- •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
1.4.2. Поляризационные признаки
Информация о поляризационных свойствах целей содержится в поляризационной матрице вторичного излучения [30-35]
. (1.4)
Здесь σil и ψil - эффективная площадь цели и сдвиг фазы сигнала при отражении для i-й поляризации приемной антенны и l-й поляризации передающей (i, l = 1, 2). Измерение всех элементов поляризационной матрицы предполагает как зондирование, так и прием на двух ортогональных линейных или круговых поляризациях. При однопозиционном приеме матрица А характеризуется пятью независимыми параметрами: и может быть приведена к диагональной форме. Она сразу находился в этой форме в случае подбора измерительных поляризаций (поляризационного базиса). Так, поляризационная матрица полуволнового вибратора в горизонтально-вертикальном базисе
(1.5)
зависит от угла поворота θ в плоскости векторов электрического поле вертикальной и горизонтальной поляризаций. Путем перехода к собственному базису θ=0 матрица становится диагональной:
(1.6)
Полуволновой вибратор является поляризационно-избирательным объектом. Он преимущественно отражает сигналы определенной поляризации.
Наоборот, выпуклые гладкие идеально проводящие тела являются в высокочастотном приближении поляризациокно-неизбирательными. При любом их расположении относительно поляризационного базиса матрица А имеет вид (1.6).
Использование поляризационной информации дает наибольший эффект на метровых волнах, а в диапазонах сантиметровых и дециметровых воли – для тел осесимметричной формы. Имеется возможность определить ориентацию последних, наличие или отсутствие деполяризующих элементов, выявить прецессионные движения.
Такие цели, как самолеты, на сантиметровых и дециметровых волках сводятся к совокупностям поляризационно-неизбирательных (фюзеляж, гондолы двигателей, подвесные топливные баки) и поляризационно-избирательных элементов (кромки крыльев, хвостового оперения и воздухозаборников, антенны РЛС и т.д.). Принимаемый сигнал формируется как суперпозиция отражений отдельных элементов и имеет эллиптическую поляризацию, интерпретация которой при узкополосном излучении может вызвать затруднения.
На точность измерения параметров поляризационной матрицы может сказываться плохая развязка ортогонально поляризованных трактов, влияние отражений от земной поверхности и прохождения радиоволн через ионосферу Земли.
1.4.3. Модуляционные признаки
Это признаки вторичного излучения цели, возникающие в процессе ее движения или взаимного перемещения ее элементов. Выявляются они при облучении цели протяженным сигналом, позволяющим разрешать соответствующие элементы спектра доплеровских частот. В зависимости от характера движения цели и обработки сигнала при приеме можно выделить:
признаки пропеллерной, турбинной или аналогичной мы модуляции, связанные с взаимным перемещением элементов цели;
признаки модуляции, связанной с изменением ориентации корпуса цели (планера самолета) относительно линии визирования;
признаки поперечного разрешения элементов цели как результата обработки сигнала с модуляцией "планерного" вида.
Признаки пропеллерной и турбинной модуляции. Связаны с вращением лопастей винтов (пропеллеров) вертолетов, турбовинтовых и винтомоторных самолетов, лопаток компрессоров турбин и турбин турбореактивных самолетов, а также с вибрациями планеров при вращении винтов и турбин [2, 4, 25. 36, 137].
Временная зависимость комплексной амплитуды сигнала, отраженного от вращающейся многолопастной структуры при гармоническом зондировании, описывается выражением вида
(1.7)
Признаки поперечного разрешения элементов цели, обеспечиваемые за счет инверсного (обратного) апертурного синтеза. Движение только приемника (или передатчика) локатора относительно цели со скоростью V за время Т создает некоторую апертуру VТ, которая при согласованной обработке отраженного сигнала позволяет получить высокую угловую разрешающую способность. В этом смысле говорят о прямом апертурном синтезе. Если же движение локатора, относительно целя, заменяется движением цели относительно локатора, говорят об инверсном (обратном) синтезе. Смещения элементов цели, выявляемые из траекторного анализа или иным образом (разд. 3.2), также могут рассматриваться как некоторые синтезированные антенные апертуры. При когерентности зондирующего сигнала я в пренебрежении рысканиями цели (или при их учете) за время наблюдения это обеспечивает высокое поперечное разрешение элементов цели. Например, при перемещении цели строго поперечно линии визирования со скоростью 300 м/с за время когерентности сигнала 0,5 с синтезируется эквивалентная апертура антенны d=2VT=300 м (двойка за счет синтеза апертуры при приеме-передаче), обеспечивающая при длине волны λ=3 см угловую разрешающую способность λ /d=10-4 радиана и разрешающую способность поперек линии визирования r λ/d=2 м на дальности r =20 км. Появляется возможность определять поперечные размеры целей и наблюдать угловые (азимутальные, в частности) портреты целей, являющиеся, как и подробно рассматриваемые в разд. 1.5 дальностные портреты, многомерными векторными признаками. Азимутальные портреты становятся особенно информативными ни ракурсах, близких к бортовым, когда дальностные портреты укорачиваются и становятся малоинформативными.
Однако описанные выше азимутальные портреты целей "по напряжению" трудно реализуемы без высокого разрешения по дальности (разд. 1.5 и 3) из-за неточно известных траекторий целей. Могут использоваться, поэтому азимутальные портреты "по мощности", соответствующие спектрам автокорреляционных функций принятых напряжений. Они имеют большую, примерно удвоенную ширину. Неправильно передавая внутреннюю структуру целей, они могут служить для измерения их поперечных размеров, не требуя когерентности облучения.
Примеры некогерентных азимутальных портретов представлены на рис. 1.10,а для бортового и на рис. 1.10,б для носового ракурса макета самолета.
Рис. 1.10. Некогерентные азимутальные портреты электродинамической модели самолета: а - бортовой ракурс; б - носовой ракурс
Они получены С.П. Лещенко с помощью миниатюрного трехсантиметрового лабораторного радиолокатора, обеспечивающего масштабное электродинамическое (разд. 4.2.2) моделирование. Макет устанавливается на вращающейся платформе. Для перехода к спектрам использовалась цифровая процедура БПФ Кули-Тьюки.