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)


Обычно разрешение осуществляется тогда, когда обнаружение уверенное, т.е.

(4.2)

сигнал/шум - велико, значит, шумом на выходе можно пренебречь. И при оптимальной фильтрации сигнальная функ­ция приемника:

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.