Полунатурное моделирование широкополосных радиолокационных сигналов для испытаний радиолокаторов с синтезированной апертурой
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
ем в РБО (рис 1).
Рис. 1. Принцип синтеза апертуры в РСА
В момент времени t1 приходит первый, отраженный от цели импульс, в tNпоследний. В течение этого времени антенна перемещается в пространстве нарасстояние Ls, которое называют длиной синтезированной апертуры (равнаразрешающей способности РБО).
Синтезирование апертуры основано на том, что каждый k-й отражённый радиоимпульс в этой пачке получает задержку?(tk)=2R(tk)/c, фазовый сдвиг несущего колебания ?(tk)=4?R(tk)/? и некоторыйамплитудный коэффициент, индуцированный диаграммой направленности(ДН) антенны. Это позволяет построить радиолокационное изображение снимаемого участка земной поверхности, выделяя из всего принятого суммарного сигнала отражения зондирующего импульса от отдельных элементов поверхности и измеряя их мощность.
1.2Принцип полунатурного моделирования зондирующих и отражённых сигналов
Аппаратно-программный синтез эхо-сигнала по данным записанного зондирующего сигнала или его модели производится по следующему принципу.
Процесс радиолокационной съёмки до получения первичного комплексного РЛИ, описываемый формулой:
,(3)
где - двумерная импульсная характеристика, описывающая РСА как линейную систему, а , где - удельная эффективная площадь рассеяния (ЭПР) элемента снимаемой поверхности, - сдвиг начальной фазы отражённого сигнала, можно представить в виде двух последовательно выполняемых процессов:
) формирование отражённого сигнала, являющегося векторной суперпозицией отражений ЗС от элементов снимаемой поверхности;
) двумерное сжатие ЦРГ и его преобразование в первичное КРЛИ [4, 5]. Соответственно, входящую в (3) импульсную характеристику РСА можно представить в виде
,(4)
где двумерная импульсная характеристика описывает процесс преобразования поля комплексного коэффициента рассеяния в радиоголограмму, - процесс синтеза первичного РЛИ.
Если тестовый участок описывается двумерным полем коэффициента рассеяния , то для имитации отражённого сигнала в проверяемом режиме съёмки с учётом заданных параметров движения носителя требуется синтезировать на выходе УИРС эхо-сигнал вида
.(5)
В свою очередь, формирование эхо-сигнала от снимаемого участка является результатом трёх процессов:
) генерация зондирующего сигнала, который является последовательностью модулированных импульсов , где время - аргумент комплексной функции, описывающей закон внутриимпульсной модуляции зондирующего и отражённого сигналов, время - задержка начала зондирующего импульса от начала сеанса съёмки;
) отражение зондирующего сигнала от каждого элемента снимаемой фигуры с комплексным коэффициентом рассеяния ;
) формирование эхо-сигнала как суперпозиции элементарных отражённых сигналов с учётом суммарных задержек распространения зондирующего и отраженного сигналов на линиях вниз и вверх.
Если в выражении для условий реального полёта выполнить замены переменных:, , где - изменение наклонной дальности до элементарной цели, дающее изменение задержки отражённого сигнала , - скорость распространения радиоволн, - скорость движения подспутниковой точки по трассе, - координата подспутниковой точки на земле в момент полёта , то огибающая зондирующего сигнала может быть представлена как функция от тех же пространственных координат , которые являются аргументами всех функций, входящих в (3), (4): . Тогда входящую в (5) импульсную характеристику, описывающую формирование эхо-сигнала, можно представить в виде
,(4)
где описывает формирование суперпозиции парциальных отражённых импульсов с учётом движения носителя по орбите. Таким образом, комплекс УИРС - СФИД в составе стенда ПНМ должен выполнять преобразование зондирующего сигнала, описываемого огибающей , в эхо-сигнал путём вычисления его свёртки с импульсной характеристикой . Для наиболее простых режимов съёмки и синтеза преобразование допускает разделение переменных и является по координате тождественным, а по координате - операцией, обратной сжатию по азимуту.
Двумерную импульсную характеристику УИРС удобно представить в форме матрицы, количество строк которой совпадает с количеством зондирующих импульсов в сеансе, а каждая строка содержит импульсную характеристику, с которой должна сворачиваться комплексная огибающая импульса зондирующего сигнала для получения огибающей соответствующего импульса эхо-сигнала. В зависимости от возможностей аппаратной реализации УИРС и СФИД, свёртка вычисляется в режиме предварительной подготовки данных или в режиме реального времени.
Учитывая применение в УИРС высокоскоростных АЦП и ЦАП, позволяющих выполнять цифровую запись и воспроизведение сигналов в полосе промежуточных частот, следует отметить, что завершающей операцией подготовки исходных данных для синтеза эхо-сигнала является пересчёт данных комплексного видеосигнала в массив одномерных отсчётов сигнала промежуточной частоты. Обратная операция (цифровое преобразование Гильберта для получения данных в комплексной форме [6]) с необходимым преобразованием частоты выборок выполняется над данными записанного на промежуточной частоте зондирующего сигнала.
Таким образом, подготовка исходных данных УИРС для проведения измерений радиометрических характеристик включает:
) предварительное формирование тестового поля удельной ЭПР с изложенными выше характеристи?/p>