1.2. Пространственно-временная обработка

Радиолокационная информация об объектах содержится в пространственно-временном сигнале (ПВС), отраженном или излученном объектами. Ра­диолокационная информация извлекается из ПВС путем его пространственно-временной обработки, отражающей две формы существования поля. Векторное электромагнитное поле (в отличие от скалярного) характеризуется пространст­венно-временной и поляризационной структурой, поэтому пространственно-временная обработка сигнала включает три компоненты: временную, простран­ственную и поляризационную.

Следует различать принципы, способы, схемотехнику и язык описания пространственно-временной обработки сигнала.

Принципы пространственно-временной обработки сигнала сводятся к совокупности следующих трех доказанных ранее положений.

Во-первых, пространственно-временная обработка сигнала делится на два этапа: этап подавления помехи и этап выделения сигнала.

Во-вторых, подавление помехи осуществляется путем пространственно-временного дифференцирования или спектральной режекции по всему пространству наблюдения.

В-третьих, выделение сигнала осуществляется путем когерентного про­странственно-временного интегрирования или спектральной фильтрации на оп­ределенном интервале пространства наблюдения и последующего некогерент­ного пространственно-временного интегрирования на оставшемся интервале пространства наблюдения.

Способы пространственно-временной обработки сигнала: корреляцион­ный и фильтровой (возможно их сочетание). Корреляционный способ обработки предполагает наличие опорного сигнала (прообраза принятого), перемножение опорного и принятого сигналов и интегрирование (по каждому элементу раз­решения пространства наблюдения). Фильтровой способ обработки предполагает наличие одного пространственно-временного фильтра, импульсная харак­теристика которого согласована с пространственно-временной структурой сиг­нала и который обладает многомерной инвариантностью (в общем случае - ко времени запаздывания, угловому положению цели и доплеровскому смещению частоты). Оба способа обработки приводят к формированию корреляционного интеграла, модульное значение которого однозначно связано с отношением правдоподобия. Многоканальность в сочетании с простотой каждого канала при корреляционной обработке и сложность одного (единственного) простран­ственно-временного фильтра с многомерной инвариантностью при фильтровой обработке - главные привлекательные и отпугивающие характеристики этих способов.

Схемотехника, используемая для реализации корреляционного и фильт­рового способов обработки сигнала, может быть аналоговой, цифровой и опти­ческой.

Существует 2 языка описания пространственно-временного сигнала и пространственно-временной обработки - пространственно-временной и спек­тральный. Пространственно-временной язык адекватно отражает две формы существования материального мира с привычными пространственно-временными координатами х, у, z, ?, состоящего из вещества и поля, в котором мы живем. Спектральный язык, в основе которого лежит преобразование Фурье пространственно-временного процесса, описывает процессы, явления и свойст­ва материального мира в мерности другого - спектрального пространства с ко­ординатами со*, (£>_у, co_z, со, являющимися пространственными и временной час­тотами. Спектральный язык - это искусственный язык, нашедший в силу ряда удобств широкое распространение, особенно в радиотехнике, оптике, акустике.

Например, сформулированные выше принципы пространственно-временной обработки сигнала изложены на двух языках. Так, принцип подавления помехи на пространственно-временном языке сформулирован как про­странственно-временное дифференцирование, а на спектральном - как спек­тральная режекция. Принцип выделения сигнала на пространственно-временном языке сформулирован как пространственно-временное интегриро­вание, а на спектральном - как спектральная фильтрация.

Пространственно-временная обработка принятого сигнала является осно­вой решения всех задач радиолокационного наблюдения: обнаружения, распо­знавания, измерения, а, следовательно, основой получения всей радиолокаци­онной информации (о наличии или отсутствии цели, о классе или типе цели, о координатах и параметрах движения цели). Действительно, сформировав отно­шение правдоподобия или любую иную величину, однозначно с ним связан­ную, и испытав их на порог, можно принять решения о наличии или отсутствии цели по всем элементам разрешения пространства наблюдения с показателями качества F и D гарантирующими минимальный средний риск, т.е. решить зада­чу обнаружения.

Аналогичным образом сформировав в результате пространственно-временной обработки сигнала отношение правдоподобия по каждому элементу пространства распознавания и обеспечив тем самым получение радиолокаци­онного портрета целей как распределения комплексных амплитуд принятого сигнала по всем элементам пространства распознавания, осуществив в даль­нейшем М-канальную обработку портретов в соответствии с заложенными в эти каналы априорными сведениями об М классах распознаваемых целей, срав­нив результаты обработки и выбрав большее, можно принять решение о классе распознаваемой цели с показателями качества D_K, F_K, гарантирующими мини­мальный средний риск решения в условиях многоальтернативного выбора, т.е. решить задачу распознавания. И, наконец, сформировав отношение правдопо­добия и подобрав тем или иным способом такое значение измеряемого пара­метра, при котором отношение правдоподобия максимально, можно измерить координату или параметр движения цели с минимальной ошибкой, т.е. решить задачу измерения.

Таким образом, осуществляя полную пространственно-временную обра­ботку принятого сигнала и решая на этой основе задачи обнаружения, измерения, распознавания, можно получить необходимую радиолокационную инфор­мацию о целях.