Апертура синтезируется следующим образом: мы делаем луч как можно шире (в некоторых пределах, см комментарий выше). Тогда сигнал от цели будет присутствовать в эхо-сигналах, принятых в различные моменты азимутального времени (различные положения радара в пространстве, см рис.2). Рассмотрим строку азимута при дальности, на которой наблюдается цель (здесь примем миграцию дальности = 0). Сигнал от цели в этой строке соответствует ЛЧМ, поскольку фаза сигнала от цели квадратично зависит от медленного (азимутального) времени. Параметрами этого ЛЧМ сигнала являются допплеровский центроид fd и скорость изменения допплеровской частоты fR. Длительность сигнала равна длительности нахождения цели в луче (период синтезирования), то есть зависит от ширины луча. Если мы применим согласованный фильтр к этому сигналу, то аналогично направлению дальности, получим скомпрессированный сигнал. Положение цели будет соответствовать азимутальному времени, соответствующему допплеровскому центроиду (при идеальной геометрии fd=0 и это будет время минимальной дальности между радаром и целью).
Можно определить допплеровскую полосу этого сигнала, как скорость изменения допплеровской частоты, умноженную на период синтезирования. Этой полосой определяется разрешение по азимуту. Для увеличения разрешения нам нужно увеличивать полосу сигнала. В данном случае мы можем только увеличить период синтезирования, поскольку fR определяется из геометрии РСА (fR=2V^2/(lambdaR)). Таким образом получаем, что период синтезирования тем больше, чем меньше антенна, или при более широкой физической (реальной) ДН получается более высокая разрешающая способность по азимуту.
Разрешение определяется не только железом, но и последующей обработкой радиолокационных данных. Экспериментально разрешение всей системы (вместе с обработкой), а также ряд других параметров можно определить по изображению уголкового отражателя. Это изображение приблизительно описывается двухмерной sinc-функцией. Тогда разрешение по каждому направлению определяется по уровню -3 дБ главного лепестка. Не имея таких изображений, можно только оценить разрешение.
Максимальное разрешение по дальности зависит от полосы зондирующего импульса и обычно ограничивается скоростью передачи данных со спутника на Землю, а не невозможностью увеличить полосу.
Теоретическое разрешение по азимуту определяется длинной антенны, однако, мы не можем бесконечно уменьшать антенну. Связано это с тем, что частота следования импульсов(PRF) не может быть меньше некоторой величины (2V/L), иначе мы получим проблемы связанные с алиасингом. Уменьшение длины антенны приводит к увеличению нижней границы PRF.
Если увеличивать PRF, то возможно перекрытие во времени эхо-импульсов, отраженных от ближней границы по дальности и дальней. Таким образом, мы имеем ограничение и сверху:
где V — скорость спутника (~7000 м/с), L — длина антенны (~10м), C — скорость света, H — высота спутника (~ 800км), Ѳfar и Ѳnear — углы обзора соответственно дальней и ближней границ дальности (~18° и 24°). Для приведенных величин получаем: 1400Гц < PRF < 4400Гц. Здесь также возникает ограничение, связанное со скоростью передачи данных, поэтому для спутниковых систем PRF выбирается около 1600 — 2300 Гц, а максимальное разрешение по азимуту составляет около 5 м. Отметим, что эти рассуждения мы проводили для маршрутного режима РСА.
Информация
В рейтинге
Не участвует
Откуда
Санкт-Петербург, Санкт-Петербург и область, Россия
Апертура синтезируется следующим образом: мы делаем луч как можно шире (в некоторых пределах, см комментарий выше). Тогда сигнал от цели будет присутствовать в эхо-сигналах, принятых в различные моменты азимутального времени (различные положения радара в пространстве, см рис.2). Рассмотрим строку азимута при дальности, на которой наблюдается цель (здесь примем миграцию дальности = 0). Сигнал от цели в этой строке соответствует ЛЧМ, поскольку фаза сигнала от цели квадратично зависит от медленного (азимутального) времени. Параметрами этого ЛЧМ сигнала являются допплеровский центроид fd и скорость изменения допплеровской частоты fR. Длительность сигнала равна длительности нахождения цели в луче (период синтезирования), то есть зависит от ширины луча. Если мы применим согласованный фильтр к этому сигналу, то аналогично направлению дальности, получим скомпрессированный сигнал. Положение цели будет соответствовать азимутальному времени, соответствующему допплеровскому центроиду (при идеальной геометрии fd=0 и это будет время минимальной дальности между радаром и целью).
Можно определить допплеровскую полосу этого сигнала, как скорость изменения допплеровской частоты, умноженную на период синтезирования. Этой полосой определяется разрешение по азимуту. Для увеличения разрешения нам нужно увеличивать полосу сигнала. В данном случае мы можем только увеличить период синтезирования, поскольку fR определяется из геометрии РСА (fR=2V^2/(lambdaR)). Таким образом получаем, что период синтезирования тем больше, чем меньше антенна, или при более широкой физической (реальной) ДН получается более высокая разрешающая способность по азимуту.
Разрешение определяется не только железом, но и последующей обработкой радиолокационных данных. Экспериментально разрешение всей системы (вместе с обработкой), а также ряд других параметров можно определить по изображению уголкового отражателя. Это изображение приблизительно описывается двухмерной sinc-функцией. Тогда разрешение по каждому направлению определяется по уровню -3 дБ главного лепестка. Не имея таких изображений, можно только оценить разрешение.
Максимальное разрешение по дальности зависит от полосы зондирующего импульса и обычно ограничивается скоростью передачи данных со спутника на Землю, а не невозможностью увеличить полосу.
Теоретическое разрешение по азимуту определяется длинной антенны, однако, мы не можем бесконечно уменьшать антенну. Связано это с тем, что частота следования импульсов(PRF) не может быть меньше некоторой величины (2V/L), иначе мы получим проблемы связанные с алиасингом. Уменьшение длины антенны приводит к увеличению нижней границы PRF.
Если увеличивать PRF, то возможно перекрытие во времени эхо-импульсов, отраженных от ближней границы по дальности и дальней. Таким образом, мы имеем ограничение и сверху:
$$
\frac{2V}{L} < PRF < \frac{C}{2H}(sec(\theta {far}) — sec(\theta {near}))^{^{-1}}
$$
где V — скорость спутника (~7000 м/с), L — длина антенны (~10м), C — скорость света, H — высота спутника (~ 800км), Ѳfar и Ѳnear — углы обзора соответственно дальней и ближней границ дальности (~18° и 24°). Для приведенных величин получаем: 1400Гц < PRF < 4400Гц. Здесь также возникает ограничение, связанное со скоростью передачи данных, поэтому для спутниковых систем PRF выбирается около 1600 — 2300 Гц, а максимальное разрешение по азимуту составляет около 5 м. Отметим, что эти рассуждения мы проводили для маршрутного режима РСА.