WWW.KNIGI.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 18 | 19 || 21 | 22 |   ...   | 28 |

«Методы слепой обработки сигналов и их приложения в системах радиотехники и связи Москва Радио и связь 2003 УДК 621.396 Горячкин О.В. Методы слепой обработки сигналов и ...»

-- [ Страница 20 ] --

Теперь мы можем записать полное выражение для сигнала РСА с учетом влияния атмосферы:

Регулярный коэффициент преломления атмосферы имеет высотное распределение, поэтому запишем соотношения связывающие высоту с переменной интегрирования (6.31).

Пренебрегая влиянием изменения коэффициента преломления, за счет изменения высоты полета РСА на интервале съемки получим следующее выражение для времени распространения сигнала:

где: H - высота полета, F p (•) - функция, связывающая время распространения в неоднородной среде, с пройденным волной расстоянием.

Рассмотрим теперь более подробно выражение (6.27). Подставляя в (6.27) (6.34), а также (6.17), (6.18), после некоторых преобразований получим:

В этом выражении от радиолокационных координат зависит только коэффициент, определяющий масштаб фазовых искажений. Данный параметр определяется следующим выражением:

Из данного выражения видно, что вариации наклонной дальности, вызванные изменением радиолокационных координат, для больших значений RH - практически не оказывают влияние на ядро искажающего функционала. Поэтому выражение для ядра искажающего сигнала можно записать в следующем виде:

Теперь рассмотрим регулярную структуру фазовой функции РСА с учетом влияния регулярной атмосферы. Для этого разложим в ряд Тейлора функцию (6.34) по степеням kT ограничившись, как обычно [77], двумя членами ряда. Дифференцируя функционал (6.34), получим первую производную траекторной фазы в виде:

где: (, ) - скалярное произведение.

Вторая производная:

Используя (6.14), получим следующее разложение траекторной фазы:

Без потери общности, для космических РСА можно рассмотреть модель равномерного движения. Этот случай описывают следующие соотношения:

Для модели равномерного движения:

Из (6.40), (6.41) следует, что регулярная часть коэффициента преломления атмосферы влияет на характеристики ПВС РСА бокового обзора, аналогично влиянию траекторных ошибок, и может быть описан параметрической моделью.

Для оценки флюктуаций атмосферы необходимо знать статистические характеристики пространственных флюктуаций коэффициента преломления, который является функцией трех пространственных координат.

В первом приближении можно считать [98], что поле коэффициента преломления статистически однородно и изотропно.

Флуктуации времени распространения сигнала в атмосфере (kT,, ), вызванные относительным движением РСА и атмосферных неоднородностей влияют на разрешающую способность РСА в сечении азимута и также искажают геометрию РЛИ.

Далее мы рассмотрим статистические свойства данных флуктуаций, или, что эквивалентно, флуктуаций траекторной фазы (kT,, ) 0 рассматривая их как нестационарный случайный процесс.

Корреляционная функция флюктуаций тропосферы может быть описана моделью Буккера – Гордона, [118]:

где: tr (h ) = n l 3, C n (h ) - структурная постоянная показателя преломления тропосферы, взятая далее в приземном слое ([119]), l 0 внешний масштаб турбулентности (обычно 50-100м [93,118]).

Флюктуации ионосферы характеризуются пространственной корреляционной функцией флюктуаций электронной плотности, и может быть аппроксимирована в следующем виде [93]:

где: e (h ) = e (h ) - с.к.о. флюктуаций электронной плотности, - электронная концентрация в ионосфере, = (0.1...2.5) 10 2, 0 h ) масштаб неоднородностей в ионосфере (200-5000м [93,118,120]).

Определим статистические характеристики флюктуаций времени прихода электромагнитной волны. Очевидно, что M{ (kT,, )} = 0. Тогда корреляционная функция флюктуаций времени прихода имеет вид:

В этом выражении BФ (kT, mT, 1, 2, 1, 2, r1, r2 ) - корреляционная функция флюктуаций коэффициента преломления, которую, с учетом (6.42), (6.43), можно записать в виде:

Найти аналитические выражения соответствующих характеристик в общем виде достаточно затруднительно, особенно для модели произвольного движения. Для космических РСА, при соответствующем выборе СКРСА, можно рассмотреть модель равномерного движения.

На Рис.6.6 показано рассчитанное по формуле (6.45) среднеквадратическое отклонение фазы траекторного сигнала РСА, в зависимости от длины волны несущего колебания.

В расчетах использована параболически-экспоненциальная модель распределения электронной плотности по высоте [118].

Из данных расчетов следует, что оптимальными частотными диапазонами работы космических РСА являются X,C,S,L диапазоны (=3...25см). Влияние фазовых искажений в этих диапазонах несущественно (обычно допускается фазовые флюктуации, не превосходящие 20... угл. град., см. [93]).

В частотных диапазонах выше данной области частот (3см) - существенно влияние флюктуаций тропосферы, а ниже (25см) - ионосферы. Фазовые флюктуации возрастают с увеличением высоты полета и угла визирования поверхности. Эти расчеты подтверждают известные данные, ранее опубликованные в [38,110,116,119].

Рис.6.6. С.к.о. фазовых флуктуаций, [град], в зависимости от длины волны РСА, [м], при H=500км, Однако энергетических характеристик фазовых флюктуаций недостаточно, чтобы оценить влияние атмосферы на характеристики космических РСА и возможности компенсации этих эффектов при обработке.

Поэтому рассмотрим двумерные характеристики фазовых флуктуаций в плоскостях (, ) и (kT, ). Для нас важно то, что скорость флуктуаций траекторной фазы в плоскости (kT, ) описывает флуктуации фазы системной функции радиолокационного канала, а сечение в плоскости (, ) показывает скорость изменения самой системной функции, т.е. описывает пространственную область коэффициента отражения, где системная функция стационарна.



На Рис.6.7 показаны соответствующие двумерные нормированные корреляционные функции траекторных флуктуаций. Конфигурацию областей корреляции фазы, показанные на Рис.6.7, можно определить, рассматривая соотношения, между соответствующими пространственными интервалами корреляции, показанными на Рис.6.8.

На этих рисунках x – интервал корреляции флуктуаций траекторной фазы на интервале синтеза апертуры РСА, y – интервал корреляции флуктуаций траекторной фазы между точками отражающей поверхности вдоль траектории полета; r - интервал корреляции флуктуаций траекторной фазы между точками отражающей поверхности перпендикулярно траектории полета, вдоль вектора наклонной дальности.

Характерная особенность представленных на Рис.6.8 результатов это существенное различие конфигурации зон коррелированности фазовых флуктуаций в высокочастотной и низкочастотной частях спектра и наличие некоторой промежуточной зоны в диапазоне длин волн около 5… см.

Рис. 6.7. Двумерная нормированная корреляционная функция траекторных флуктуаций в плоскости V,0.5c - слева, kTV,0.5c - справа, при Другая особенность, это резкое увеличение скорости флуктуаций траекторной фазы (уменьшение x ) и одновременно не менее резкое увеличение площади зоны корреляции траекторной фазы на отражающей поверхности y r в низкочастотных диапазонах.

Данные особенности связаны с преимущественным влиянием тропосферы в коротковолновой части и ионосферы в длинноволновой.

Графики а), б), г), ж) на Рис.6.8 иллюстрируют изменение пространственных интервалов корреляции при уменьшении высоты полета с до 200 км. При этом интервал корреляции x снижается, но одновременно растет площадь зоны коррелированности y r.

Графики в), д), ж) на Рис.6.8 иллюстрируют изменение пространственных интервалов корреляции при изменении масштаба турбулентности ионосферы, графики ж), з) изменение масштаба турбулентности тропосферы. При этом интервал корреляции r наиболее резко возрастает при увеличении масштаба турбулентности ионосферы в длинноволновой части рассматриваемого диапазона. Заметим, что площадь зоны коррелированности y r существенно уменьшается в коротковолновой области и практически независит от параметров атмосферы.

Влияние значения максимальной концентрации электронов в ионосфере иллюстрируется графиками ж), и) на Рис.6.8, и сводится к сдвигу промежуточной зоны в сторону низких частот при уменьшении электронной концентрации.

Подведем некоторые итоги анализа статистических характеристик флуктуаций траекторной фазы РСА, возникающих вследствие влияния атмосферы Земли.

В диапазонах P, UHF, VHF дисперсия флуктуаций фазы значительно превышает допустимый уровень, при этом резко возрастает скорость флуктуаций фазы, что одновременно с ростом интервала синтезирования апертуры антенны РСА создает большие проблемы при разработке методов компенсации данных искажений.

Некоторым утешением для разработчиков алгоритмов СОС должно быть существенное увеличение площади зоны корреляции траекторной фазы на отражающей поверхности y r, что увеличивает зону фокусировки на радиоголограмме РСА.

В верхней части X и в Ku и K диапазонах дисперсия флуктуаций фазы превышает допустимый уровень, при этом резко снижается площадь зоны фокусировки, однако скорость флуктуаций фазы снижается, что одновременно с уменьшением интервала синтезирования апертуры антенны РСА существенно снижает влияние рассматриваемых искажений на разрешающую способность РСА по азимуту.

Рис.6.8. Пространственный интервал корреляции, [км], при 0 =2000м, г) H=350км, д) H=200км, 0 =3000м, ж) H=200км, H=200км, 0 =1000м, з) H=200км, l 0 =50м, и) H=200км, e =1011.

АУ П ФД УО

Рис.6.9. Структурная схема сквозного канала РСА. ЗГ - задающий генератор, ФИ - формирователь зондирующих импульсов, М - модулятор, УМ - усилитель мощности, АУ - антенное устройство, П - линейный приемник, ФД - фазовый детектор, АЦП - аналогово-цифровой преобразователь, УО - устройство Помимо искажений сигнала, связанных со средой распространения искажения сигнала могут возникать в аппаратурном тракте.

Укрупненная структурная схема сквозного канала РСА с учетом аппаратурного тракта показана на Рис.6.9.

Наиболее опасные для РСА фазовые искажения ПВС РСА могут появиться в приемо-передающем тракте вследствие изменения характеристик блоков РСА в процессе отработки или эксплуатации.

В случае работы РСА в составе космического аппарата проблема компенсации данных искажений при обработке радиолокационной информации может стать весьма актуальной. Помимо этих причин, как уже указывалось выше, данные искажения вполне могут оказаться характерной особенностью сверхширокополосных систем.

Рассмотрим далее последствия, к которым приводят рассмотренные в данном разделе факторы, для РСА, работающих в длинноволновых диапазонов.

6.4. Оценка степени деградации характеристик радиолокационных изображений трансионосферных РСА, вследствие атмосферных эффектов На основе анализа эффектов распространения сигнала РСА в атмосфере Земли в предыдущем разделе были получены общие выражения, описывающие отраженный сигнал космической РСА, которые можно записать в виде:

В этом выражении: (, ) - коэффициент отражения подстилающей поверхности; h( j ) - комплексная огибающая зондирующего сигнала;

K ( j ) - описывает рефракцию зондирующего сигнала в регулярной атa мосфере; K h ( j ) - передаточная характеристика аппаратурного тракта;

t (kT, ) - регулярная часть временного запаздывания сигнала в атмосфере; (kT,, ) - флуктуационная компонента временного запаздывания сигнала в турбулентной атмосфере; t, kT - координаты (задержка, номер зондирующего сигнала);, - координаты элемента подстилающей поверхности (азимут, дальность); g A и g R вещественные функции описывающее модуляцию сигнала диаграммой направленности антенны РСА.

Данная модель описывает все основные эффекты, приводящие к искажениям РЛИ вследствие эффектов распространения радиоволн в атмосфере Земли.



Pages:     | 1 |   ...   | 18 | 19 || 21 | 22 |   ...   | 28 |
 

Похожие работы:

«4. В поэме Медный всадник А. С. Пушкин так описывает наводнение XXXV Турнир имени М. В. Ломоносова 30 сентября 2012 года 1824 года, характерное для Санкт-Петербурга: Конкурс по астрономии и наукам о Земле Из предложенных 7 заданий рекомендуется выбрать самые интересные Нева вздувалась и ревела, (1–2 задания для 8 класса и младше, 2–3 для 9–11 классов). Перечень Котлом клокоча и клубясь, вопросов в каждом задании можно использовать как план единого ответа, И вдруг, как зверь остервенясь, а можно...»

«РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ по дисциплине НАУКИ О ЗЕМЛЕ Для студентов I курса Направление подготовки 020400.62 Биология Профиль: Биоэкология, Ботаника, Общая биология, Физиология человека Квалификация (степень) Бакалавр Форма обучения Очная Обсуждено на заседании кафедры Составители: ботаники 2013 г. к.б.н., доцент Иванова С.А., Протокол № к.б.н., ассистент Зуева Л.В. Заведующий кафедрой С.М. Дементьева Тверь 2013 2. Пояснительная записка Цели дисциплины: Формирование теоретических знаний и...»

«Сохань Ирина Владимировна ТОТАЛИТАРНЫЙ ПРОЕКТ ГАСТРОНОМИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ (НА ПРИМЕРЕ СТАЛИНСКОЙ ЭПОХИ 1920–1930-х годов) Издательство Томского университета 2011 УДК 343.157 ББК 67 С68 Рецензенты: Коробейникова Л.А., д. филос. н., профессор ИИК ТГУ Мамедова Н.М., д. филос. н., профессор каф. философии Моск. Гос.Торгово-экономического ун-та Савчук В.В., д. филос. н., профессор ФсФ СПбГУ Сохань И.В. Тоталитарный проект гастрономической культуры (на С68 примере Сталинской эпохи 1920–1930-х годов). –...»

«АГРОСПРОМ 2010 руководитель проекта: с.В. Шабаев Технический директор: И.Н. Елисеев Коммерческий директор: Д.В. гончаров Технический редактор: И.с. Шабаев Дизайн обложки и верстка: Е.А. сашина Корректура: о.П. Пуля Отдел реализации: Тел.: (495) 730-48-30, 730-47-30 Факс: (495) 730-48-28, 730-48-29 E-mail: agrosprom@mail.ru agrosprom@list.ru Фролов А.Н. Производство мяса бройлеров. Практическое руководство. – М.: АгросПроМ, 2010. – 128 с: ил. В рационе современного человека одним из важнейших...»






 
© 2013 www.knigi.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

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.