Перемещение целевой индикации

Перемещение целевого индикации ( MTI ) - это способ работы радара для различения цели против беспорядка . Он описывает различные методы, используемые для поиска движущихся объектов, таких как самолет, и отфильтровывать неподвижных, таких как холмы или деревья. Он контрастирует с современной техникой индикации стационарного целевого показателя (STI), в которой используются детали сигнала, чтобы непосредственно определить механические свойства отражающих объектов и тем самым найти цели, движутся они или нет.

Ранние системы MTI обычно использовали акустическую линию задержки для хранения одного импульса принятого сигнала именно времени между трансляциями ( частота повторения импульса ). Этот сохраненный импульс будет отправлен на дисплей вместе со следующим полученным импульсом. Результатом было то, что сигнал от любых объектов, которые не перемещались с смешанным с накопленным сигналом и стал приглушен. Только сигналы, которые изменились, потому что они двигались, остались на дисплее. Они подвергались широкому разнообразию шумовых эффектов, которые сделали их полезными только для сильных сигналов, как правило, для обнаружения самолетов или судов.

Внедрение фазовых консервативных передатчиков Klystron , в отличие от магнитрона бессвязного полости, используемого на более ранних радарах, привело к внедрению новой техники MTI. В этих системах сигнал не подавался непосредственно на дисплей, а сначала подавался в фазовый детектор . Стационарные объекты не изменили фазу с пульса на импульс, но движущиеся объекты сделали. Хранив фазовый сигнал вместо исходного аналогового сигнала или видео , и сравнивая сохраняемый и точный сигнал для изменений в фазе, выявляются движущиеся мишени. Этот метод гораздо более устойчив к шуму и может быть легко настроен, чтобы выбрать различные пороги скорости, чтобы отфильтровать различные типы движения.

Фазовые когерентные сигналы также позволили для прямого измерения скорости посредством доплеровского сдвига одного полученного сигнала. Это может быть подано в полосовый фильтр, чтобы отфильтровать любую часть возврата сигнала, которая не показывает сдвиг частоты, тем самым непосредственно извлекая движущиеся цели. Это стало обычным явлением в 1970 -х годах и особенно в 1980 -х годах. Современные радары, как правило, выполняют все эти методы MTI в рамках более широкого набора сигналов обработки сигналов, осуществляемых цифровыми процессорами сигнала . MTI может быть специализирован с точки зрения типа беспорядка и окружающей среды: MTI (AMTI) в воздухе ( AMTI ), наземного MTI ( GMTI ) и т. Д. Или может быть комбинированный режим: стационарный и движущийся целевой индикатор ( SMTI ).

Операция

Процесс выборки сигнала перемещения целевого индикатора.

Радар MTI использует низкую частоту повторения импульса (PRF), чтобы избежать неоднозначности диапазона.

Индикатор движения цели (MTI) начинается с выборки двух последовательных импульсов. Отбор проб начинается сразу после того, как импульс передачи радиолокатора. Отбор проб продолжается до начала следующего импульса передачи.

Отбор проб повторяется в том же месте для следующего импульса передачи, а образец, взятый (на том же расстоянии) с первым импульсом, поворачивается на 180 градусов и добавляется ко второму образцу. Это называется разрушительным вмешательством .

Если объект движется в месте, соответствующем обоим образцам, то сигнал, отраженный от объекта, выживет за этот процесс из -за конструктивных помех. Если все объекты становятся неподвижными, два образца отменится, и останется очень мало сигнала.

Мощные микроволновые устройства, такие как усилитель скрещенного поля , не являются фазовыми стабильными. Фаза каждого импульса передачи отличается от предыдущих и будущих импульсов передачи. Это явление называется фазовым дрожанием .

Для того, чтобы MTI работал, начальная фаза обоих импульсов для передачи должна быть отобрана, а фазовое вращение 180 градусов должно быть скорректировано для достижения отмены сигнала на стационарных объектах.

Вторичное влияние заключается в том, что фазовое вращение вызвано доплером, и это создает слепые скорости. Например, объект, движущийся со скоростью 75 м/с (170 миль/час), будет производить фазовый сдвиг на 180 градусов каждый 1 миллисекунд на полосе L.

${\text{Doppler}}=180,000^{\circ }/{\text{s}}=720\left({\frac {75\times 10^{9}}{3\times 10^{8}}}\right)=720\left({\frac {{\text{Velocity}}\times {\text{Transmit Frequency}}}{C}}\right)$

Если интервал повторения импульса составляет 0,002   с между импульсами передачи, то процесс MTI будет производить $360^{\circ }$ фазовое вращение. Это то же самое, что и стационарный объект, который делает систему слепым для объектов, движущихся с этой радиальной скоростью.

MTI требует 3 или 4 импульса, чтобы уменьшить влияние слепых скоростей. Многопульсные стратегии используют ошеломленные импульсы с нерегулярными интервалами повторения импульса, чтобы предотвратить отмену сигнала на движущихся объектах. Процесс суммирования немного отличается, чтобы приспособить дополнительные образцы.

Фазовое дрожание, эффекты допплера и воздействие на окружающую среду ограничивают показатель видимости подзагровой настройки MTI до примерно 25 дБ. Это позволяет перемещать объекты примерно в 300 раз меньше, чтобы быть обнаруженным в непосредственной близости от более крупных стационарных объектов.

Обработка сигнала импульсного допплера необходима для достижения большей видимости субподребчения.

Характеристики

Цель движется на скорости $v_{p}$ в максимальном диапазоне $R_{\text{max}}$ с углом высоты $EL$ и азимут $AZ$ в отношении бистатического радара MTI.

Вероятность обнаружения (PD)

Вероятность обнаружения данной цели в данном диапазоне в любое время, когда радиолокационные луча сканирует по ней, PD определяется факторами, которые включают размер антенны и количество мощности, которую она излучает. Большая антенна, излучающаяся при высокой мощности, обеспечивает наилучшую производительность. Для высококачественной информации о движущихся целях БП должен быть очень высоким.

Целевая точность местоположения

Точность местоположения зависит от уверенности в положении радара, точности с радаром, разрешением азимута и разрешением диапазона. Длинная антенна или очень короткая длина волны могут обеспечить прекрасное разрешение азимута. Короткие антенны имеют тенденцию иметь большую ошибку азимута, ошибку, которая увеличивается с диапазоном к цели, поскольку отношение сигнал / шум изменяется обратно в зависимости от диапазона. Точность местоположения жизненно важна для отслеживания производительности, поскольку он предотвращает повреждение трека, когда существует несколько целей и позволяет определить, на какую дорогу находится автомобиль, если он движется в районе со многими дорогами.

Точность целевого местоположения пропорциональна диапазону уклона, частоте и длине диафрагмы.

Разрешение диапазона целевого диапазона (высокое разрешение диапазона; HRR)

Разрешение диапазона целевого диапазона определяет, будут ли быть обнаружены два или более целей, движущихся в непосредственной близости в качестве отдельных целей. С более высокими радарами производительности, разрешение диапазона целевого диапазона - известное как высокое разрешение диапазона (HRR) - может быть настолько точным, что может быть возможно распознать определенную цель (т.е. (например, танк T-80). Это позволило бы более надежно отслеживать конкретные транспортные средства или группы транспортных средств, даже если они движутся в плотном движении или исчезают в течение периода из -за проверки.

Минимальная обнаруживаемая скорость (MDV)

MDV происходит от частотного распространения беспорядка MainLobe. MDV определяет, будет ли трафик обнаружен. Радар GMTI должен отличить движущуюся мишень от заземления, используя допплеровую подпись цели, чтобы обнаружить радиальный компонент вектора скорости цели (то есть, измеряя компонент движения цели непосредственно вдоль линии радара-мишени). Чтобы захватить большую часть этого трафика, даже когда он движется почти тангенциально через радар (то есть перпендикулярно линии радара-мишени), система должна иметь возможность обнаруживать очень медленные радиальные скорости. По мере того, как радиальная компонент скорости цели приближается к нулю, цель попадет в беспорядок или слепое зону . Это рассчитывается как:

${\text{MDV}}={\frac {\lambda }{2}}{\frac {4v_{p}}{B}}{\sqrt {\sin ^{2}(AZ)\sin ^{2}(EL)^{2}+\cos ^{2}(AZ)\cos ^{2}(EL)}}$

Любая цель со скоростью меньше, чем этот минимум (MDV), не может быть обнаружена, потому что в его эхо нет достаточного сдвига допплера, чтобы отделить его от возврата беспорядка MainLobe.

Скорость поиска площади

Скорость покрытия площади (измеренная в области за единицу) пропорциональна мощности системы и размеру диафрагмы. Другие факторы, которые могут быть актуальными, включают расстояние между сетками, размер усилителя мощности, квантование модуля, количество обработанных балок и потери системы.

Сторонние расстояние

Расстояние противостояния-это расстояние, отделяющее радиолокационную систему от области, которую она покрывает.

Размер площади покрытия (ширина и глубина)

Размер площади покрытия - это область, которую система может держать под постоянным наблюдением с определенной орбиты. Хорошо известные принципы проектирования вызывают максимальный диапазон обнаружения радара, чтобы зависеть от размера ее антенны (апертура радара), количество мощности, излучаемое от антенны, и эффективности механизма отмены беспорядка. Кривизна земли и скрининг с местности, листвы и зданий приводят к тому, что высота системы является еще одним ключевым фактором, определяющим глубину охвата. Способность охватить область размером с интересующей области армейского корпуса с безопасной дистанции противостояния является отличительной чертой эффективной, передовой системы GMTI.

Скорость пересмотра зоны покрытия

Это приравнивается к частоте, с которой радиолокационная луча проходит по данной области. Частое пересмотр очень важна для способности радара достигать непрерывности отслеживания и способствовать повышению вероятности обнаружения целей за счет снижения вероятности запоздавания от скрининга деревьями, зданиями или другими объектами. Быстрый скорость повторения становится критическим для обеспечения нетребитой дорожки, когда цель движется в плотном движении или временно скрыта, хотя бы на деревьях вдоль дороги.

Смотрите также

• Допплеровский радар
• Импульсный радар