Distantsionny_kontrol_psikhofiziologicheskogo_sostoyania_s_pomoschyu_sverkhshirokopolosnoy_RLS

быстрого преобразования Фурье (БПФ).

Дальнейшая обработка по обзорам k 0, , K на большом интервале наблюдения длиной

KTr с целью выявления спектральных компонент дыхания и сердцебиения может осуществляться

движных местных предметов, расположенных в разных ячейках задержки (дальности), находятся на

нулевых и близких к нулю спектральных компонентах при v 0,1. Отклики от живых объектов со-

держат спектральные компоненты при значениях v 2, и отвечают частотам дыхания и сердцебие-

ния и их гармоникам. В отсутствие интерференционных переотражений (от местных предметов (МП)

и зеркальных точек поверхностей) через цель отклики живых объектов могут быть селектированы по частоте и находятся на истинных дальностях. Об этом свидетельствуют изложенные ранее результа-

ты моделирования в п. 5.2.4.

В то же время при наличии переотражений через цель их селекции по частоте не происходит и появляются дополнительные отметки, или расширение отметок по дальности, о чем свидетельствует и формула (5.32) и результаты проведенного на данном этапе моделирования по формулам (5.33), (5.34). Целью такого моделирования является выявление условий, при которых интерференционные искажения за счет зеркальных отражений от пола, потолка или стен можно или нельзя не принимать во внимание.

372

Для лучшего понимания характера влияния переотражений первоначально рассмотрим интер-

ференцию прямого сигнала и переотражения от одной зеркальной точки. Пусть она расположена в плоскости пола между антенной локатора и целью. Принимая во внимание выражение для волновых

чисел km m c на частотах m и учитывая формулу (5.28) при наличии только первых двух слагаемых с n 0, 1, после возведения в квадрат получим:

Отсюда следует, что при одной зеркальной точке после фокусировки частотных компонент

(5.35) по всем M 1 частотам будут получены три отметки – одна истинная на дальности цели R0 с

интенсивностью q02 , отметка за счет пути «антенна – зеркальная точка – цель» на дальности R1 с

лучаем, что интенсивность комбинационной отметки ( 2q0 q1 =1.6) заметно превосходит интенсивно-

сти истинной ( q02 1.0) и зеркальной ( q12 0.64) отметок. Можно также заключить, что для успеш-

ной селекции истинной отметки при значении дальности R0 , меньшем значений R1 и

R0 R1 2 , потребуется разрешающая способность по дальности r , удовлетворяющая неравен-

а не более мягкому условию r R1 R0 , которого можно было бы ожидать, исходя из геометри-

ческих расстояний «антенна – цель» и «антенна – зеркальная точка – цель». При невыполнении усло-

вия (5.36) возможны наложение и интерференция всех трех перечисленных отметок, что может при-

водить не только к расширению отметки по дальности, но и к ее дроблению при одновременном про-

падании отметки на истинной дальности цели. Вполне очевидной мерой борьбы с отмеченными яв-

лениями может быть расширение общей полосы частот F СЧМ зондирующего сигнала.

374

Для случая дальности «антенна – цель» R0 2.0м результаты представлены на рис. 5.23, 5.24

и 5.25 соответственно для вариантов 1, 2 и 3. Для случая дальности «антенна – цель» R0 4.0м

аналогичные результаты представлены на рис. 5.26, 5.27, 5.28 и 5.29 соответственно для вариантов

1, 2, 3 и 4.

f0 1.528 109F 2.1 108

Рис.5.23. Топографическая диаграмма откликов в плоскости «частота – дальность» для варианта 1

при дальности до цели 2.0м. Цена деления по дальности на вертикальной оси r 0.67м.

f0 2 109

F 4.41 108

375

Рис.5.24. Топографическая диаграмма откликов в плоскости «частота – дальность» для варианта 2

при дальности до цели 2.0м. Цена деления по дальности на вертикальной оси r 0.335м.

На рис.5.23 видно дробление отметки, вызванное интерференцией отметки цели и комбинаци-

онной отметки. На истинной дальности до цели равной 2.0 м, соответствующей третьей ячейке по вертикальной оси, имеет место провал, а максимумы расположены во второй и четвертой ячейках на дальностях 1.34м и 2.67м. По оси частот наблюдаются спектральные отметки дыхания и сердцебие-

ния. Рис. 5.24 соответствует увеличению полосы и улучшению разрешения по дальности примерно в два раза. Видно, что истинная и интерференционные отметки сливаются, что приводит как к расши-

рению отметки по дальности, так и к ее некоторому сдвигу интерференции с комбинационными от-

метками. Это смещает центр результирующей отметки в данном случае на одну ячейку дальности,

т.е. на r 0.335м, в сторону удаления относительно истинной дальности цели. Дальнейшее увели-

чение полосы до 889 МГц и улучшение разрешения до r 0.166м, характеризуемое рис. 5.25, при-

водит к разрешению всех трех отметок между собой и расположению их на отвечающих им дально-

стях. Это позволяет выделить дальность цели, равную 2.0м по первой, истинной отметке и логически отселектировать ложные отметки, расположенные на бóльших дальностях 2.41м и 2.83м.

f0 2 109

F 8.89 108

Рис.5.25. Топографическая диаграмма откликов в плоскости «частота – дальность» для варианта 3

при дальности до цели 2.0м. Цена деления по дальности на вертикальной оси r 0.17м.

376

Увеличение дальности до цели до значения 4м при прочих равных условиях приводит к анало-

гичным явлениям, только смещенным по параметрам частотной полосы и разрешающей способности в сторону более широких полос и меньших величин элемента разрешения по дальности. Это видно из топографических диаграмм на рис. 5.26 – 5.29.

Явление дробления отметки и провала на истинной дальности наблюдается теперь при полосе

частот F 441МГц и элементе разрешения r 0.335м. Полное разрешение всех трех отметок

наступает теперь только при полосе частот F 1778МГц и разрешении r 0.084м. Все это обу-

словлено сближением всех трех дальностей, участвующих в интерференционной картине, которые составляют теперь 4.0м, 4.236м и 4.47м.

f0 1.528 109F 2.1 108

Рис.5.26. Топографическая диаграмма откликов в плоскости «частота – дальность» для варианта 1

при дальности до цели 4.0м. Цена деления по дальности на вертикальной оси r 0.67м.

377

f0 2 109

F 4.41 108

Рис.5.27. Топографическая диаграмма откликов в плоскости «частота – дальность» для варианта 2

при дальности до цели 4.0м. Цена деления по дальности на вертикальной оси r 0.335м.

f0 2 109

F 8.89 108

Рис.5.28. Топографическая диаграмма откликов в плоскости «частота – дальность» для варианта 3

при дальности до цели 4.0м. Цена деления по дальности на вертикальной оси r 0.167м.

378

f0 2 109

F 1.778 109

Рис.5.29. Топографическая диаграмма откликов в плоскости «частота – дальность» для варианта 4

при дальности до цели 4.0м. Цена деления по дальности на вертикальной оси r 0.084м.

В заключение приведем результаты моделирования БР при учете всех шести точек зеркального отражения (от пола, потолка и четырех стен) при различной частотной полосе СЧМ и, следовательно,

различном разрешении по дальности. На рис. 5.30 – 5.33 представлены результаты для 1 – 4 вариан-

тов параметров БР согласно таблице 5.9 при дальности до цели 2м. Из рис. 5.30 следует, что при от-

носительно большом дальностном элементе разрешения имеет место интерференционная картина отметок, в которой отметка истинного положения цели в третьей ячейке дальности отсутствует в ре-

зультате интерференции за счет наложения сигналов блестящих точек из данного и соседних элемен-

тов дальности.

379

f0 1.528 109F 2.1 108

Рис. 5.30. Диаграмма откликов в плоскости «частота – дальность» для варианта 1 при дальности до

цели 2.0м с учетом всех зеркальных отражений, F 210МГц, r 0.67м.

f0 2 109

F 4.41 108

Рис. 5.31. Диаграмма откликов в плоскости «частота – дальность» для варианта 2 при дальности до

цели 2.0м с учетом всех зеркальных отражений, F 441МГц, r 0.335м.

При расширении частотной полосы до F 441МГц картина отметок становится более де-

тальной, однако частично отметки сливаются и интерферируют, что вызывает, в частности смещение

380

первой отметки относительно истинного положения примерно на величину чуть большую, чем раз-

мер элемента разрешения по дальности r 0.335м. Дальнейшее увеличение полосы до 889 МГц и до 1778МГц и разрешающей способности по дальности до значений 0.166м и 0.084м на рис. 5.20 и

5.21 приводит к полному разрешению цели и всех зеркальных отражений по дальности, которые при высокой разрешающей способности перестают интерферировать между собой. Это позволяет изме-

рить истинную дальность одиночной цели по удалению первой отметки.

f0 2 109

F 8.89 108

Рис. 5.32. Диаграмма откликов в плоскости «частота – дальность» для варианта 3 при дальности до

цели 2.0м с учетом всех зеркальных отражений, F 889МГц, r 0.166м.