Лекция 4
4 РАЗРЕШЕНИЕ И ТОЧНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЯ
РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ
I.
Одним из важных тактико-технических параметров РАС является её разрешающая
способность. Разрешающая способность
- это способность радиолокационной станции по выходному сигналу приемного
устройства РЛС различать две и более целей.
В
выходном сигнале приемника РЛС содержится информация как о координатах, так и
о скорости целей. Значит, разрешение целей может проводиться по дальности (т.е.
соответственно по времени запаздывания отраженных сигналов), по угловым
координатам (т.е. по различным углам прихода отраженных сигналов), по
радиальным скоростям (т.е. по различным доплеровским смещениям частоты
отраженного сигнала). Чаще все на практике рассматривается разрешение двух целей,
что проще анализировать и теоретически. Обычно задача разрешения сигналов
решается одновременно с задачей их обнаружения. И естественно, что разрешение
тем лучше, чем больше отношение сигнала к шуму.
Количественно
разрешающая способность определяется минимальной разницей в параметрах
сигналов, отраженных от двух целей, когда можно уверенно определить эти цели и
измерить их координаты.
На
разрешение очень сильно влияет форма разрешаемых сигналов (в частности, их
протяженность-ширина- по параметру разрешения). Чем уже разрешаемые сигналы по
этому параметру, тем ближе друг к
другу они могут располагаться при условии их надежного разрешения, тем лучше их
разрешающая способность. Параметрами разрешения могут быть время прихода
сигналов, их несущая частота или направление прихода. При одной и той же
разнице в параметрах разрешения лучше разделяются более узкие сигналы. Поэтому
лучшая разрешающая способность по дальности будет при использовании импульсов
малой длительности, разрешающая способность по скорости - при использовании
сигналов с более узким спектром, а по угловым координатам - в случае применения
приемных антенн с узкими диаграммами направленности.
При
оптимальной фильтрации сигналов разрешающая способность обусловленная 1) отношением сигнал/шум и шириной
сигналов, -есть предельно достижимая и называется потенциальной разрешающей способностью. Но на практике сигнал
всегда дополнительно расширяется по параметру расширения, а это значит, что
реальная разрешающая способность всегда хуже потенциальной. Причины расширения
сигналов: I) узкая полоса пропускания
приемного устройства (по сравнению с оптимальной); 2) конечные размеры пятна ЭЛТ индикатора; 3) дискретность съема данных при сопряжении
станции с ЭВМ. В количественном отношении
все вышеперечисленные ухудшения могут быть определены для конкретных схем приемника и индикатора.
I. Оценка
потенциальной разрешающей способности по ширине выходного сигнала.
(4.1) (4.2)
Обычно
разрешение осуществляется тогда, когда обнаружение уверенное, т.е.
где Т - время наблюдения сигнала;
Uc(t,w), Uc(t-t;w+Dw) - принимаемый и опорный сигналы, отличающиеся друг
от друга на сдвиги по времени и частоте.
При t=0
и Dw=0 S(t, w)=Ec - энергии сигнала, т.е. S(t, w)=q*K0(t,Dw)
где
- называется нормированной по энергии смешанной автокорреляционной функцией входного сигнала.
Согласно критерию разрешения Релея (в оптике) считаем, что двугорбая кривая допускает уверенное разрешение, а одногорбая - нет.
Наименьший допустимый сдвиг сигналов по параметру i разрешения должен быть равен ширине сигнала на уровне 0,5 от максимума. А т.к. выходной сигнал - это автокорреляционная функция входного, то чтобы вычислить потенциальную разрешающую способность по параметру i нужно, по заданному входному сигналу определить автокорреляционную функцию. И вычислить её ширину на уровне 0,5 - это и есть оценка потенциальной разрешающей способности.