Elektronika 2009-11.pdf - Instytut SystemÃ³w Elektronicznych

More documents

Recommendations

Info

W przypadku wykorzystania nadajnika stacji radiowej FM mamy do czynienia z sygnałem zupełnie odmiennym od dwóch pozostałych. Po pierwsze jest to sygnał całkowicie nieprzewidywalny. Po drugie, jak wynika z podanych w powyższej tabeli typowych wartości liczbowych, czas t i (w tym przypadku t i trudno nazywać czasem trwania impulsu, natomiast jest to czas integracji echa, więc sam symbol t i zachowuje swoją literową logikę) jest bardzo długi w stosunku do oczekiwanej maksymalnej odległości echa. Zwraca uwagę duży zysk przetwarzania, który w tym przypadku jest osiągany za cenę właśnie bardzo długiego czasu integracji - o kilka rzędów wielkości dłuższego niż w zwykłych radarach aktywnych. Długi czas integracji i wysoki zysk przetwarzania w PCL są niezbędne, aby skompensować różne braki stacji radiowej jako nadajnika: stosunkowo niska moc najczęściej dostępnych nadajników, mały zysk anteny stacji nadawczej, która musi emitować energię dookoła, ale także podobnie mały zysk anteny odbiorczej. Jedynym sposobem uzyskania sensownego zasięgu wykrywania jest odpowiednio wysoki zysk przetwarzania. Szerokość pasma stacji FM też nie jest imponująca. Teoretycznie przynależne stacji z modulacją FM pasmo ok. 150 kHz jest zwykle wykorzystane w nie więcej niż 50%, co wynika z treści większości nadawanych programów radiowych. Aby zapewnić wymagany zysk przetwarzania, pozostaje tylko odpowiednie wydłużenie czasu integracji. Pozostawmy jednak na razie problematykę zasięgu radarów PCL, zanim do końca nie wyjaśni się, jak one działają. Dotychczas wyjaśniło się zaledwie tyle, że echo całkowicie przypadkowego sygnału „okazyjnego” nadajnika można wykryć pośród innych sygnałów przez poddanie go procesowi korelacji. Teraz należałoby pokazać, jak w naprawdę działa radar PCL, ale jeszcze wcześniej trzeba uściślić podstawowe pojęcia stosowane w radiolokacji. azymutalnym. Te przykładowe obiekty zostaną wykorzystane do ważnych wywodów w dalszej części artykułu. Tymczasem z tego rysunku wynikają już dwie istotne obserwacje. Pierwsza jest taka, że w radarze PCL (a szerzej - w radarze bistatycznym) nie ma praktycznego zastosowania tradycyjnie pojmowana odległość celu od radaru. Jest to zrozumiałe, bo w systemie bistatycznym właściwie nie wiadomo, gdzie mieści się ten radar - w lokalizacji nadajnika, czy odbiornika? Niewielka to jednak strata, gdyż w istocie tradycyjne współrzędne celu widziane względem lokalizacji radaru miały tylko charakter lokalny i tymczasowy; dalszy proces uogólniania informacji zawsze prowadził do wyznaczania lokalizacji celu na mapie. Druga obserwacja ma większą wagę: okazuje się, że korzystając z jednego nadajnika, nie da się jednoznacznie wyznaczyć lokalizacji celu. Problem można rozwiązać na dwa sposoby. Odległość i częstotliwość Dopplera w PCL Z tego, że PCL posługuje się nie swoimi nadajnikami, wynika - oprócz opisanych problemów z przetwarzaniem sygnału - inna trudność, związana z „geometrią” takiego systemu radiolokacyjnego. Wyznaczenie odległości do celu na podstawie czasu opóźnienia echa względem momentu sondowania jest proste w zwykłym radarze, gdzie sygnał sondujący biegnie do celu i z powrotem. Tak nie jest w przypadku PCL, co widać na rys. 1. Sygnał bezpośredni z nadajnika do odbiornika przebywa drogę R 0 , natomiast jego echo pokonuje drogę równą sumie R 1 i R 2 . W odbiorniku można zmierzyć tylko różnicę opóźnień echa i sygnału bezpośredniego. Jeżeli znamy R 0 , możemy wyznaczyć jedynie wartość wyrażenia R 1 + R 2 - R 0 . Liczba położeń celu dająca jednakową wartość jest teoretycznie nieskończona. Z lekcji geometrii wiadomo, że zbiór punktów, dla których suma R 1 + R 2 jest wielkością stałą utworzy elipsę, której ogniska znajdują się w lokalizacjach nadajnika i odbiornika. Różnym wartościom tej sumy będą odpowiadały różne elipsy. Uwzględnienie stałego składnika R 0 to tylko kwestia opisu danej elipsy. W przykładzie pokazanym na rys. 6. odległość między nadajnikiem a odbiornikiem wynosi 20 km, a elipsy dla kilku wartości różnicy opóźnień R 1 + R 2 - R 0 są wykreślone z zachowaniem skali. Elipsa zerowej różnicy opóźnień redukuje się do odcinka linii łączącej nadajnik z odbiornikiem. Z kolei dla znacznych wartości różnicy opóźnień elipsa jest bliska okręgowi; jednak rzeczywistym okręgiem byłaby tylko wtedy, gdyby odległość ognisk stała się zerowa. Na rysunku 6. zaznaczono dwa obiekty oznaczone symbolami A i B, które z lokalizacji odbiornika widziane są na zbliżonym kierunku Rys. 6. Przykładowe elipsy stałych różnic opóźnień sygnału bezpośredniego i jego echa Fig. 6. Exemplary ellipses of constant differences of delays between the direct signal and its echo Rys. 7. Wyznaczanie lokalizacji celu Fig. 7. Determining the location of a target 104 ELEKTRONIKA 11/<strong>2009</strong>
Jeśli wykorzysta się dwa nadajniki dostatecznie odległe od siebie i od odbiornika, to uzyska się dwie przecinające się elipsy o jednym wspólnym ognisku, gdzie mieści się odbiornik; dwa punkty przecięcia obydwu elips wyznaczają potencjalne lokalizacje celu (rys. 7). Jeżeli skorzystać z trzech nadajników, trzecia elipsa przetnie się z drugą w jednym z tych punktów, co wyznaczy poszukiwane położenie obiektu. Naturalnie dla każdej pary ognisk można poprowadzić teoretycznie nieskończenie wiele elips. Przetwarzanie sygnałów każdego nadajnika prowadzi do wykrycia ech, dla których znane są wartości ∆R=R 1 + R 2 -R 0 . Te wartości z poszczególnych kanałów przetwarzania należy skojarzyć, aby wyznaczyć położenia wykrytych ech. Warto zauważyć, że w zależności od dokładności wyznaczania ∆R kojarzenie może być mniej lub bardziej jednoznaczne. Różne średnice okręgów kojarzenia na rys. 7 sygnalizują ten problem. Alternatywnie położenie celu (dwie współrzędne) można wyznaczyć z użyciem jednego nadajnika, jeśli znany jest kąt azymutu celu odniesiony do tzw. linii bazowej, łączącej nadajnik z odbiornikiem (Θ a na rys. 1). Wtedy, znając długość jednego boku (R 0 ) trójkąta, sumę dwóch pozostałych jego boków (R 1 + R 2 ) oraz kąt Θ a , można wyznaczyć odległość R 2 . Podobnie jak problem odległości skomplikowana sprawa jest z częstotliwością Dopplera. Po pierwsze trzeba ją zdefiniować. W radarze klasycznym jest to różnica częstotliwości nośnych sygnałów nadawanego i echa. W radarze PCL definiuje się ją jako różnicę częstotliwości sygnału bezpośredniego i echa. Ponowny rzut oka na rys. 1 pozwala ocenić, że jej wyznaczenie teoretycznie nie powinno być zbyt trudne. Różnica częstotliwości dwóch sygnałów jest szybkością zmian w czasie ich względnego przesunięcia fazowego. Jeden sygnał ma fazę stałą, gdyż przychodzi bezpośrednio od stacjonarnego nadajnika, a faza drugiego sygnału zależy od długości drogi, jaką przebywa echo, czyli sumy R 1 + R 2 . W efekcie częstotliwość Dopplera jest proporcjonalna do szybkości zmian odległości sumarycznej R s = R 1 + R 2 i wyraża się wzorem F d = ∆R s /(∆t⋅λ), gdzie: symbole ∆R s i ∆t oznaczają chwilowe zmiany odpowiednio drogi i czasu, a λ - długość fali. Wynika z tego, że w radarze PCL cele poruszające się po elipsach takich jak na rys. 6 mają zerową częstotliwość Dopplera, analogicznie jak w klasycznym radarze cele poruszające się po okręgu ze środkiem w lokalizacji radaru. Cele poruszające do wnętrza elipsy mają częstotliwość Dopplera dodatnią, a cele poruszające się w kierunku na zewnątrz - ujemną. Jako interesującą z użytkowego punktu widzenia należy uznać odległość R 2 , jednak w ogólnym przypadku zmianom R 2 nieodłącznie towarzyszą zmiany R 1 . Dlatego właściwości zasięgowe radaru PCL zwykle pokazuje się w formie graficznej jako zbiór punktów spełniających jego równanie zasięgu. Był już podobny problem przy pomiarze odległości do obiektu, gdzie występowała suma R 1 + R 2 , a odpowiednie zbiory punktów leżały na elipsach. Tutaj równanie zasięgu wyznacza zbiór punktów, dla których iloczyn kwadratów odległości do dwóch punktów (lokalizacje nadajnika i odbiornika) jest wielkością stałą. Okazuje się, że zbiór punktów o takiej właściwości jest podobny do elipsy, a nazywa się w matematyce owalem Cassiniego. Na rysunku 8 pokazany jest zestaw owali Cassiniego dla ognisk umieszczonych symetrycznie względem osi Y w odległości równej 1. Parametr podany przy poszczególnych krzywych oznacza wartość iloczynu w równaniu R 1 2 R 2 2 = b 2 opisującym owal Cassiniego. Pokazane owale trzeba przeskalować do konkretnego przypadku, tak aby odległość między ogniskami odpowiadała odległości między nadajnikiem a odbiornikiem; wtedy odpowiednio zmienią się parametry owali oznaczone b 2 . Na przykład przemnażając skale na osiach przez 10 i stosując jako jednostkę odległości kilometr (co oznacza odległość między odbiornikiem a nadajnikiem 20 km), trzeba przemnożyć parametry b 2 przez 100. Warto zauważyć, że z podanego równania zasięgu wynika, że wartość R 1 2 R 2 2 jest wprost proporcjonalna do SPO, więc parametry b 2 na wykresie na rys. 8 mogą być przeliczone na wartości SPO. Daje to możliwość szybkiej oceny maksymalnego zasięgu dla różnych obiektów powietrznych. Należy tu podkreślić, że zestaw owalów Cassiniego przedstawia tylko potencjalne zasięgi radaru. Zasięgi rzeczywiste będą zależały od charakterystyk antenowych, czyli liczby, kształtu i rozkładu uformowanych wiązek obserwacyjnych. W następnych punktach tego opisu okaże się, że formowanie każdej wiązki obserwacyjnej angażuje odpowiednie zasoby sprzętowe i oprogramowanie. Jeśli w najprostszym przypadku radar ma tylko jedna wiązkę obserwacyjną, pokrycie zasięgowe będzie tylko takie, ile ta jedna wiązka „wybierze” z całej powierzchni owalu odpowiadającego danej SPO, jak to zostało przykładowo zilustrowane na rys. 8. Także warto pod- Zasięg radaru PCL Nie wdając się w szczegóły obliczeń zasięgowych, warto zająć się charakterystyczną cechą radaru PCL pod tym względem. W każdym klasycznym radarze obliczenie zasięg sprowadza się do prostego równania: S/N min = Aσ/R 4 gdzie: S/N min - minimalny stosunek sygnału do szumu wymagany do wykrycia obiektu (z określonym prawdopodobieństwem wykrycia i prawdopodobieństwem fałszywego alarmu), A - stała wielkość zależna od parametrów radaru, σ - skuteczna powierzchnia odbicia (SPO) obiektu, R - odległość wykrywanego obiektu. W radarze PCL to równanie przyjmuje formę: S/N min = Aσ/(R 1 2 R 2 2 ) gdzie: R 1 i R 2 są odległościami obiektu odpowiednio od nadajnika i odbiornika (rys. 1). Rys. 8. Owale Cassiniego wyznaczające maksymalne pokrycie zasięgowe i wiązka obserwacyjna wyznaczająca realny obszar wykrywania Fig. 8. Cassini ovals indicating the maximum range coverage and a surveillance beam ELEKTRONIKA 11/<strong>2009</strong> 105
Page 5 and 6:
konstrukcje technologie zastosowani
Page 7 and 8:
Streszczenia artykułów • Summar
Page 9 and 10:
Page 11 and 12:
Page 13 and 14:
Medical pattern intelligent recogni
Page 15 and 16:
Fig. 2. Start graph Z and the set o
Page 17 and 18:
Both models are created of the basi
Page 19 and 20:
• in some cases in the methods of
Page 21 and 22:
4. Random operators: three types of
Page 23 and 24:
useful. In work [1] is stressed, th
Page 25 and 26:
Tabl. 1. Fuzzy sets of the objects,
Page 27 and 28:
In addition, one has to remember th
Page 29 and 30:
The correction of digital images ob
Page 31 and 32:
Tabl. 4. MD error before and after
Page 33 and 34:
tionship then determines which indi
Page 35 and 36:
this goal. A user’s public key au
Page 37 and 38:
a) will be or could be broken, or b
Page 39 and 40:
Ontology-based approach to scada sy
Page 41 and 42:
erarchy of vulnerability classes wi
Page 43 and 44:
and the set of tasks is divided int
Page 45 and 46:
tasks: T 0 , T 4 , T 5 , T 6 and T
Page 47 and 48:
According to presented function CSF
Page 49 and 50:
The efficient data authentication i
Page 51 and 52:
Fig. 3. Example run of three rounds
Page 53 and 54:
Fig. 2. Possible scenarios of data
Page 55 and 56:
e necessary, in worst case - also s
Page 57 and 58: dicates the number of tasks at the
Page 59 and 60: • information on their state come
Page 61 and 62: • data regarding their identity (
Page 63 and 64: k = 1, 2, ..., m and m is the numbe
Page 65 and 66: more powerful statistical (algorith
Page 67 and 68: Signal to Noise Ratio (PSNR). We pr
Page 69 and 70: [23] W3C - Web Services Glossary -
Page 71 and 72: Associated with every N-point M-dim
Page 73 and 74: The SMS-B system architecture (Sour
Page 75 and 76: Technika próżni i technologie pr
Page 77 and 78: wniosku i w konsekwencji za rok 200
Page 79 and 80: Poniżej przedstawiono krótki kome
Page 81 and 82: Wspomnienie Edward Leja (1937-2009)
Page 83 and 84: Zastosowanie technik immunoenzymaty
Page 85 and 86: z pasty węglowej, zaś odniesienia
Page 87 and 88: [33] Biani A., Centi S. Tombrlli S.
Page 89 and 90: Problemem bowiem w pracach instytut
Page 91 and 92: 1985 - Zdzisław Dorywalski 1986 -
Page 93 and 94: Rys. 4. Uroczyste wręczanie świad
Page 95 and 96: Imię i Nazwisko Patenty Wzory uży
Page 97 and 98: zadań określonych przez użytkown
Page 99 and 100: Ocena sugerowanych w ankiecie metod
Page 101: Zaprenumeruj wiedzę fachową 2010
Page 104 and 105: Radary pasywne - nowa technika radi
Page 106 and 107: c) stopniowo przesuwać jeden przeb
Page 110 and 111: kreślić to, że owale Cassiniego
Page 112 and 113: Dla każdego kierunku odbieranej fa
Page 114 and 115: chomych, które w ogólnym przypadk
Page 116 and 117: Rys. 19. Fragment zobrazowania SS3
Page 118 and 119: Zbigniew Czekała jest projektantem
Page 120 and 121: • wytypowaniu statków zobowiąza
Page 122 and 123: • używanie właściwego osprzęt
Page 124 and 125: W jednomodowym szklanym włóknie t
Page 126 and 127: Światłowody scyntylacyjne W środ
Page 128 and 129: Parametry materiałowe szklanego w
Page 130 and 131: 126 ELEKTRONIKA 11/2009
Page 132 and 133: Literatura [1] Yamane M., Asahara Y
Page 134 and 135: Rys.1. Przebiegi testowe na wyprowa
Page 136 and 137: nież pasmo emisji od około 500 MH
show all

Elektronika 2009-11.pdf - Instytut SystemÃ³w Elektronicznych

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?