Отличиями отметки судна от РЛ-образа помех являются:

−обычно более высокая амплитуда;

−определенная протяженность по пеленгу и дистанции;

−малое изменение площади при последующих обзорах;

−закономерное изменения положения от обзора к обзору.

Таким образом, РЛ-отметка объекта состоит из совокупности видеосигналов, полученных при прохождении через него луча антенны. Эта отметка в общем случае является областью неправильной формы, которая имеет определенную протяженность по пеленгу и дистанции.

3.3. Преобразование эхосигналов РЛС в цифровой код

Выходной сигнал приемника радиолокатора, рассматриваемый между соседними посылками ЗИ, является сложным по форме и представляет собой смесь полезных эхосигналов с шумом. Пример временной развертки видеосигнала показан на рис. 3.4,б [15].

UKB

Рис. 3.4. Квантование видеосигнала РЛС по времени и уровню

Для выделения полезной информации и представления ее в цифровой форме видеосигнал квантуется по времени и уровню.

При временном квантовании выходной сигнал в одном периоде посылки представляется последовательностью импульсов малой длительности (рис. 3.4,б), амплитуда которых равна амплитуде видеосигнала. Частота квантования задается специальным генератором [15]. Он запускается

синхронизирующим импульсом РЛС и вырабатывает с шагом τкв стандартные импульсы малой длительности (рис. 3.4,а) в интервале времени Tш , соответствующем дистанции Dш выбранной шкалы дальности

72

(Tш = Dш / c ). Если импульсам квантования в порядке их генерации

присвоить номера 1, 2, 3, …, r, …, N, то каждому из них будет соответствовать дистанция от антенны судна

Dr = r τкв c .

Чтобы не потерять полезную информацию и не ухудшить точность измерения дистанции, интервал дискретизации по времени τкв выбирают меньшим длительности τи зондирующего импульса. В то же время нет смысла делать τкв слишком малым, так как это влечет повышение требований к быстродействию и приводит к появлению излишних импульсов, представляющих объекты, что усложняет обработку. Обычно τкв берут в интервале τи > τкв > τи 2 . В примерах τкв=0.2мкс, чему соответствует частота квантования 5 МГц. При такой частоте интервалу времени между импульсами квантования отвечает дистанция Dкв =30 м. С

выхода схемы временного квантования последовательность импульсов поступает на вход схемы амплитудной дискретизации.

Схема амплитудного квантования имеет несколько уровней и выдает на выходе номер верхнего из них, который превышен импульсами в каждом интервале временного квантования (рис 3.4,в). Нулевые значения характеризуют отсутствие полезного сигнала.

Используется амплитудная дискретизация с 2-мя, 4-мя, 8-ю, 16-ю и 32мя уровнями. Довольно часто применяется квантование с двумя уровнями - нулевым и единичным [17]. Схема такого бинарного квантования выдает импульс стандартной амплитуды и длительности (единицу), если амплитуда полученных при временном квантовании импульсов больше определенного единичного порога, и ноль - когда этот уровень не превышен.

При выборе единицы амплитуды исходят из интенсивности шумов приемника РЛС. Обычно применяется регулируемый в зависимости от интенсивности шумов единичный уровень, обеспечивающий возможность на их фоне оптимально выделять полезные сигналы.

Получаемый после квантования сигнал в виде последовательности цифр записывается в регистр развертки (рис 3.4,в). Регистр развертки представляет собой логическое устройство, состоящее из блока ячеек (разрядов), последовательно переключаемых на открытие импульсом квантования, номер которого в порядке генерации соответствует номеру ячейки регистра развертки. Таким образом, значение в ячейке регистра соответствует расстоянию от антенны

Dk = k τкв c ,

где k - номер ячейки.

73

За интервал времени Tш после излучения ЗИ все разряды регистра

развертки заполняются и предаются на хранение в запоминающее устройство. После квантования отметка объекта является совокупностью значащих цифр. Область цифровых значений, представляющих объект после квантования видеосигналов по времени и уровню, называется его цифровой отметкой или цифровым образом.

Значение разряда регистра развертки обозначим Z . При бинарном квантовании по уровню Z может принимать значение 0 или 1. Если используется восемь уровней квантования сигнала, то в зависимости от амплитуды видеосигнала, в разряды регистра развертки записываются значения от нуля до семи.

Количество N ячеек разрядов регистра развертки соответствует числу импульсов квантования по времени между моментом посылки ЗИ и моментом, соответствующим дистанции шкалы

N = Dш / (с τкв) .

Например, для Dш =6 миль и τкв =0.2 мкс N должно быть не меньшим 370. Для хранения данных, соответствующих 25 милям обзора при точности

0.25кб, необходимо примерно 1020 ячеек, синхронизируемых при частоте

3.2МГц. Изменение продолжительности развертки на других шкалах дальности РЛС может учитываться изменением числа ячеек в регистре либо

интервала квантования τкв .

Отметим также, что значение в ячейке регистра соответствует определенной s посылке ЗИ после прохождения осевой линией луча антенны

стандартного направления, например, на «север». Пеленг Пs , по которому

направлена осевая линия «лепестка» антенны в момент посылки ЗИ, получается с помощью преобразователя угла поворота антенны в цифровой код.

Таким образом, значение Zsr рассматриваемого в одном обзоре разряда регистра соответствует его номеру r по дальности, и номеру посылки s ЗИ, начиная от стандартного направления. Иными словами, Zsr - это цифровое значение видеосигнала, соответствующее полярным координатам Dr , Пs в координатной системе с началом в месте антенны РЛС судна оператора.

3.4. Хранение РЛ-изображения в памяти

Представляемое на экране РЛ-изображение можно хранить в цифровом виде, если записать в память значения регистра развертки, соответствующие всем последовательным посылкам ЗИ при одном обороте антенны, и обновлять эти значения при ее других оборотах.

74

Номер разряда регистра развертки

r71 r72 r73 r74 r75 r76 r77 r78 r79 r80 r81 r82 r83 r84 r85 r86 r87 r88

Рис. 3.5. Часть матрицы последовательных значений регистра развертки, записанных в памяти

Запись РЛ-изображения в памяти можно представить в виде матрицы значений Zsr . Часть этой матрицы при восьмеричном квантовании РЛ-

сигнала по уровню представлена на рис. 3.5. Столбцы матрицы r1, r2, r3, ...

соответствуют разрядам регистра развертки, а строки s1, s2, s3, ... - посылкам ЗИ.

Путем анализа ячеек памяти устанавливается принадлежность областей значащих цифр к тому или к другому реальному или ложному объекту. Область значащих цифр в матрице РЛ-изображения, соответствующая облучаемому объекту, является его цифровой отметкой (цифровым образом). При бинарном квантовании она является областью единиц.

Количество разрядов регистра, занимаемое значащими цифрами (на рис. 3.5 по горизонтали), характеризует протяженность объекта по дистанции.

Число последовательных посылок (по вертикали), после которых возникали в регистре значащие цифры, представляют размер объекта по пеленгу.

Если интервал квантования по времени выбран в интервале τи > τкв > τи 2 , то после одиночного облучения идеальный эхосигнал от

точечного объекта представится значащей (отличной от нуля) цифрой в одном разряде регистра развертки. При последовательных посылках, пока луч антенны проходит через точечный объект, он будет облучен несколько раз. В результате идеальная цифровая РЛ-отметка этого объекта будет представлять в матрице последовательность значащих цифр в одном разряде, на рис. 3.5 в ячейках от (s182,r74) до (s187,r74). Протяженность этой отметки по пеленгу соответствует ширине диаграммы направленности антенны в горизонтальной плоскости.

Полученный при одном зондировании от протяженного по дистанции объекта отраженный сигнал представляется рядом значащих цифр в соседних ячейках регистра, как показано, например, на рис. 3.4,в. Размер РЛ-отметки

75