5.4.3. Обработка пачки импульсов

Функцию неопределенности ЛЧМ-импульса относят к классу «ножевидных» функций неопределенности, учитывая, что ее значения, существенно превышающие нуль, занимают узкую область, вытянутую вдоль линии Выше уже было отмечено, что эффекты доплеровского смещения и временного запаздывания (смещения по дальности) одинаковы, т. е. для ЛЧМ-импульса характерна неопределенность между дальностью и доплеровским смещением частоты. Используя пачку импульсов, можно обеспечить одновременное измерение дальности и доплеровского смещения. Рассмотрим функцию неопределенности пачки импульсов.

На рис. 5.10 изображена пачка из ЛЧМ-импульсов, следующих через равные интервалы (равномерная пачка). Длительность и девиация частоты каждого импульса соответственно равны ; А — период повторения импульсов. Пачка может быть описана следующим образом:

где при Аналоговая функция неопределенности равна

Здесь целое число используется для обозначения номера просматриваемой дальностной полосы, — энергия каждого импульса пачки, а функция неопределенности ЛЧМ-импульса равна

Контурная диаграмма функции неопределенности равномерной пачки ЛЧМ-импульсов (5.24) представлена на рис. 5.11. Функция (5.24) относится к широко известным функциям неопределенности типа «борона» с пиками, расположенными вдоль наклонной линии, характерной для ЛЧМ-импульса. Отметим, что функция неопределенности вдоль частотной оси заключена, в пределах так как при доплеровских смещениях, превышающих эхо-сигнал и зондирующий сигнал становятся некоррелированными. Правда, в реальных ситуациях значения доплеровского смещения гораздо меньше, и пачка ЛЧМ-импульсов обычно выбирается таким образом, чтобы доплеровское смещение не превышало одного интервала однозначного измерения частоты. Кроме того, вдоль наклонного гребня функции неопределенности размещаются пиков неопределенности, причем, согласно формуле (5.25), на большей части гребня их амплитуда уменьшается по линейному закону.

Для изучения эффектов, связанных с дискретизацией и цифровым способом обработки, воспользуемся выражением (5.17). При дискретизации сигнала с частотой Найквиста контурная диаграмма рис. 5.11 будет периодически повторяться и добавляться, как это показано на рис. 5.12. Итак, при заполненной пачке крайние по частоте пики функции неопределенности (при накладываются на главный пик, но так как фактически они равны нулю, то главный пик останется неизменным. Аналогично вторые с края пики функции неопределенности [при ] накладываются на первый пик. Оба накладываемых пика ненулевые, но первый пик ниже главного, поэтому сумма после наложения будет примерно постоянной. Отметим, что если пачка незаполненная, то накладываемые пики по частоте не будут совмещаться, что приведет к появлению дополнительных пиков функции неопределенности по дальности. Таким образом, из формулы (5.17) следует, что при дискретизации сигнала и

(кликните для просмотра скана)

выполнении согласованной фильтрации в цифровой форме сечение по временной оси и первый интервал однозначного измерения по частоте останутся практически неизменными. Однако на последующих частотных интервалах функция неопределенности будет несколько искажена, если пачка незаполненная.

Вид функции неопределенности типа «борона» указывает на возможность использования пачки импульсов для разрешения и по дальности, и по скорости одновременно.

Рис. 5.13. Неравномерная пачка ЛЧМ-импульсов с постоянной девиацией.

Правда, при этом в функции неопределенности и по дальности, и по скорости появляются новые пики. Однако если пики функции неопределенности по скорости могут быть далеко от области ожидаемых скоростей (путем соответствующего выбора параметров пачки), то разместить пики по дальности вне области ожидаемых дальностей часто не удается. В этом заключается недостаток равномерных пачек импульсов, вызывающий трудности, для преодоления которых требуется дополнительная обработка. Однако возможность одновременного измерения дальности и скорости, а также подавления эхо-сигналов от целей, движущихся со скоростями, не представляющими интереса, оказывается подчас более веским аргументом в пользу применения равномерных пачек, нежели возникающие при этом проблемы неопределенности.

Можно сформировать пачки с неравномерно следующими импульсами. Соответствующая им функция неопределенности относится к типу «кнопочных» функций — третьему типу функций неопределенности [9]. Неравномерная пачка из импульсов показана на рис. 5.13. Основная цель использования неравномерных пачек — устранение взаимной корреляции между импульсами по дальности, за счет чего исчезает неопределенность по дальности и функция неопределенности становится кнопочной. Может показаться, что получение функции неопределенности кнопочного типа является решением проблемы выбора радиолокационного сигнала, так как эта функция обеспечивает возможность одновременного измерения дальности и скорости (опять предполагая, что пики по скорости функции неопределенности обычно могут быть размещены вне области ожидаемых скоростей). Однако это достигается за счет значительного увеличения уровня мешающего фона,

распределенного по большой площади [9]. Важно отметить, что увеличение базы сигнала приводит к ослаблению этого эффекта.