WWW.KNIGI.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     | 1 |   ...   | 19 | 20 || 22 | 23 |   ...   | 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 21 ] --

В частности, искажения, возникающие вследствие распространения через атмосферу Земли широкополосных сигналов, описываются передаточной функцией K a ( j ). При этом учитываются как искажения, вызванные частотной зависимостью коэффициента преломления ионосферы, так и поляризационная дисперсия, возникающая вследствие эффекта Фарадея.

Вопросы, связанные с влиянием данного эффекта и модели передаточной функции достаточно полно рассмотрены в [30,93,110,116,121,115].

В результате рефракции в ионосфере, искажается форма зондирующего импульса РСА и соответственно ухудшается разрешающая способность РСА в сечении дальности, возникают геометрические искажения РЛИ.

Флуктуации времени распространения сигнала в атмосфере (kT,, ), вызванные относительным движением РСА и атмосферных неоднородностей влияют на разрешающую способность РСА в сечении азимута (см. [37,93,110, 115,116,121,122]).

В данном разделе мы рассмотрим масштабы этих эффектов, проведя соответствующие численные расчеты.

Влияние дисперсионных искажений в среде распространения на разрешение по дальности РСА, использующих широкополосные сигналы, проявляется в том, что форма отраженного импульса отличается от ожидаемой.

Поэтому при оптимальном приеме такого сигнала на выходе согласованного фильтра происходит увеличение длительности свёртки, которая определяет разрешение по дальности. Для оценки разрешающей способности РСА по дальности при наличии дисперсионных искажений воспользуемся результатами работы [32].

При излучении линейно поляризованного сигнала с полосой частот f длительность свёртки принимаемого и излученного сигналов определяется формулой:

где: ' и " – коэффициенты поляризационной и фазовой дисперсии соответственно. Длительность характеризует временную протяжённость двух гауссовских импульсов, сдвинутых по времени на 2'.

Под поляризационной дисперсией понимается зависимость от частоты угла фарадеевского вращения плоскости поляризации, а под фазовой – зависимость от частоты фазового набега в ионосфере. Коэффициенты ' и ", являющиеся первой и второй производными по частоте от В диапазоне частот 1ГГц…100МГц при распространении через весь слой ионосферы под углами с вертикалью 50…60 для ' и " в соответствии с [32] справедливы следующие формулы:

где: fН = Н/2 =1.4106 Гц – гиромагнитная частота электронов в магнитном поле Земли; – угол между направлением распространения волны и направлением магнитного поля Земли, 0…90; f – частота излучаемого сигнала, Гц; T – интегральное содержание электронов в столбе сечением один квадратный метр, м-2.

Подставляя (6.48) в (6.47), получаем выражение для расчёта разрешающей способности по дальности РСА космического базирования с учётом влияния ионосферы:

На Рис.6.10 – Рис.6.13. показаны зависимости разрешающей способности РСА по дальности от полосы частот для различных длин волн, углов визирования поверхности. Для расчёта использованы профили электронной концентрации зимнего и летнего сезонов, для минимальной (ночь) и максимальной (день) солнечной активности взятые в [123]. На Рис.6.14 показана зависимость разрешающей способности по дальности от полосы частот для различных углов.

Из этих графиков видно, что ограничивающее влияние дисперсионных искажений, вызванных в основном ионосферой, проявляется в дециметровом диапазоне и резко возрастает в метровом диапазоне. В зависимости от состояния атмосферы и параметров орбиты КА существует оптимальное значение полосы частот, а следовательно и разрешающей способности РСА.

Рис.6.10. Разрешение РСА по дальности для различной длины волны («зимняя ночь», Н = 1000 км, угол визирования 30 градусов).

Рис.6.11. Разрешение РСА по дальности для различной длины волны («летний день», Н = 1000 км, угол визирования 30 градусов).

Рис.6.12. Разрешение РСА по дальности при различных углах визирования Рис.6.13. Разрешение РСА по дальности при различных углах визирования Рис.6.14. Разрешение РСА по дальности при различных углах гамма («летний день», Н = 1000 км, = 1,8м, угол визирования 30 градусов).

Важную роль в оценке разрешающей способности по азимуту РСА, играет интервал корреляции флуктуаций траекторной фазы на интервале синтеза апертуры РСА. Как показано в предыдущем разделе, характерная особенность данного параметра - это резкое увеличение скорости флуктуаций траекторной фазы в низкочастотных диапазонах. Это связано с преимущественным влиянием ионосферы.

Рассмотрим модель изображения РСА в предположении, что оценка искаженного рефракцией в атмосфере зондирующего сигнала проведена на первом этапе обработки с использованием, например алгоритмов [124,115], и известна с достаточной точностью.

Предположим также, что нам известна функция запаздывания сигнала t (kT, ). Это означает, что мы имеем не только достаточно точную модель движения РСА, но и адекватную модель регулярной атмосферы.

Перепишем (6.46) в виде:

В этом случае модель комплексного искаженного изображения РСА можно представить в виде:

Деградацию изображения традиционно можно описать шириной главного лепестка функции неопределенности РСА (изображение точечного отражателя). Однако в условиях больших значений флуктуаций траекторной фазы (kT,, ) = 0 (kT,, ) главный лепесток рассыпается, и для характеристики пространственного разрешения удобно принять распределение энергии точечного отражателя на изображении [37].

Рассмотрим дисперсию функции неопределенности (12):

Пусть известна двумерная характеристическая функция фазовых флуктуаций (v1, v2, t1, t 2 ), тогда:



В рамках гауссовской модели флуктуаций времени прихода волны (6.55) можно представить в виде:

Будем оценивать пространственное разрешение РСА в сечении азимутальной координаты как:

Пренебрегая нестационарностью флуктуаций траекторной фазы на интервале синтеза апертуры, для прямоугольной огибающей зондирующего сигнала, получим (6.54) в виде:

Анализируя данное выражение, можно сделать вывод, о том, что разрешающая способность (6.58) определяется эффективным интервалом когерентности T, который, в свою очередь, определяется формулой вида:

Тогда пространственное разрешение для модели равномерного движения КА можно определить, как:

На Рис.2 - Рис.5 показаны результаты расчетов азимутального разрешения космической РСА при следующих параметрах атмосферы:

C n (0) = 9 10 8, l 0 =100м, = 2.5 10 2, 0 =1000м, деструктивного влияния атмосферы: 20м, 10м, 3м, соответственно.

Анализируя результаты расчетов, заметим, что влияние атмосферы на разрешающую способность по азимутальной координате начинает сказываться уже, начиная с 10см, и существенно возрастает с 23см.

В длинноволновом диапазоне (70см) деградация РЛИ в пространственном разрешении при возмущенной ионосфере может достигать 2-х порядков.

Причем в этом диапазоне разрешающая способность практически не зависит от разрешающей способности без учета деструктивного влияния атмосферы и определяется преимущественно эффективным интервалом когерентности, который в свою очередь определяется исключительно параметрами атмосферы.

Степень деградации растет с увеличением высоты полета, и особенно с увеличением турбулентности ионосферы.

На разрешающую способность по азимуту в коротковолновых диапазонах (3см), атмосфера влияния практически не оказывает.

Влияние атмосферы на РСА, работающих в (P, UHF, VHF) приводит к существенному снижению их разрешающей способности.

Эффект Фарадеевского вращения плоскости поляризации в ионосфере Земли приводит не только к поляризационной дисперсии широкополосных зондирующих сигналов РСА, но и к искажению информации поляриметрических РСА, т.е. РСА получающих изображения одновременно на нескольких линейных поляризациях.

Рис.6.15. Разрешение РСА по азимуту («летняя ночь», Н = 200 км).

Рис.6.16. Разрешение РСА по азимуту («летняя ночь», Н = 1000 км).

Рис.6.17. Разрешение РСА по азимуту («летний день», Н = 1000 км, Рис.6.18. Разрешение РСА по азимуту («летний день», Н = 1000 км, Ионосферная плазма в геомагнитном поле обладает анизотропными свойствами. Линейно-поляризованная волна при распространении в ней, расщепляется на две компоненты, которые имеют разную скорость распространения. В результате изменения фазы между этими компонентами плоскость поляризации электромагнитной волны вдоль трассы распространения, непрерывно меняется. Величина угла вращения зависит от состояния ионосферы и геомагнитной широты, поэтому ее трудно прогнозировать.

Оценки влияния Фарадеевского вращения плоскости поляризации в ионосфере при радиометрических измерениях из космоса [110,121] показали, что его влияние будет значительно проявляться при 30 см и резко усиливаться при увеличении длины электромагнитной волны.

В [110] получены приближенные выражения для значения угла вращения плоскости поляризации ( ) на трассе распространения КА - поверхность Земли в предположении отсутствия рефракции, для двух случаев, когда круговая орбита КА проходит по магнитному экватору и когда круговая орбита КА совпадает с земным магнитным меридианом.

Расчеты проведенные по этим формулам показывают, что угол поворота плоскости поляризации электромагнитной волны может флуктуировать в широких пределах. Например в первом случае для длины волны 1.8м, угла визирования 30° и минимальной солнечной активности меняется от 6° до 25°, при изменении высоты орбиты от 300км до 1000км.

Во втором случае при длине волны 1.8м, угле визирования 30°, максимальной солнечной активности на средних широтах меняется от 100° до 500°, при изменении высоты орбиты от 300км до 1000км. При этом даже при снижении длины волны РСА до 0.7м, меняется от 30° до 100° в зависимости от широты, при высоте полета КА 1000км.

Т.о. образом при освоении новых частотных диапазонов космических РСА, прежде всего P и VHF, а также достижения высокой разрешающей способности возникает проблема компенсации непредсказуемых изменений ИХ двумерного радиолокационного канала.

В следующих разделах мы рассмотрим возможности преодоления этих трудностей, используя методы СОС.

6.5. Слепая оценка дифракционных искажений зондирующего сигнала РЛС при отражении от пространственнораспределенной цели конечной протяженности.

В предыдущем разделе мы показали, насколько масштабны могут быть искажения широкополосных сигналов РСА при распространении через атмосферу Земли. Подобная проблема характерна и для сверхширокополосных РЛС наземного базирования при локации космических объектов, а также обычных (тропосферных) РЛС использующих сверхширокополосные сигналы. В данном разделе мы рассматриваем случай, когда модель искажений сигнала РЛС, отраженного от протяженной цели, описывается выражением (1.13).

Если зондирующий сигнал h(t ) не искажается в процессе распространения, то на выходе согласованного с ним фильтра мы имеем сигнал z (t ), модуль которого, является оценкой модуля коэффициента рассеяния лоцируемого объекта. При этом чем ближе АКФ зондирующего сигнала к -функции, тем более детальную информацию об объекте мы получаем.

Если при распространении искажения зондирующего сигнала велики, то соответственно мы имеем искажения пространственной сигнатуры цели.

Применение слепой идентификации в данном случае позволяет оценить искаженный зондирующий сигнал РЛС непосредственно по наблюдаемым сигналам. В случае использования методов статистической идентификации для слепой оценки «реального» зондирующего сигнала, нам необходимо несколько реализаций наблюдаемых сигналов. После соответствующего накопления статистики мы можем вернуться к первому принятому сигналу и, настроив параметры фильтра в соответствии с полученной информацией, осуществить оптимальный прием этого и последующих импульсов.

Поскольку при этом нам не требуется знания «истинного» зондирующего сигнала, такое устройство далее мы будем называть «слепым»



Pages:     | 1 |   ...   | 19 | 20 || 22 | 23 |   ...   | 28 |
 

Похожие работы:

«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...»

«ПЯТЬ НЕРЕШЕННЫХ ПРОБЛЕМ НАУКИ Рисунки Сидни Харриса Уиггинс А., Уинн Ч. THE FIVE BIGGEST UNSOLVED PROBLEMS IN SCIENCE ARTHUR W. WIGGINS CHARLES M. WYNN With Cartoon Commentary by Sidney Harris John Wiley & Sons, Inc. Книга рассказывает о крупнейших проблемах астрономии, физики, химии, биологии и геологии, над которыми сейчас работают ученые. Авторы рассматривают открытия, приведшие к этим проблемам, знакомят с работой по их решению, обсуждают новые теории, в том числе теории струн, хаоса,...»

«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). –...»






 
© 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.