ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Алгоритмы некогерентного накопления из "Микроволновая аппаратура дистанционного зондирования поверхности земли и атмосферы " Оптический синтез апертуры основан на том, что записанная на фотопленке радиоголограмма представляет собой дифракционную решетку с переменных шагом, обладающую фокусирующим свойством. Это — оптическая модель РСА на несущей частоте /с, соответствующей длине волны источника света Хс- Принцин действия оптического устройства обработки иллюстрирует рис. 4.5. [c.61] Устройство оптической обработки включает в себя источник монохроматического света (лазер, коллиматор), формирующий плоский световой пучок 1, фильмовый капал с диафрагмой (первичной щелью) 2 и первичной фотопленкой 5, на которой записана радиоголограмма, оптическую систему 4, вторичную щель 5 и вторичную фотопленку 6, регистрирующую РЛИ. Размер диафрагмы 2 определяет длину синтезированной анертуры, а размер вторичной щели 5 - длину нути некогерентного наконления. Обе фотопленки протягиваются с постоянным отношением скоростей. Показанные на рис.4.5 примеры радиоголограммы и полученного изображения соответствуют наблюдению малоразмерной цели (корабль на морской поверхности). [c.62] Радиоголограмма, в отличие от оптической голограммы, имеет разные законы в сечениях вдоль и поперек фотопленки. Если используют простой зондирующий сигнал, то в сечении нонерек пленки записываются каналы дальности, и оптическая система должна проектировать изображение с первичной фотопленки на вторичную (как в фотоаппарате). Оптическая система с разными фокусными расстояниями но сечениям называется анаморфотной. В сечении вдоль фотопленки, в принципе, можно обойтись без онтики, и сама голограмма будет создавать изображение во вторичной плоскости. Если используется широкополосный ЛЧМ зондирующий сигнал, то возможно сжатие в обоих сечениях (двумерный оптический фильтр), но поскольку фокусные расстояния но азимуту и дальности различаются, то и в этом случае требуется анаморфотная оптическая система. [c.62] Удаление точки пересечения лучами оптической оси от первичной фотопленки не зависит от xi, т.е. оно одно и то же для любого участка первичной фотопленки в пределах существования записи от точечной цели. Это означает, что все наклонные лучи Ai, образованные дифракционной решеткой неременного шага, будут пересекать ось в одной точке Qi. Световой пучок, составленный из этих лучей, сходится в одном фокусе, удаление которого от первичной фотопленки называется фокусным расстоянием голограммы /х. Пучок света, образованный лучами Ai, отклоненными иод зеркальными углами — расходящийся, лучи исходят из мнимого фокуса, расположенного па расстоянииперед фотопленкой. [c.63] Вторичная фотопленка 6, на которой фиксируется изображение, помещается в плоскости, проходящей через точку фокусирования Qi. Перед ней ставится диафрагма (вторичная щель) 5, ограничивающая экспонирующий вторичную фотопленку световой поток и исключающая попадапие па нее света от лучей нулевого порядка, пучка расходящихся лучей первого порядка и лучей высших порядков. Заметим, что наличие кроме полезного еще и паразитных лучей требует, чтобы в спектре доплеровских частот не было нулевой составляющей. Запись и обработка сигналов ведется на средней доплеровской частоте, отличной от нуля, примерно равной половине ширины спектра доплеровских частот принимаемого сигнала ( доп.ср = I /A). Для космических РСА обработку ведут на частоте, равной четверти частоты повторения (F /4). Чтобы ввести нужное смещение частоты, антенну РСА отворачивают от нормали к вектору путевой скорости или вводят дополнительную модуляцию фазы в излучаемый сигнал, нанример, для сдвига частоты на F /4 в зондирующем сигнале вводят сдвиг фазы на тг /2 в каждом периоде зондирования. [c.63] Кроме рассмотренного выше расширения луча, ошибки фокусирования нри некогерентном наконлении приводят к появлению смаза изображения, вызванного несовпадением углов отклонения лучей на разных доплеровских частотах с ожидаемым значением для дальности, на которую настроен фильтр обработки. Эффект несовпадения РЛИ, полученных в разных апертурах при отклонении дальности от номинального значения, может использоваться в алгоритмах автофокусировки (см. и. 4.7). [c.65] Глубина резкости зависит только от требуемого разрешения и длины волны РСА. [c.65] Структурная схема вычислителя представлена па рис. 4.8. В нее входят входные регистры для записи сигнала и регистры для записи опорной функции, представленной комплексными числами, комплексные умножители и сумматоры. На выходе сумматора формируются отсчеты выходного комплексного радиолокационного изображения (КРЛИ) или после вычисления огибающей - действительное РЛИ. После вычисления и заномина-ния одного азимутального отсчета РЛИ обрабатывается следующий канал дальности, нока не будет получена строка выходного РЛИ. После этого в регистр вводится новый азимутальный отсчет, остальные отсчеты сдвигаются в соседние ячейки регистра и процедура повторяется. [c.66] Зависимость шага отсчетов от наклонной дальности требует геометрической коррекции выходного РЛИ, то есть преобразования его из координат наклонная дальность/частота Донлера (R, F on) в координаты - горизоптальная/путевая дальности (7, X). Для разных дальностей масштабные коэффициенты преобразования должны быть разными. [c.69] При фокусированном синтезе можно реализовать преимущества БПФ, используя алгоритм гармонического анализа. Он также является кадровым алгоритмом. Пусть в азимутальную ДНА попадают сигналы нескольких целей (рис. 4.11), характеризуемые одним законом ЛЧМ, но разными частотными сдвигами. Первый шаг алгоритма — гетеродини-рование входного сигнала с использованием ЛЧМ-опорпой функции, т.е. умножение сигнала на фазовый множитель, комплексно сопряженный с сигналом от цели, находящейся в центре ДНА. В результате этого закон ЛЧМ для всех целей будет скомпенсирован, а разности частот останутся (рис. 4.11, б). Дальнейшая операция заключается в проведении спектрального анализа с ирименением БПФ. [c.69] Для алгоритма гармонического анализа, как и для нефокусированного синтеза методом ДПФ, характерна неравномерность масштаба выходных отсчетов в зависимости от дальности. Как и в других кадровых алгоритмах, чтобы уменьшить потери для целей, удаленных от центра ДНА, соседние кадры должны обрабатываться с перекрытием (от 50% и более, в зависимости от требуемого разрешения). [c.70] Вернуться к основной статье