РАЗДЕЛ 2
ЭВРИСТИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ ТЕСТОВЫХ СИГНАЛЬНЫХ МОДЕЛЕЙ ПАССИВНЫХ ПОМЕХ ПРИ АНАЛОГО-ЦИФРОВОМ ПРЕОБРАЗОВАНИИ
В современных береговых РЛС с цифровой обработкой координатной информации постоянно действуют различные процедуры тестового контроля работы алгоритмов ПМО, основная задача которых состоит в текущей оценке погрешностей определения радиолокационных координат и величины смещения сопровождаемого объекта от оси фарватера со среднеквадратическими ошибками не хуже требуемых. Например при разрешающей способности БРЛС по дальности не хуже 15 м (длительность зондирующего импульса =0,1 мS) и ширине диаграммы направленности в азимутальной плоскости не более 0,5 градуса среднеквадратические отклонения ошибки не должны превышать значений:
по дальности - 7 м;
по азимуту (пеленгу) - 0,1 град.
При этом среднеквадратическая ошибка определения смещения судна от продольной оси фарватера в зависимости от дальности и ракурса лежит в пределах 5 м на дальностях до 1 мили и ракурсе ±90є±30є, на дальности 10 миль и том же ракурсе ошибка смещения составляет примерно 14 м [74].
Процедура тестовой проверки способности алгоритмов ПМО обеспечивать требуемые среднеквадратические ошибки достаточно сложна. Обычно она выполняется с использованием одного из двух методов:
а) прямой или "абсолютный" метод, выполнение которого требует применения дополнительной измерительной системы, обеспечивающей "эталонные" измерения параметров траектории движения судна, точность которых на порядок выше точности радиолокационных измерений;
б) косвенный или "относительный" метод, выполнение которого требует подбора траекторий движения судов, параметры которых по геометрической конфигурации мало отличаются от геометрического профиля центральной линии фарватера. При этом в процессе тестирования необходимо выбирать нормальные метеоусловия и нулевую бальность морского волнения.
Дальнейшее совершенствование и расширение функциональных возможностей ПМО, его универсализации, оперативности, адаптации к изменяющейся помеховой обстановкее предопределяют существенное улучшение тактико-технических характеристик современных береговых РЛС.
В частности. это относится к программной реализации современных средств помехоподавления, основанных на извлечении информации о помеховой обстановке непосредственно из радиолокационных наблюдений: например адаптивной ВАРУ, оптимизации цифровой внутрипериодной и межпериодной обработки с целью автоматической регулировкой уровня ложных тревог по дальности, межпериодного подавления нерегулярных дискретных помех с применением статистических процедур и т.д.
Вместе с тем необходимо решать практические задачи, связанные с конкретным назначением и использованием БРЛС, определяемыми реальными условиями и возможностями (геометрическими параметрами зоны обслуживания типами судов, условиями размещения сооружений и оборудования).
В настоящем разделе решена задача эвристического синтеза тестовых сигнальных моделей пассивных помех при аналого-цифровом преобразовании выходного видеосигнала аналоговой части БРЛС с учетом оговоренных выше особенностей конкретного функционирования.
2.1. Анализ разработанных моделей многолучевых каналов и пассивной помехи, создаваемой морской поверхностью
Модель многолучевого канала со случайными параметрами. В общем случае многолучевой канал данного класса хорошо описывается моделью каналов с рассеянием, в которых сигнал отражается от совокупности подвижных отражателей, рассеивающих сигнал [22].
При подаче на вход такого канала короткого радиоимпульса каждый подвижный отражатель создает на выходе канала сигнал с задержкой и допплеровским сдвигом . Если время запаздывания лучей меньше длительности радиоимпульса, то имеет место внутриимпульсная интерференция или замирания отраженных сигналов. Если же время запаздывания лучей больше длительности радиоимпульса, то происходит межимпульсная интерференция.
При достаточно общих предположениях о характеристиках подвижных отражателей, формирующих выходной сигнал (амплитуду, мощность или интенсивность), его можно представить в виде суммы сигналов, поступающих на вход приемника от всех элементарных отражателей. После отражения от элементарного отражателя сигнал на входе приемника будет иметь вид
, (2.1)
где ; ; и соответственно интервал задержек запаздывания лучей и ширина доплеровской зоны рассеяния сигналов;
- комплексный коэффициент, модуль которого пропорционален интенсивности сигнала, прошедшего i-м путем, а фаза - сдвигу фазы на частоте ; - комплексная величина, учитывающая амплитуду и фазу сигнала.
Сигнал, поступающий на вход приемника от всех элементарных отражателей, равен
, (2.2)
где .
Кроме того, предполагается, что форма отраженного сигнала совпадает с формой излученного; коэффициенты , , в течение длительности , наблюдаемых отражений являются постоянными; имеются только однократные отражения.
Описанная модель канала может быть представлена в виде структурно-физической модели линейной системы, составленной из линии задержки с дискретными отводами и частотно-преобразующей шины с произвольно большим числом отводов, как это показано на рис. 2.1.
Рис. 2.1. Модель канала с рассеянием
Для отвода, соответствующего произвольному временному сдвигу и смещению по частоте , вводится весовой коэффициент . Передаточная функция канала равна
. (2.3)
Модули коэффициентов являются случайными величинами, характеризующими интенсивность сигнала, прошедшего -м путем.
Если упорядочить номера лучей , то модуль коэффициента содержит регулярную составляющую, которая характеризует уменьшение интенсивности, определяемой функцией обратной степени длины канала (или ) и случайной составляющей, которая характеризует флуктуации интенсивности на -м отводе линии задержки.
Недостаток рассмотренной модели очевиден и состоит в том, что в ней не отражены радиофизические характеристи