Глава 4

ПРОСТРАНСТВЕННАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ В КАНАЛАХ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВЫХ КООРДИНАТ

В адаптивных РЛС с АР процессы настройки каналов обнаружения и измерения (оценки) параметров сигналов могут осуществляться параллельно и взаимосвязано, однако съем значений параметров (в частности угловых координат) производится, как правило, после принятия решения о наличии объекта в данном пространственно-временном стробе В связи с этим можно считать, что пространственно-временная обработка в измерительных каналах производится при полностью или частично известных характеристиках мешающих сигналов

В главе приведены результаты синтеза прямоотсчетных не-следящих измерителей угловых координат для АР с неизменяемыми во времени параметрами Это означает, что пеленгация объекта осуществляется неподвижными диаграммами направленности Изменение формы диаграмм направленности в процессе адаптации к мешающим источникам излучений существенно усложняет задачу измерения угловых координат и требует специальных мер для коррекции или стабилизации пеленгациониой характеристики Показано, что из уравнения максимального правдоподобия можно получить алгоритмы несмещенного оценивания отношения коэффициентов передачи измерительных каналов в направлении на источник полезного сигнала, однако в общем случае такие оценки недостаточны для определения угловой координаты Рассмотрены методы коррекции нуля и крутизны пеленгациониой характеристики, а также методы стабилизации ее формы путем наложения ограничений н-а весовые векторы адаптивных измерительных каналов

§ 4 1 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ СИНТЕЗА ИЗМЕРИТЕЛЯ УГЛОВЫХ КООРДИНАТ И ВЫВОД ОСНОВНЫХ СООТНОШЕНИЙ

Широко используемым методом синтеза статистически оптимальных алгоритмов оценивания является метод максимального правдоподобия, который эквивалентен минимизации байе-

сова условного риска при простой функции потерь [7, 12, 28]. Использование оценок максимального правдоподобия (ОМП) в неследящих измерителях обусловлено кратковременностью наблюдения сигнала (так что измеряемый параметр не изменяется), отсутствием сведений об априорном распределении измеряемого параметра (либо нестатистической природой параметра), а также рядом практически важных свойств этих оценок инвариантностью к монотонным преобразованиям переменных, достаточностью, состоятельностью, асимптотической несмещенностью и эффективностью

Известен ряд работ [2, 7, 35-38], в которых исследованы ОМП применительно к задачам измерения угловых координат в АР, однако алгоритмы обработки рассмотрены либо при отсутствии внешних помех, либо найдены лишь приближенные решения для конкретных аппроксимаций диаграмм направленности измерительных каналов Между тем поскольку информация о направлении прихода заключена в модуляции пространственного сигнала, вносимой приемной антенной, то естественно ожидать, что алгоритм оценивания угловой координаты должен быть связан с оценками коэффициентов передачи измерительных каналов, тес оценками -значений диаграмм направленности каналов или некоторых функций от них

Так как реальные диаграммы направленности имеют довольно сложную зависимость от истинной угловой координаты, то целесообразно построить алгоритмы оценивания некоторой функции угловой координаты, которая называется пеленгаци-онной характеристикой В рабочем секторе углов она должна иметь монотонный (линейный) характер и не зависеть от других параметров сигнала (интенсивности, второй угловой координаты и т п ) Если указанные свойства достигнуты, то пе-ленгационная характеристика может быть калибрована относительно истинных углов прихода, и съем угловой информации не вызывает затруднений Характерным примером являются принципы построения моноимпульсных систем, где угловая координата вычисляется как функция отношения диаграмм измерительных каналов Такой подход применяется и в функциональных методах синтеза измерителей [39], однако при этом не всегда выполняются условия идентифицируемости параметров моделей сигналов Для выполнения этих условий в упрощенном представлении необходимо, чтобы число неизвестных параметров модели не превышало числа наблюдаемых достаточных статистик

Таким образом, все эти соображения приводят к тому, что желательно получить алгоритмы оценивания, не зависящие по структуре от конкретного вида диаграмм направленности Тогда оптимизация пространственных характеристик измерительных каналов (по минимуму ошибки измерений) может быть выполнена независимо от алгоритма оценивания Это особенно важно

при работе измерителя в условиях воздействия внешних помех Подавление мешающих сигналов в результате адаптации измерительных каналов приводит в общем случае к искажениям их диаграмм направленности, что может повлиять на точност!? измерения угловых координат полезного сигнала Независимость алгоритма оценивания угловых координат от формы диаграмм направленности измерительных каналов позволяет разделить задачи оптимизации пространственной обработки сигнала и формы диаграмм направленности (так же, как во временной обработке имеется возможность раздельной оптимизации приема и формы зондирующего сигнала)

Применительно к адаптивным АР это дает возможность решить задачу стабилизации формы пеленгациониой характеристики с помощью введения калибровочных сигналов или путем разработки таких алгоритмов подавления мешающих сигналов в угломерных каналах, при которых форма пеленгациониой характеристики не искажается

4 1 1 Стабилизация пеленгациониой характеристики

Принципиальную возможность стабилизации пеленгациониой характеристики (П X ) рассмотрим на примере /С-элемент-ной эквидистантной АР Если для измерения угловых координат используется метод амплитудного мгновенного сравнения сигналов (моноимпульсный), то пеленгационная характеристика является монотонной функцией отношения диаграмм направленности измерительных каналов Воспользуемся представлением произвольной диаграммы АР в виде полинома от переменной г = ехр/ sin 9 (см гл 1) Записывая полиномы

в канонической форме, получим соотношение, определяющее форму П X

""-Wf-. (4 1)

П (г-а,,) ft=i

где fA(0), (Aft, /2(6), asfe - разностная и суммарная диаграммы направленности и соответствующие координаты нулей этих диаграмм в плоскости z

Из (4 1) следует, что форма П X целиком определяется расположением нулей диаграмм измерительных каналов Поскольку рабочий участок П X соответствует угловому сектору главного луча суммарного канала, то форма характеристики на этом участке будет в основном зависеть от расположения лишь ближних нулей диаграмм f/ и относительно опорного