CC BY
106
УДК 621.396.96:621.391.26
ЕЮ. БУЛАНКИНА
ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИСТЕМ НА ФОНЕ ПАССИВНЫХ ПОМЕХ
На уверенную селекцию движущихся целей (СДЦ) оказывают влияние пассивные помехи, присутствующие в зоне действия радиолокационной системы, такие как, отдельно стоящие объекты (например, водонапорные башни и одиночные деревья), лесные массивы, образования пара и облака различного вида, подстилающие поверхности, особенности ландшафта. Устранение таких помех в системах селекции ведет к появлению так называемых «слепых» скоростей, которые возникают, когда радиальная скорость движущейся цели совпадает с радиальной скоростью пассивной помехи. Таким образом, уровень спектра цели в результате фильтрации системой режекторных фильтров (СРФ) не достигает порогового уровня обнаружения. Наличие «слепых» скоростей снижает эффективность работы системы СДЦ.
Для уменьшения слепых скоростей рекомендуется применять изменение периода повторения зондирующих импульсов. Оценка качества подавления «слепых» скоростей системой СДЦ с вобуляцией периода повторения зондирующих импульсов производится с помощью скоростной характеристики [2]. Однако она не учитывает влияние пассивных помех с различной плотностью распределения вероятности амплитуды и эффективной площадью рассеивания. В настоящей статье для оценки качества работы системы СДЦ с учетом параметров помех используются характеристики: коэффициент подавления пассивной помехи и коэффициент улучшения [1].
1. Коэффициент подавления пассивной помехи КПП определяется как отношение мощности помехи на входе системы режекторных фильтров к мощности помехи на выходе:
Кпп = , (1)
РПВых
где РПВх и РПВых - мощности помехи на входе и выходе.
Коэффициент подавления пассивной помехи фактически не учитывает прохождение сигнала от цели, поэтому при моделировании КПП на вход режекти-рующей системы подается «чистая» помеха с известной плотностью распределения вероятности амплитуды, затем, согласно формуле (1), вычисляется отношение ее мощности к мощности сигнала на выходе режектирующей системы.
КПП зависит непосредственно от подавления сигнала в зонах режекции и, т.е.
от выбранного порядка фильтра и ширины переходной полосы.
Для снижения временных затрат на расчет переходных коэффициентов и времени реакции фильтра его порядок выбирается как можно меньшим. Поэтому основной акцент целесообразно делать на выбор ширины полосы режекции, который может быть обусловлен несколькими причинами:
- фильтрацией заданного спектра помех;
- невозможностью проектирования оконного фильтра с приемлемыми характеристиками и порядком с узкой полосой режекции.
На практике удобно использовать следующее отношение для ширины полосы режекции :
р .
с/Рт =-^0^, (2)
р 2 ■ к 4 К,г!!
где ЕтЫ - минимальная частота диапазона зондирующих частот; к„ - коэффициент ширины полосы режекции, который определяет ширину. Очевидно, что к„ > 1. При к„ = 1 ширина полосы режекции будет равна половине ЕтЫ.
В случае, когда необходимо режектировать только частоты «слепых» скоростей, погрешность измерения которых настолько мала, что ею можно пренебречь, целесообразно выбирать оптимальные значения ширины полосы пропускания и порядка СРФ.
В качестве примера в табл. 1 и 2 приведены результаты моделирования.
Таблица 1
Влияние выбора полосы режекции и порядка СРФ на скоростную характеристику при вобуляции по треугольному закону,
®8тр =10,21МГц, тх=40МГц, N^^=50, кГ8=1
Порядок фильтра ^ББ^ МГц ББ1 Б^, дБ БЄ тах БSmax, дБ ББ ББ, дБ ир, ир,, дБ
16 37.3 1 0 0.9999 0 1 0 1 0
32 45.4 0.8586 1.32 0.8586 1.32 0.8903 1.01 0.9997 0
64 41.07 0.4349 7.23 0.4349 7.23 0.544 5.29 0.597 4.48
128 42.17 0.2682 11.43 0.2682 11.43 0.4142 7.66 0.0026 51.72
256 41.79 0.2132 13.43 0.213 13.43 0.387 8.25 0.0001 77.69
512 41.74 0.2035 13.83 0.2035 13.83 0.391 8.16 =0 115.91
1024 41.78 0.1976 14.08 0.1976 14.08 0.385 8.29 =0 130.95
2048 41.89 0.1936 14.26 0.1936 14.26 0.3693 8.65 =0 150.25
Таблица 2
После нормализации фильтров системы к [0; 1]
Порядок фильтра ^Б51, МГц Б 1 ^ £ бб тах бб max, дБ ББ ББ, дБ ир,
16 51.1 0.8263 1.66 0.5835 4.68 0.686 3.27 0
32 40.81 0.3145 10.05 0.3144 10.05 0.4953 6.1 0
64 41.01 0.3058 10.29 0.3058 10.29 0.4331 7.27 0
128 42.17 0.2676 11.45 0.2676 11.45 0.4138 7.66 0
Поря- док фильтра РББ1, МГц ББ1 ББ1, дБ БSmax БSmax, дБ ББ ББ, дБ ир;,
256 41.79 0.2131 13.43 0.213 13.43 0.387 8.25 0
512 41.74 0.2035 13.83 0.2035 13.83 0.391 8.16 0
1024 41.78 0.1976 14.08 0.1976 14.08 0.385 8.29 0
2048 41.89 0.1936 14.26 0.1936 14.26 0.3693 8.65 0
Можно сказать, что с увеличением частоты зондирующих импульсов КПП уменьшается по симметричному относительно оси абсцисс закону (рис. 1).
Рис.1. Коэффициент подавления пассивной помехи для помехи с РПВх =200 Вт
2. Коэффициент улучшения КУ является показателем качества режек-тирования фильтром СДЦ смеси сигнала от цели и пассивной помехи, который определяется выражением:
Р р
(2)
Р Р
К _ СВых ПВх РПВых РСВх
где РПВх и РПВых
- мощности помехи на входе и выходе; РС
СВх и РСВых
ус-
редненные по всем скоростям целей мощности сигнала и пассивной помехи.
При моделировании генерируются отдельно сигнал от цели как сигнал определенной частоты и «чистая» пассивная помеха с известной плотностью распределения вероятности амплитуды. Оба сигнала пропускаются через ре-жекторный фильтр, определяются соответствующие мощности выходных сигналов и по формуле (2) вычисляется коэффициент улучшения.
На рис. 2 приведена зависимость КУ от зондирующей частоты. При построении графика частоты в ядре вобуляции были отсортированы по возрастанию.
Рис.2. Коэффициент улучшения системы СДЦ с вобуляцией частоты зондирующих импульсов на отрезке [5МГц; 75МГц] по равномерному закону распределения
Резкие скачки на графике обусловлены тем, что чем выше частота зондирующего импульса, тем дальше находятся зоны режекции фильтра, т.е. тем лучше подавление сигнала в этих полосах.
В целом можно сказать, что КУ возрастает линейно с ростом частоты зондирующих импульсов.
Следует заметить, что для корректного анализа и сравнения систем СДЦ необходима помеховая обстановка с одинаковыми параметрами для всех исследуемых систем.
Литература
1. Бакулев П.А., Степин В.М. Методы и устройства селекции движущихся целей. М.: Сов. радио, 1986. С. 100-108.
2. Буланкина ЕЮ. Исследование скоростной характеристики РЛС на основе оконных фильтров с вобуляцией периода повторения зондирующих сигналов по треугольному закону // Информационные технологии в профессиональной деятельности и научной работе: Сборник материалов региональной научно-практической конференции. Йошкар-Ола: Изд-во МарГТУ, 2005. С. 85-90.
БУЛАНКИНА ЕЛЕНА ЮРЬЕВНА родилась в 1978 г. Окончила Чувашский государственный университет. Старший преподаватель кафедры информационно-вычислительных систем Чувашского университета. Имеет 8 научных публикаций по цифровой обработке сигналов.
