3

Національний аерокосмічний університет ім. М.Є. Жуковського „ХАІ”

Баришев І.В.

Цифрова обробка радіолокаційної інформації

Харків

2003

Національний аерокосмічний університет ім. М.Є. Жуковського „ХАІ”

Баришев І.В.

Цифрова обробка радіолокаційної інформації

Навчальний посібник

Частина І

Харків

2003

У навчальному посібнику розглянуто основи теорії дискретних сигналів і лінійних дискретних систем, способи перетворення аналогових сигналів у цифрові і у зворотному порядку, а також обробку цифрових сигналів фільтрами з кінцевою й нескінченною імпульсними характеристиками.

При написанні навчального посібника особливу увагу приділено питанням алгоритмізації процесів обробки радіолокаційної інформації в багатоетапній задачі визначення параметрів траєкторії рухомих об'єктів.

Навчальний посібник складається з двох частин. У першій частині приведено п'ять глав: глава 1 - призначення і принцип побудови системи цифрової обробки радіолокаційної інформації; глава 2 - дискретні сигнали; глава 3 - алгоритми та структурні схеми дискретних систем; глава 4 - цифрові фільтри; глава 5 - принцип побудови системи збору й обробки РЛІ. У другій частині навчального посібника приведено чотири глави: глава 1 - первинна обробка цифрових радіолокаційних сигналів; глава 2 - вторинна обробка РЛІ; глава 3 - об’єднання РЛІ від декількох джерел - третинна обробка РЛІ; глава 4 - обробка інформації у системах передачі даних.

Ілюстрацій - 66, таблиць - 2, бібліографія - 7 найменувань.

ВСТУП

У теперішній час значного поширення набуло широке використання цифрових методів обробки й передачі інформації. Перспективи розвитку цифрової техніки пов'язані із широким впровадженням найновіших досягнень мікроелектронної техніки, у тому числі мікропроцесорів. Це відкриває нові можливості поліпшення технічних, експлуатаційних і технологічних характеристик радіотехнічної апаратури.

Інтенсивний розвиток цифрових систем обробки сигналів пояснюється перевагами цих систем порівняно з аналоговими системами. Основним пріоритетом цифрових систем передачі, обробки і збереження інформації є точність завдання алгоритмів, висока завадостійкість, абсолютне відтворення як зафіксованої інформації, так і алгоритмів її обробки, повна ідентичність (що означає взаємозамінність) відповідних вузлів апаратури при серійному або масовому виготовленні. Так, наприклад, при реалізації багатоканальних, лінійних і нелінійних аналогових пристроїв (частотних фільтрів, перемножувачів) важко досягти ідентичності їх характеристик у різних каналах з відносною помилкою менше одного відсотка. В аналогових пристроях збереження інформації при багаторазовому повторному записі буде скупчення завад і спотворень сигналів, що виявляються, наприклад, при перезаписі музичних програм побутовими магнітофонами.

Разом з цим цифровим системам притаманні й деякі недоліки. До них належать достатня складність систем, наявність помилок дискретизації сигналів за часом та квантування за рівнем, обмежена швидкодія, що призводить до суперечності між смугою відтворених частот і точністю. Ці недоліки призводять до необхідності застосування пристроїв та систем, в яких поєднуються аналогові й цифрові методи обробки сигналів.

Для розуміння фізичних процесів, що проходять у пристроях та системах цифрової обробки сигналів, необхідно їх порівняти з відповідними аналоговими системами. Отже, необхідно володіти також математичним апаратом, який застосовують до аналогових систем.

При цифровій обробці сигнал підлягає дискретизації не тільки за часом, але й за рівнем квантування. Це призводить до появи помилки квантування (“шуму квантування”), помилки округлення (при операції перемноження двох чисел) та, можливо, до специфічних для цифрових систем автоколивань, навіть при відсутності сигналу на вході коливання граничного циклу та коливання переповнення.

Основним напрямком використання методів цифрової обробки є цифрова фільтрація і спектральний аналіз. До цифрових фільтрів належать фільтри з кінцевою імпульсною характеристикою (КІХ - фільтри) та фільтри з нескінченною імпульсною характеристикою (НІХ – фільтри). Спектральний аналіз можна проводити шляхом обчислення спектрів за допомогою дискретного перетворення Фур'є (ДПФ), або шляхом обчислення спектрів із застосуванням статистичних методів. На практиці при спектральному аналізі, як правило, використовується швидке перетворення Фур'є (ШПФ) і заснована на ньому методика обчислення швидкодії згортки.

Цифрові системи обробки сигналів широко застосовуються в радіолокації, зокрема у радіолокаційній станції бокового огляду, у пристроях селекції рухомих цілей, а також для виділення на фоні шумів надто слабких сигналів шляхом реалізації багаторазового когерентного накопичення.