Задача навигации по радиолокационным изображениям точечных ориентиров

• Автор: Костоусов, Андрей Викторович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 174 с. : ил.

Оглавление
Введение

1 Моделирование радиолокационных изображений

1.1 Математическая модель радиолокационного изображения .

1.2 Геометрическое моделирование трехмерных сцен.

1.3 Алгоритм формирования радиолокационного изображения

1.4 Результаты моделирования.

2 Навигация по радиолокационным изображениям точечных ориентиров

2.1 Задача навигации по радиолокационным изображениям . .

2.2 Задача навигации по изображениям точечных ориентиров

2.3 Выделение точечных особенностей на радиолокационных изображениях.

2.4 Сопоставление точечных изображений поиск соответственных точек.
2.5 Восстановление параметров движения датчика точечных изображений
2.6 Оценка ошибки навигации. Информативность точечных сцен
2.7 Численный эксперимент
3 Программный комплекс РЛНавигация
3.1 Архитектура программного комплекса.
3.2 Применение распределенных вычислений.
3.3 Формат ХМЬпредставления трехмерных сцен.
3.4 Ваза данных отражательных свойств поверхностей
А Описание реализации программного комплекса РЛНавигация
А.1 Геометрическое моделирование.
А. 2 Текстуры
А.З Визуализация сцены.
А.4 Парсер файла сцены.
А.5 Внутреннее представление радиолокационных изображений
А.6 Моделирование радиолокационных изображений.
Литература


Ргес — это мощность принятого радиолокатором сигнала; Pr(Ui — мощность излучения радиолокатора; G — коэффициент усиления приемопередающей антенны радиолокатора; Л — длина волны; а — эффективная площадь рассеяния цели (она представляет отражательные свойства цели); г — расстояние от радиолокатора до цели. Вместо коэффициента усиления антенны радиолокатора в дальнейшем нам удобно оперировать понятием диаграммы направленности антенны (ДНА) [,], которую тоже будем обозначать символом (2. Диаграмма направленности антенны — это функция, показывающая зависимость коэффициента усиления антенны от направления, которое определяется углами и д соответственно в азимутальной и угломестной плоскостях, отмеренными от оси обзора радиолокатора. Мы будем пользоваться следующей моделью диаграммы направленности антенны (рис. ДНА; показатели степеней р^ и р$ определяют ширину основного лепестка ДНА соответственно в азимутальной и угломестной плоскостях — они вычисляются, исходя из углов половинной мощности ДНА и (рис. Данная модель позволяет учесть влияние боковых лепестков ДНА на процесс формирования радиолокационного изображения. Рис. Принятая модель диаграммы направленности антенны радиолокатора при следующих значениях параметров: к, — 7; = °. Формирование РЛИ радиолокатором, работающим в режиме реальной апертуры, происходит за счет сканирования в азимутальной плоскости. В процессе сканирования ось обзора радиолокатора поворачивается, занимая последовательно положения, соответствующие различным азимутам на РЛИ, то есть каждое сечение ДАП {ip — const) формируется независимо. Для формирования дальностного портрета, соответствующего азимуту р диаграмма направленности антенны радиолокатора поворачивается на угол ip. Таким образом, для каждого азимута (р мы, по сути, имеем свою диаграмму направленности Gy, которая получается из исходной функции G сдвигом по азимуту (рис. Рис. Интегрирование по переменным ф и # означает, что при каждом положении в процессе сканирования радиолокатор принимает и суммирует сигналы, приходящие со всех направлений. Пользуясь выражением (1. ДНА является симметричной, можно переписать формулу (1. Г * С2) (г, М) = / Т(г, ф, Ф)в2(<р - ф, ф) <1ф. Использование режима реальной апертуры позволяет за счет сканирования получать изображения, имеющие существенно больший угловой размер, нежели, как будет видно ниже, при использовании режима синтезированной апертуры. Однако при этом получаемое изображение имеет низкое угловое разрешение, поскольку при каждом положении оси ДНА производится усреднение сигнала в пределах основного луча радиолокатора, который имеет значительный угловой размер. В случае радиолокатора, работающего в режиме синтезированной апертуры, формирование изображения происходит, при неподвижном угловом положении диаграммы направленности антенны и основано на использовании эффекта Доплера. При этом угловое разрешение зависит от угла между вектором скорости и направлением оси обзора радиолокатора: чем ближе этот угол к °, тем выше разрешение. Развертка изображения по азимуту обеспечивается за счет зависимости величины доплеровского смещения частоты отраженного сигнала от угла между вектором скорости радиолокатора и направлением, с которого принимается сигнал. Поэтому в данном случае формирование РЛИ происходит в два этапа. Сначала формируется дальностио-частотиый портрет (ДЧП) — аналог далыюстно-азимутальиого портрета, где вместо азимута первым аргументом функции выступает величина доплеровского смещения частоты. Затем дальностно-частотный портрет преобразуется в дальностно-азимутальный. Преобразование заключается в следующем: в качестве ДП, соответствующего значению азимута (р на РЛИ, берется ДП из дальиостно-частотиого портрета, соответствующий допле-ровскому смещению частоты, которое получил бы сигнал, пришедший с направления, заданного азимутом (р. В результате, разрешение радиолокатора по азимуту оказывается неравномерным (неодинаковым в различных частях сформированного дальностио-азимутального портрета) — оно зависит от величины азимута.