книги / Обнаружение, распознавание и пеленгация объектов в ближней локации

Рассмотрим случай, когда Kt = К = const. Для упрощения дальней­ ших выкладок положим К = 1, тогда выражение (6.24) примет вид

Максимальное значение выражения (6.68) получается при Дц/(0о) = = (2ra//A,)sin0o и 0 = 0О. Максимальное значение С(0, 0О)

C.„(eo) = {Af + 2Cil,}W

где Cj, — число сочетаний из /V элементов по два,

Стах (00 )'

Из формулы (6.68) видно, что при фиксированном угле 0О множитель решетки Еа(0) определяется разностями фаз сигналов в каналах ((/-£)2m//A.)sin0 при всех сочетаниях отношений d/X - (i-k)d/X .

Из выражения (6.67) следует, что соответствующим выбором ко­ эффициентов передачи сигналов в каналах ФАР можно управлять ви­ дом ДН ФАР, а точнее, распределением уровней боковых лепестков.

Линейную ФАР можно проредить, выбрав такое расположение приемных элементов, при котором сохранились бы все соотношения d /X , т.е. при i- k = 1,2,...,N - 1, присутствующие в непрореженной ФАР (см. выражение (6.68)). Например, при прореживании 20-эле- ментной ФАР минимальное число элементов, удовлетворяющее ус­ ловию наличия всех соотношений (i - k ) d / X , составляет восемь (рис. 6.25).

Рассмотрим случай, когда Kt=К/, = К. Из выражения (6.72), аналогично (6.68) и (6.70), следует, что множитель решетки при мульти­ пликативной обработке в прореженной ФАР

с мультипликативной обработкой отличаются слагаемыми N. Поэтому ДН прореженной ФАР с мультипликатив­ ной обработкой имеет лучшие характеристики по сравнению с ДН непрореженной ФАР и аддитивной обработкой при работе по ло­ кализованному объекту на фоне распределенной в пространстве помехи при существенно меньшем количестве приемных элемен­ тов и канальных усилителей.

В ДН прореженной ФАР с мультипликативной обработкой сигналов по сравнению с ДН непрореженной ФАР с аддитивной обработкой сигналов полностью подавлены боковые лепестки (см. рис. 6.26, 6.27 и рис. 6.29).

При решении ряда задач, в том числе и в пассивной локации, приемную систему пеленгатора можно значительно упростить, если на входе применить широкополосные приемные элементы и пеленга­ цию объектов осуществлять с использованием широкополосных сиг-

Рис. 6.29. Диаграмма направленности прореженной ФАР с прямоугольным окном и мультипликативной обработкой сигналов при N = S,a = 20\ и d=X

налов (см. далее 6.4). Тогда синтез апертуры ФАР с широкополосны­ ми сигналами можно осуществить по выражению (6.72), в котором коэффициенты Klt Кк определяются оптимальной функцией рас­ пределения Kind) коэффициентов передачи АР (оптимальным про­ странственным окном), обеспечивающей максимум отношения сигнал/помеха при работе на фоне подстилающей поверхности. При этом ДН синтезированной ФАР с широкополосными сигналами бу­ дет эквивалентна ДН прореженной ФАР с узкополосными сигналами.

Регрессионная обработка сигналов в многоканальном пеленгаторе с фазированной антенной решеткой

Многоканальная регрессионная обработка сигналов с выходов ФАР может быть применена в активных гидроакустических и ра­ диотехнических локационных системах при моногармоническом излучении на частоте ос>0. Рассмотрим ФАР (рис. 6.30), представ­ ляющую собой линейную антенну из N приемных элементов, от­ стоящих один от другого на расстоянии d. На выходе каждого приемного элемента ФАР включен управляемый фазовращатель.

Примем следующие допущения при рассмотрении регресси­ онных статистических характеристик сигналов с выходов ФАР.

1. Амплитудные центры всех N приемных элементов совпада­ ют, а фазовые центры отстоят на расстоянии \i-k\d (/, к — номера приемных элементов).

Рис. 6.30. Функциональная схема приемной части пеленгатора с ФАР

2. Элементарные точечные излучатели объекта и помехи рас­ положены в бесконечности, т.е. угол на /-й элементарный отража­ тель для каждого /-го приемного элемента 0/, =0/ (0, — угол па­ дения плоской волны, отсчитываемой от нормали к линии, на ко­

0СД0С... 0С+ Д0С ( 0С— угол между направлением на центр объ­ екта и нормалью к линейной ФАР).

5. Сигнал Е,- (г) на входе /-го приемного элемента от /-го эле­

ментарного отражателя представляет собой квазидетерминированный процесс:

$/ (0 = i W f y )®ф {у[(®о+ юд/)' + V/ ~ (I~ 1)ДФ,]}.

где U! — случайная амплитуда; F(0,) — функция направленно­ сти приемного элемента; ©д, — доплеровское смещение частоты; \|/, — случайная начальная фаза сигнала от /-го элементарного от­

ражателя; Дф/ = ———'Sin0/ — сдвиг фазы сигналов в соседних

X

2%

приемных элементах; X= V--------длина волны; V— скорость рас- <°о

пространения колебаний в среде.

,2 _ т - 1________________

£ ч ^ ! (е,)

Коэффициенты взаимной корреляции между выходными сиг­ налами ФАР, полученными при отражении от локализованного объекта на фоне распределенной помехи, были рассчитаны на ЭВМ по формуле (6.77) при различных значениях безразмерных параметров d IX и а2. При расчетах функция направленности при­ емных элементов предполагалась гауссовой:

где F0 — усиление приемного элемента на опорном направлении; 0 и у — углы пеленга в горизонтальной и вертикальной плоско­ стях; Д| и Д2 — эффективные углы диаграммы направленности приемных элементов в горизонтальной и вертикальных плоскостях соответственно.

Модель помехи была представлена элементарными точечными излучателями, равномерно распределенными в горизонтальной плоскости с шагом по углу Д0 = 1° в пределах диаграммы направ­ ленности по уровню 0,1 —Д0, при Д, =40°. Объект представлялся

точечным излучателем, расположенным в той же плоскости, что и помеха.

Коэффициенты взаимной корреляции сигналов на выходах фази­

ными элементами в ФАР, равного d \к- /|.

Множественные коэффициенты регрессии можно представить в виде