Система распознавания объектов в миллиметровом диапазоне радиоволн (стр. 9 из 23)

В работе [25] показано, что переключение поляризации при излучении (линейная – круговая) дает возможность селектировать МНЦ по их коэффициенту поляризационной анизотропии

, который является инвариантным к преобразованию ПБ. Данный метод пригоден для случаев описания ПХ МНЦ упрощенной ПМР (1.54) без учета угла переотражения и угла спиралевидности .

Использование принципа поочередного излучения линейных ОПК в сочетании с синхронным двухканальным приемом позволяет использовать при обработке все элементы ПМР. Для получения алгоритма обработки при этом используют ПХ целей и помех, полученные путем усреднения на больших интервалах времени.

Управление поляризацией сигнала дает возможность использовать поляризацию в качестве зависимой от времени переменной для синтеза излучаемого сигнала. В этом случае и синтез сигнала и согласованная фильтрация для сжатия импульса должны рассматриваться как задача оптимизации алгоритма обработки векторного процесса. Такой подход может быть использован для улучшения разрешения целей на фоне МО. Возможности этого подхода исследовались с помощью РЛС с внутриимпульсной перестройкой поляризации [27]. Поляризационное кодирование сигнала осуществлялось посредством перехода от одной круговой поляризации (правой и левой) к другой на каждом элементарном импульсе в соответствии с кодовой последовательностью Баркера. Экспериментальная проверка [27] методов поляризационного кодирования показала, что расчетное сжатие импульсного сигнала достижимо на практике, возможна селекция одиночных простых целей.

Все перечисленные выше методы основываются на том, что априорно известны ПХ цели и помехи. Двухканальные методы хотя и могут требовать ограниченной априорной информации, не могут быть достаточно эффективны вследствие изменчивости ПХ от ракурса МНЦ, частоты сигнала, угла наблюдения, среды распространения и т. д., поэтому эффективность ПС на основе долговременных ПХ целей и помех не может быть значительной. В то же время, как показано в [27], за короткие промежутки времени, в течение которых освещается цель, отраженная волна, как правило, сохраняет постоянство поляризации. Кроме того, кратковременные ПХ целей и помех, особенно в сантиметровом и миллиметровом диапазоне электромагнитных волн, резко различны: у последних они менее изменчивы, а у пространственных помех (осадки, дипольные отражатели) и вообще однородны. Все это указывает на целесообразность применения адаптивной поляризационной селекции.

1.4.5 Адаптивные методы ПС

Методы, основанные на применении адаптации при приеме, проще всего реализовать при адаптивной обработке двух сигналов, принятых по двум ортогонально – поляризованным каналам. Линейно и когерентно объединяя два принятых сигнала, можно получить любое число поляризации без потерь мощности принимаемого сигнала. Адаптация поляризации при приеме чаще всего рассматривается как задача адаптивно-поляризационного подавления возмущений с определенной поляризацией.

Процедура подавления помех в РЛС с двойной поляризацией (двухканальный прием ортогонально–поляризованных сигналов) состоит в линейном объединении двух принятых сигналов

и и выборе весовых коэффициентов таким образом, чтобы подавлялись составляющие с определенной поляризацией.

В работе [28] показано, что целесообразно использовать не оптимальную, но тем не менее достаточно эффективную процедуру

, . (1.90)

Схема, реализующая данный алгоритм, показана на рис. 1.7. Результаты экспериментальных исследований адаптивного поляризационного подавления помех от осадков и преднамеренных помех при излучении круговой поляризации подтверждают эффективность такой обработки [29].

Дополнительное улучшение в ОСП по сравнению со случаем применения круговой поляризации для подавления МО от осадков при одноканальном приеме составляет 9дБ. ПХ помех могут быть адаптивно оценены по наблюдаемому сигналу, если они локально стационарны и равномерно распределены во времени и в пространстве.

Рис. 1.7. Структурная схема двухканального автокомпенсатора

В случае однородных по пространству МО, т.е. помех от гидрометеоров, отражений от морской поверхности, при некоторых типах МО от земли, и помех, создаваемых облаком диполей, можно за период наблюдения извлечь полезную информацию из степени поляризационной корреляции между различными пространственными ячейками, содержащими МО. В случае неоднородных МО необходимо отдельно определить поляризационный минимум для каждой ячейки путем измерения и запоминания данных. Так как каждая ячейка может содержать цель, метод подавления эффективен в том единственном случае, когда ПХ МО медленно изменяются от обзора к обзору. В работе [30] анализируются характеристики МО от земной поверхности. Отмечается, что в одном и том же окне от одного сканирования до другого наблюдается высокая стационарность ПХ. Отмечались существенные различия ПХ МНЦ и МО от земной поверхности.

Поскольку принятый сигнал активных помех не зависит от поляризации сигнала, излучаемого РЛС, их подавление требует применения поляризационной адаптации только при приеме.

Для МО степень поляризации отраженного сигнала, в общем случае, зависит от поляризации на излучение. Эффективность подавления помех при приеме зависит не только от ПП передающей антенны, но и от того, насколько различны ПХ МНЦ и МО. При излучении фиксированной поляризации и двухканальном адаптивном подавлении МО, сигнал от цели может быть в значительной степени ослаблен, даже если ПХ цели и помех различны. Следовательно, необходима адаптация ПП как передающей так и приемной антенн. Поляризационная адаптация при передаче может быть осуществлена за счет перестройки поляризации от одного излучаемого импульса к другому. Однако в большинстве случаев такое решение неприемлемо, поскольку требует значительного времени адаптации. Одно из эффективных решений данной проблемы дает метод последовательного излучения импульсов с двумя ортогональными поляризациями при полном поляризационном приеме каждого отраженного импульса (рис. 1.8). Если принять допущение о стационарности свойств МО, то такой режим работы позволяет синтезировать любую поляризацию излучения и приема посредством весовой обработки двух последовательных отраженных сигналов, благодаря этому методу подавление помех может быть построено на двухшаговой процедуре [7]:

Рис. 1.8. Устройство для синтеза произвольных поляризаций излучения и приема

1) при передаче выбрать поляризацию антенны, которая минимизирует среднюю мощность, содержащуюся в полностью неполяризованной компоненте сигнала МО;

2) при приеме установить поляризацию антенны, которая минимизирует среднюю мощность сигнала помехи.

Недостатком данного метода является то, что подавление помех не обязательно приводит к максимальному значению ОСП. Кроме того, не найдены процедуры обработки, пригодные для работы в реальном масштабе времени.

Методы, основанные на последовательном излучении двух ортогональных поляризаций при двухканальном приеме подвержены влиянию доплеровского сдвига, что может ухудшить эффективность ПС, и пригодны для РЛС с импульсным режимом излучения, поэтому целесообразен поиск методов, позволяющих одновременно выделять ПМР как для РЛС с импульсным, так и непрерывным режимом излучения.

Подавление МО с помощью одного поляризационного заграждающего фильтра является процессом с острой настройкой, характерной для любого нулевого метода, при этом эффективность подавления МО падает от ячейки к ячейке в объеме разрешения при обзоре, несовершенства разделения ОПК и т.д.

Для решения этой проблемы предложено устройство нового составного многополосного поляризационного фильтра [31]. Этот фильтр позволяет конструктивно управлять местоположением, глубиной и размером области подавления МО. При современной технологии реализация многополосного поляризационного фильтра, работающего в реальном масштабе времени и охватывающего умеренную область в поляризационном пространстве, возможна только в виде довольно громоздкого устройства, что привело к разработке концепции нелинейного поляризационно–векторного преобразования, которое позволяет значительно уменьшить количество полос фильтра без значительного снижения эффективности обработки в целом [32].

Таким образом, адаптивные методы ПС являются наиболее перспективными и могут быть осуществлены за счет быстрого управления поляризацией при приеме или при управлении поляризацией излучения и приема. Адаптацию поляризации на передачу целесообразно свести к адаптации при приеме за счет излучения нескольких фиксированных поляризаций одновременно или разнесенных во времени. Это целесообразно по двум причинам: