WWW.BOOK.LIB-I.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Электронные ресурсы
 

«Результаты экспериментальной оценки реально достижимых характеристик самолетной РСА Д.т.н., профессор И.В. Сахно, к.т.н., с.н.с., ...»

Результаты экспериментальной оценки реально достижимых характеристик

самолетной РСА

Д.т.н., профессор И.В. Сахно, к.т.н., с.н.с., А.Л. Ильин, К.И. Титов, А.В.

Шульженко

Военно-космическая академия имени А.Ф.Можайского, г. Санкт-Петербург,

sh_av_45@mail.ru

В работе представлены результаты экспериментальной оценки реально достижимых

характеристик РСА Х-диапазона серии «Компат» при использовании на самолетах типа АНРазработан алгоритм синтеза радиолокационного изображения (РЛИ), позволяющий оценить погрешности. Входе летного эксперимента произведена оценка допустимого времени когерентной обработки сигнала. Показано, что при наличии ограничений на время когерентного накопления сигнала целесообразно использование некогерентного осреднения на интервале наблюдения цели в диаграмме направленности антенны РСА для снижения уровня флюктуаций РЛИ.

There are the results of experimental evaluation of practicable achievable specifications of X-band SAR series of "Kompat" when using them in planes AN-30 in this work. It was developed an algorithm for the synthesis of radar images (SAR images), which allow to estimate the error. During the flight experiment is was evaluated the permissible time of the coherent signal processing. It shows that the presence of constraints on the time of the coherent signal accumulation makes advisable to use noncoherent averaging in the interval of supervision of the purpose in the diagram of an orientation of the SAR aerial to decrease in level of fluctuations of RI.



Эффективность использования радиолокаторов с синтезированной апертурой (РСА) при решении прикладных задач определяется как потенциальными характеристиками самого радиолокатора, так и способностью его носителя и навигационной системы обеспечить необходимую степень когерентности сигнала [1] для реализации указанных характеристик. Авторами данной работы решалась конкретная практическая задача по экспериментальной оценке реально достижимой разрешающей способности РСА Х-диапазона серии «Компат» при установке е на самолтный носитель типа АН-30.

Для решения указанной задачи было необходимо разработать методику проведения натурного лтного эксперимента, создать тестовую мишенную обстановку в районе испытаний и разработать соответствующий алгоритм синтеза радиолокационного изображения (РЛИ), позволяющий поэтапно оценить погрешности, возникающие в ходе эксперимента.

1 Характеристики мишенной обстановки и радиолокационной аппаратуры С целью определения реального разрешения РСА, установленной на самолте АНдля проведения лтного эксперимента в районе проведения испытаний была создана мишенная обстановка в виде радиолокационной миры, состоящей из набора уголковых отражателей с различной ЭПР. Схема размещения отражателей и их РЛИ представлены на рисунке 1 параметры отражателей представлены в таблице 1.

Таблица 1. Размеры и соответствующие значения ЭПР уголковых отражателей.

№ уголка

–  –  –

2 Алгоритм формирвания РЛИ Для отработки всех этапов синтеза РЛИ авторами был выбран поэтапный алгоритм (рис. 2), который не является оптимальным с точки зрения скорости вычислений, однако позволяет получить последовательность контролируемых результатов на всех этапах его отработки:

свртка ЛЧМ сигнала по наклонной дальности;

коррекция волнового фронта и устранение миграций голограммы в соседние каналы дальности;

свртка сигнала по азимуту и формирование РЛИ.





Сжатие сигнала по дальности и азимуту осуществлялось в частотной области.

Отработка алгоритма синтеза реальных РЛИ проводилась авторами в среде Matlab-7.

–  –  –

Рис. 3. Голограмма мишенной обстановки после свртки по дальности Благодаря тому, что ряд уголковых отражателей имел достаточно высокую ЭПР, их отметки и миграция элементов дальности хорошо прослеживаются на представленном изображении. Данное изображение позволило уточнить геометрию наблюдения и траекторные параметры носителя РСА.

Выбор способа сжатия сигнала по азимуту был основан на следующих соображениях. При реализации алгоритма преобразования Френеля во временной области величина дискрета по азимуту на РЛИ равна величине элемента разрешения и может быть выбрана близкой к =0.5м для достижения а = 2 равномасштабности изображения. Однако, поскольку диапазон изменения дальностей достаточно велик, то для обеспечения одинакового масштаба на разных дальностях R это потребует постоянного изменения интервала синтезирования, что крайне неудобно.

В свою очередь преобразование Френеля в частотной области позволяет получить величину дискрета по азимуту =0.058м во всех каналах дальности, однако эта величина более, чем в 6 раз меньше, чем величина дискрета по дальности =0.375м, и в 8.6 раза меньше, чем величина элемента разрешения а = =0.5м. Это требует дальнейшего выравнивания масштаба на РЛИ. Тем не менее, данный алгоритм предпочтительнее, чем преобразование Френеля во временной области в силу постоянства масштаба формируемого изображения на различных дальностях R.

Для выбора величины интервала синтезирования определим ширину диаграммы направленности антенны R на минимальной, максимальной и средней дальности, а также разрешение по азимуту при интервалах синтезирования 8192 и 4096 отсчтов.

–  –  –

Исходя из данных, представленных в таблице 3, наиболее рациональным является выбор = 4096, = 237м, обеспечивающий в диапазоне рабочих дальностей разрешение, близкое к 0.5 м.

В соответствии с данным алгоритмом при синтезировании радиоголограммы по азимуту по 4096 отсчтам было получено РЛИ, представленное на рис. 1. При этом регистрировалась амплитуда сигнала. Указанный интервал когерентного накопления должен был обеспечить разрешение по азимуту близкое к 0.5 м.

3 Результаты эксперимента Для оценки реального разрешения РСА были выбраны РЛИ уголковых отражателей, находящихся в центре и на краях радиолокационной миры. Их характеристики ЭПР и положения на РЛИ сведены в таблицу 4.

–  –  –

Для всех трх отражателей была произведена оценка разрешающей способности по ширине отклика на РЛИ на уровне 0.7. В качестве иллюстрации на рисунках 4 и 5 показаны сечения РЛИ по дальности и азимуту для среднего уголкового отражателя (№ 3). Исходя из масштаба РЛИ, оценка разрешения по обеим координатам для всех трх отражателей составила 0.5 м. При этом физически размеры дальнего уголка соответствовали величине разрешения 0.5 м, но превышали масштаб по дальности

0.375м, а размеры ближнего уголка в 2 раза превышали величину элемента разрешения и почти в три раза превышали расстояние между отсчтами по дальности. Несмотря на это их сжатие по азимуту было достаточно успешным.

Рис. 4. Сечение РЛИ по дальности Рис. 5.Сечение РЛИ по азимуту

Параллельное проведение имитационного моделирования показало, что при выборе только одной опорной функции, сфокусированной на дальность, соответствующую среднему уголковому отражателю, разрешение для крайних уголков для данных условий синтеза ухудшается не более, чем на 3-4%. При этом для дальнего уголка, где крутизна волнового фронта меньше, это ухудшение менее значимо.

Зависимость разрешения по азимуту от времени когерентного накопления сигнала проверялось для среднего уголка при точной фокусировке опорной функции. На рис. 6 показаны сечения его РЛИ для различного количества когерентно накапливаемых импульсов (2048, 4096, 8192).

–  –  –

При накоплении 2048 и 4096 импульсов ширина отклика соответствует расчтному значению разрешающей способности 1м и 0,5м соответственно. Для разрешения 0.5м интервал синтезирования составил 237м, что соответствует полтному времени 2.2с.

При накоплении 8192 импульсов ширина отклика составила 0.35м. Последовательное изменение параметров опорной функции к улучшению разрешения не привл, что приводит к выводу о разрушении когерентности сигнала за счт траекторных нестабильностей носителя. При накоплении 16384 отметка цели начинает разрушаться.

Указанное разрешение 0.35м соответствует интервалу синтезирования 330м или времени накопления сигнала 3с, что позволяет оценить степень флюктуаций сигнала при использовании самолта АН-30 в качестве носителя РСА.

В ходе эксперимента по РЛИ отражателя № 3 проверялось влияние ошибки измерения скорости носителя на ширину отклика цели. На рисунках 7 и 8 показаны сечения РЛИ в азимутальной плоскости при уменьшении и увеличении значения скорости относительно истинного значения на 0.1, 0.3, 0.5 и 1 %. Из анализа представленных рисунков следует, что ошибка в измерении величины скорости 0.1 % (0.1 м/с) практически не приводит к ухудшению разрешения при разрешении 0.5 м.

0% 0% 0.1 % 0.1 % 0.3 % 0.3 % 0.5 % 0.5 % 1% 1% Рис. 7. Уменьшение значения скорости Рис. 8.Увеличение значения скорости Как уже было показано, требуемое разрешение по азимуту 0.5м достигается для условий эксперимента при 4096 когерентно накапливаемых импульсов. При этом ширина диаграммы направленности антенны позволяет произвести обработку 16384 импульсов, что позволяет произвести некогерентное осреднение 4 независимых реализаций сигнала. Как известно [3], интервал пространственной корреляции флюктуаций фона определяется величиной интервала синтезирования и не зависит от степени когерентности принятого сигнала. Поэтому указанное некогерентное осреднение должно привести к нормализации закона распределения амплитуды РЛИ и сглаживанию флюктуаций фона.

С целью проверки данного положения по оптическому изображению (рисунок 9) рядом с радиолокационной мирой (светлый прямоугольник) был выбран покрытый травой достаточно однородный участок фона (тмный прямоугольник).

Рис. 9. Оптическое изображение эталонного участка

Были сформированы ряд РЛИ фонового участка без некогерентного осреднения при различных интервалах синтезирования (2048, 4096, 8192 и 16384 отсчтов).

Построены соответствующие пространственные спектры амплитуды РЛИ по азимуту, осредннные по 128 реализациям (рис. 10).

–  –  –

Из представленных графиков видно, что ширина спектра пространственных флюктуаций фона прямо пропорциональна интервалу синтезирования и не ограничена временем когерентности сигнала, определнному ранее по РЛИ уголкового отражателя.

Указанное обстоятельство позволяет в условиях частичной когерентности сигнала преодолеть естественное противоречие между пространственным и радиометрическим разрешением [4]. Т.е. время когерентной обработки должно быть выбрано в пределах времени когерентности сигнала, что обеспечивает разрешение, близкое к потенциально достижимому. При этом запас времени наблюдения цели, определяемый шириной ДН антенны целесообразно использовать для некогерентного осреднения РЛИ, что приводит к сглаживанию флюктуаций фона и улучшению радиометрического разрешения РСА.

Рис. 11. РЛИ без осреднения Рис. 12. РЛИ при осреднении 4 отсчтов.

Для иллюстрации данного эффекта было проведено синтезирование РЛИ по 16384 отсчтам, а сглаживание флюктуаций фона обеспечивалось путм пространственной фильтрации амплитуды РЛИ в спектральной области, как это показано на структурной схеме алгоритма (рис. 2). Была использована гауссовская форма фильтра пространственных частот шириной, соответствующей величине элемента разрешения

0.5м. На рис. 11 и 12 представлены РЛИ без некогерентного осреднения и при осреднении 4 отсчтов по азимуту. Анализ приведнных РЛИ свидетельствует о заметном снижении флюктуаций фона.

Заключение Эффективность использования РСА при решении прикладных задач целесообразно рассматривать в системе радиолокатор – носитель – условия наблюдения. В ходе лтного эксперимента произведена оценка реально достижимой разрешающей способности РСА Х-диапазона серии «Компат» при установке е на самолтный носитель типа АН-30.

С целью решения данной задачи разработана методика проведения натурного лтного эксперимента, создана тестовая мишенная обстановка в районе испытаний и разработан соответствующий алгоритм синтеза радиолокационного изображения, позволяющий поэтапно оценить погрешности, возникающие в ходе эксперимента.

Произведена экспериментальная оценка допустимого времени когерентной обработки сигнала при использовании в качестве носителя самолта типа АН-30.

Установлено, что на заданных дальностях в Х диапазоне реально достигается разрешение 0.35м вдоль линии пути. Показано, что при наличии ограничений на время когерентного накопления сигнала целесообразно использование некогерентного осреднения на интервале наблюдения цели в диаграмме направленности антенны РСА для снижения уровня флюктуаций РЛИ.

В ходе натурного эксперимента произведена оценка допустимой погрешности измерения путевой скорости носителя. Установлено, что при заданных условиях синтеза указанная погрешность не должна превышать 0.1 % (0.1 м/с).

Литература

1. А.Л.Ильин, А.Я.Пасмуров Характеристики РЛС с синтезированной апертурой при наблюдении флюктуирующих объектов. Известия ВУЗов, Радиоэлектроника. 1989. №2, С.65-68.

2. Кондратенков Г.С., Фролов А.Ю. Радиовидение. Радиолокационные системы дистанционного зондирования Земли. 2005. 368 с.

3. А.Л.Ильин, Г.В.Корсунов, М.Н.Маров Корреляционные характеристики изображений земной поверхности, получаемых радиолокатором с синтезированной апертурой. Радиотехника и электроника. 1987. Т.ХХХП,№ 11. С.2332-2341.

4. Moore R.K. Trade-off between Picture Element Dimension and Noncoherent Averaging in




Похожие работы:

«НАСТРОЙКА АНТЕННЫ TOOWAY 0, 75 М Сборка антенны Для начала убедитесь, что набор деталей из комплекта соответствует списку, представленному в инструкции. Убедитесь, что у вас есть все необходимые инструменты для установки. Теперь можно начинать собирать антенну. Возьмите Опорно-Поворотное Устройство (ОПУ)...»

«Выпуск 6 (25), ноябрь – декабрь 2014 Интернет-журнал "НАУКОВЕДЕНИЕ" publishing@naukovedenie.ru http://naukovedenie.ru Интернет-журнал "Науковедение" ISSN 2223-5167 http://naukovedenie.ru/ Выпуск 6 (25) 2014 ноябрь – декабрь http://naukovedenie.ru/index.php?p=issue-6-14 URL статьи: http://naukovedenie.ru/PDF/32PVN614.pdf...»

«ОПИСАТЕЛЬНЫЙ ОТЧЕТ по развитию органов студенческого самоуправления КалмГУ по итогам 2011 года. В рамках развития органов студенческого самоуправления отделом молодежной политики и внеучебной работы КалмГУ был запланирован ряд ме...»

«Министерство образования и науки РБ Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение "Бурятский лесопромышленный колледж" РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО МОДУЛЯ ПМ 03. Управление ассортиментом, оценка качества и обеспечение сохраняемости товаров 2015г.Рассмотрено: Утверждаю...»

«Д. В. Веденеев оПераТиВно-ВоЙСКоВЫе МеХанизМЫ оБеСПеЧениЯ СоВеТизаЦии заПадноЙ УКраинЫ В 1945–1954 гг. (По документальным материалам советских органов госбезопасности) Земли Западной Украины в 1944 – середине 1950-х гг. стали ареной ожесточенного противоборства между...»

«Германия после парламентских выборов 2013 года 77 УДК 94(436) Михаил СТРЕЛЕЦ, Наталья МОРОЗОВА ГЕРМАНИЯ ПОСЛЕ ПАРЛАМЕНТСКИХ ВЫБОРОВ 2013 ГОДА Для Российской Федерации германское направление является одним из ключевых в её политике по отношению к дальнему зарубежью. Отсюда вытекает прис...»

«АППАРАТ ПОЛНОМОЧНОГО ПРЕДСТАВИТЕЛЯ ПРЕЗИДЕНТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ В УРАЛЬСКОМ ФЕДЕРАЛЬНОМ ОКРУГЕ РУССКАЯ ШКОЛЬНАЯ БИБЛИОТЕЧНАЯ АССОЦИАЦИЯ МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ СВЕРДЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ СВЕРДЛОВСКОЙ ОБЛАСТ...»

«Александр Игоревич Егоров Проблемы развития: федеральный и муниципальный уровни Публицистические статьи, интервью, комментарии материалы "круглых столов" (2010–2012 годы) УДК 32.019.51 ББК 63.3(2Рос) Е 30 Егоров...»

«УТРЕННИЙ ОБЗОР ФОНДОВЫХ РЫНКОВ 6 октября 2011 г. Индексы Акции ММВБ Товарный рынок Лидеры роста MICEX 1 265.67 -0.17% Газпром 142.71 -1.30% Brent (ICE) 102.57 -0.16% ЮТЭйр +5.12% RTS 1 217.21 -0.63% ЛУКойл 1 547.10 -0.19% Золото 1 641.60 +0.39% Возрож...»









 
2017 www.book.lib-i.ru - «Бесплатная электронная библиотека - электронные ресурсы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.