличения синтезированного раскрыва объект А попадает во френелевскую зону и фокусировка становится необходимой. Учет связанных с частотной модуляцией квадратичных сдвигов фаз bt2 как раз и обеспечивает эту фокусировку.
Мера разрешающей способности вдоль линии пути при сфокусированном раскрыве может быть оценена с позиций временного, частотного и пространственного анализа.
Так, разрешающая способность Δrпрод вдоль линии пути определяется скоростью v носителя РЛС и временной разрешающей способностью Δt =1/Δf ЛЧМ-колебаний после их согласованной фильтрации. Тогда с учетом приведенной для Δf цепочки соотношений
(3.7)
Частотный (спектральный) анализ проводится после фазовой коррекции, эквивалентной гетеродинированию принимаемых колебаний с целью снятие (по результатам траекторного анализа) частотной девиации Δf. При разрешающей способности по доплеровской частоте δFд =1/Т обеспечивается угловая разрешающей способность да. Из выражения доплеровской частоты следует
.
С позиций пространственного (антенного) анализа та же величина, δа вводится как ширина характеристики направленности синтезированного раскрыва dсинт = vT после фазовой коррекции
.
Коэффициент 2 (а не ) в знаменателе связан с совместным, а не раздельным учетом разностей хода при передаче и приеме.
В двух последних случаях для наклонной дальности rн0 обеспечивается мера поперечной по отношению к линии визирования разрешающей способности Δrпплв rноа. С другой стороны, мера Δrпплв является проекцией меры разрешающей способности вдоль линии пути Δrпплв = Δrпродsin a0 . Таким образом, с учетом цепочки приведенных соотношений
.
Со всех трех позиций рассмотрения приходим, таким образом, к общему выводу. Мера разрешающей способности Δrпрод уменьшается, т. е. разрешающая способность повышается с увеличением времени когерентной обработки Т и размера синтезированного раскрыва vT. В принятых теоретических предположениях наивысшая разрешающая способность вдоль линии пути Δrпрод 0,7 d достигается при T=Tmax . Найденная величина не зависит ни от дальности r0, ни от углового параметра 1/sin a0 = cosec a0. Увеличение последних, существенное при фиксированном раскрыве антенны, компенсируется увеличением синтезированного раскрыва.
Мера (3.7) увеличивается, а разрешение ухудшается с увеличением истинного раскрыва антенны d, поскольку при одноканальном и неследящем приеме это приводит к уменьшению размера синтезированного раскрыва. При многоканальной (многоэлементной) антенне, например, и накоплении информации каналов с временными сдвигами можно получить меру разрешающей способности, определяемую размерами элементов антенны, а не всей антенной в целом.
Мера разрешающей способности при несфокусированном раскрыве реализуется при далеко не полном использовании синтеза, выборе Т Тmax с целью работы в дальней зоне без фокусировки на отдельные участки дальности. Максимальное время накопления согласно критерию (3.6)
приводит к мере разрешающей способности вдоль линии пути
(3.8)
С увеличением rно разрешение ухудшается.
Замечание о числовых коэффициентах в выражениях (3.1), (3.7), (3.8). Поскольку речь идет об ориентировочных мерах разрешающей способности, коэффициенты явно приближенные. В литературе вместо коэффициентов 0,7 часто приводят коэффициенты 0,5, предваряя их более сложными, чем здесь, выкладками. Однако физические предпосылки этих выкладок типа "равномерное распределение поля на раскрыве" и "уровень отсчета по половинной мощности" носят также ориентировочный характер.
Частота следования импульсов. Для воспроизведения спектра доплеровских частот она должна превышать частотную девиацию (3.5)
(3.9)
Мера разрешающей способности поперек линии пути при боковом обзоре (а0 =90°). Определяется выражением
, (3.10)
где rно - разрешающая способность вдоль линии визирования (наклонной дальности), П - полоса частот сигнала, Θ - угол между линией наклонной дальности и наблюдаемой поверхностью.