Полунатурное моделирование широкополосных радиолокационных сигналов для испытаний радиолокаторов с синтезированной апертурой
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
истему РСА,
) взаимным движением РЛС и объекта, которое является звеном процесса съёмки и участвует в формировании функции отклика.
Задачей составления методик испытаний аппаратуры РСА является формулировка такого определения функции отклика, чтобы последняя, в отличие от общего случая съёмки, являлась бы однозначной характеристикой испытываемой аппаратуры и соответствовала бы некоторому частному случаю преобразования зондирующих сигналов в отражённые, которое можно аппаратно реализовать на стенде или полигоне. При этом определение испытательной функции отклика должно иметь такой вид, чтобы по её характеристикам, при условии подстановки параметров движения для реальных условий съёмки в каком-либо режиме, можно было рассчитать вид функции отклика на ОТЦ и пространственное разрешение РСА в этом режиме съёмки.
При наземных испытаниях простейшим способом формирования управляющего воздействия, подобного ОТЦ, на аппаратуру РСА или её фрагмент является подача зондирующего сигнала на вход приёмника через шлейф. Такой закон преобразования соответствует отсутствию взаимного движения РЛС и объекта, т.е. вырожденному случаю. Однако, если рассматривать отдельно фазовую составляющую преобразования и не учитывать реальное значение задержки, можно считать такое преобразование соответствующим предельному случаю прямолинейного движения РЛС относительно ОТЦ, находящейся на траверсе середины отрезка синтезирования, на таком расстоянии, чтобы ОТЦ находилась в дальней зоне синтезированной апертуры. В реальных условиях съёмки условие дальней зоны никогда не выполняется, поэтому алгоритм сжатия по азимуту (гармонический анализ) содержит операцию фокусировки - умножения ЦРГ на матрицу квадратичных фазовых коэффициентов. В случае дальней зоны фокусировка не требуется. В остальной части алгоритм синтеза изображения для наземных испытаний не отличается от штатного. Получаемое таким способом радиолокационное изображение имитированной ОТЦ принято называть аппаратной функцией отклика (АФО). Вид АФО однозначно определяется характеристиками испытываемой аппаратуры, законом формирования зондирующих импульсов и длиной тестового сеанса съёмки. Отличием АФО от функции отклика на ОТЦ в реальных условиях съёмки является угловая, а не линейная, размерность по азимуту.
На рис. 13 представлена экспериментальная ЦРГ одиночной точечной цели, полученная на стенде ПНМ при испытаниях макета космического РСА высокого разрешения ЭЛСАР с модуляцией зондирующего сигнала М-последовательностью. ЦРГ представлена в форме матрицы: в каждую строку записаны отсчёты входного сигнала, соответствующие одному импульсу; количество строк соответствует количеству импульсов в сеансе.
Рис. 13. Экспериментальная ЦРГ одиночной точечной цели
В результате обработки ЦРГ средствами ПОстенда ПНМ получены сечения функции отклика по дальности и азимуту (рис. 14) для оценки пространственного разрешения космического РСА методом импульсного отклика. На рис. 14 в увеличенном масштабе представлена окрестность главного максимума ФО. Размерность горизонтальной шкалы - отсчёты РЛИ. По вертикали отложено нормированное значение ФО (максимум принят за 1).
а) дальность
б) азимут
Рис. 14. Графики сечений окрестности максимума ФО по дальности и азимуту для экспериментальной ЦРГ
Входное воздействие при наземных испытаниях моделируется путём создания единственного канала прохождения сигнала между выходом передатчика и входом приёмника БРЛК или отдельного участка его приёмо-передающего тракта. Такой искусственный канал замыкания сигнала называется шлейфом, он может быть реализован с помощью цепи, содержащей коаксиальные кабели, аттенюаторы, измерительную антенну. Примеры шлейфов, имитирующих входное воздействие на испытываемые фрагменты БРЛК, иллюстрируются структурной схемой на рисунке 15. Стрелкой (1) на рисунке 15 условно обозначено математическое моделирование радиоголограммы.
Для анализа результатов полунатурного моделирования проводится их сравнение с результатами математического моделирования радиоголограмм с изменением параметров, оказывающих потенциальное влияние на вид АФО. Математическая модель состоит из трёх основных структурных элементов:
) программа обработки изображения;
) программа формирования идеальной ЦРГ, используемой в качестве входных данных при тестировании программы обработки изображения и в качестве эталона для анализа качества экспериментальных результатов;
) программа имитации внешних воздействий, таких как закон изменения фазы траекторного сигнала, аддитивный шум, неравномерность комплексного коэффициента передачи тракта.
Рис. 15. Структурная схема стенда полунатурного моделирования
Для моделирования ОТЦ, находящейся также в дальней зоне, но не на траверсе, имеется возможность подачи на вход приёмника серии ЗИ с линейным в течение сеанса законом изменения фазы. Для этого в приёмном тракте перенос сигнала с несущей частоты на промежуточную осуществляется с отстройкой частоты гетеродина, подаваемого от отдельного опорного генератора, от частоты гетеродина в передающем тракте. Достигаемая этим способом отстройка центральной частоты приёма подбирается такой величины, чтобы за время сеанса изменение разности фаз принимаемого и передаваемого сигналов составило заданное число периодов, равное расчётному