Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

5.8. Интерферометрические РСА для измерения высот целей

Интерферометрическая РСА формирует два радиолокационных изображения с помощью антенн, разнесённых по высоте. Названные изображения сравниваются между собой для получения информации о высоте местности. Интерферометрические РСА могут быть выполнены на одном носителе с двумя антеннами (при этом карта высот формируется за один пролёт носителя РСА) или на одном носителе, но с формированием изображения за два пролёта над одним и тем же участком наблюдаемой поверхности.

pic_5_20.tif

Рис. 5.20. Ситуации взаимного расположения многоэлементной цели и помех

pic_5_21.tif

Рис. 5.21. Характеристики обнаружения многоэлементной цели

Интерферометрические РСА с формированием изображения за два прохода обладают очевидным недостатком, связанным с необходимостью очень точно синхронизировать положения антенн и возможностью изменения состояния поверхности между пролётами, так как такое время может составлять часы и более.

В интерферометрических РСА, формирующих РЛИ за один пролёт состояние участка поверхности абсолютно одинаково, база (расстояние между антеннами) фиксирована и неизменна.

Для понимания теоретических основ работы интерферометрических РСА рассмотрим две антенны, разнесённые по вертикали на расстояние L (рис. 5.22).

pic_5_22.wmf

Рис. 5.22. Траектории интерферометрической РСА

Определим оптимальный алгоритм определения высоты y по данным двух каналов приёма, разнесённых по вертикали на величину L. Напряжения на входах названных каналов определяются выражениями:

doros851.wmf

doros852.wmf

где doros853.wmf doros854.wmf – амплитуды сигналов от i-й точки цели в первом и втором приёмниках, разнесённых по вертикали на расстояние L; doros855.wmf doros856.wmf – запаздывания сигналов от i-й точки цели в первом и втором приёмниках в n-й точке траектории ЛА; doros857.wmf doros858.wmf – начальные фазы сигналов от i-й точки цели в первом и втором приёмниках

Запишем выражения для запаздывания в первом и втором приёмниках:

doros859.wmf (5.8.1)

doros860.wmf (5.8.2)

где xi – координата точки цели, которую в дальнейшем считаем равной 0; множитель doros861.wmf – компенсируется при обработке (традиционная ЛЧМ-демодуляция отражённых сигналов в РСА).

С учётом выражений (5.8.1) и (5.7.2) комплексные амплитуды сигналов, принимаемых первым и вторым приёмниками имеют вид:

doros862.wmf (5.8.3)

doros863.wmf (5.8.4)

где doros864.wmf doros865.wmf – комплексные амплитуды сигналов, отражённых от точки поверхности, имеющей высоту h; doros866.wmf doros867.wmf – комплексные амплитуды шума с нулевыми математическими ожиданиями и дисперсиями doros868.wmf.

В дальнейшем считаем doros869.wmf так как дальности до точки цели и ракурсы её наблюдения практически одинаковы doros870.wmf

Для получения оптимального алгоритма оценивания высоты точки цели h запишем функцию правдоподобия:

doros871.wmf (5.8.5)

где doros872.wmf (5.8.6)

doros873.wmf (5.8.7)

где doros874.wmf

После подстановки (6) и (7) в (5), получаем:

doros875.wmf (5.8.8)

Для отыскания оптимального решения рассмотрим слагаемое в показателе, зависящее от ρ:

doros876.wmf (5.8.9)

Дифференцируя по h и приравнивая результат к 0, получаем выражение:

doros877.wmf (5.8.10)

Отсюда следует, что оптимальная оценка высоты данной точки поверхности определяется из выражения:

doros878.wmf

Нетрудно проверить, что мы действительно получаем несмещённую асимптотически эффективную оценку высоты отдельной точки поверхности. Структурная схема алгоритма обработки показана на рис. 5.23.

pic_5_23.wmf

Рис. 5.23. Блок схема алгоритма оценки высоты элемента поверхности


Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074