Elektronika 2009-11.pdf - Instytut SystemÃ³w Elektronicznych

More documents

Recommendations

Info

chomych, które w ogólnym przypadku różnią się częstotliwością Dopplera. Sygnał echa z przesunięciem Dopplera nie jest już kopią sygnału nadajnika i proces korelacji nie doprowadzi do jego wykrycia. To prowadzi do schematu dwuwymiarowego obliczania funkcji korelacji, gdzie jednym wymiarem jest suma odległości R 1 + R 2 , określona wcześniej symbolem R s , a drugim częstotliwość Dopplera. Jedną z możliwych realizacji takiego schematu pokazuje rys. 15. Pierwsza operacja polega na opóźnieniu sygnału z kanału obserwacyjnego o stały czas odpowiadający odległości R 0 między nadajnikiem i odbiornikiem. W efekcie następuje wyrównanie opóźnień sygnału referencyjnego i sygnału echa, tak że zmierzone dalej opóźnienie echa będzie reprezentować odległość R s . Sygnał bezpośredni z nadajnika (referencyjny) jest poddawany opóźnieniu w kolejnych sekcjach umownej linii opóźniającej z odczepami. Każda z sekcji opóźnia ten sygnał o czas odpowiadający rozróżnialności odległościowej systemu ∆R, która - w przypadku wykorzystania nadajnika radiofonii FM o paśmie 100 kHz - wynosi ok. 3000 m. Warto tu podkreślić, że opóźnianiu podlega tu cała rozpatrywana przykładowo porcja sygnału odebrana w ciągu jednej sekundy i licząca 200 tys. próbek. Liczba sekcji opóźnienia M wynika z podziału maksymalnej oczekiwanej wartości R s (odpowiednik zasięgu instrumentalnego w typowym radarze) przez ∆R. Sygnał referencyjny z poszczególnych sekcji opóźnienia i sygnał z kanału obserwacyjnego są doprowadzone do układów mnożących. Należy się tu wyjaśnienie, że w omawianym schemacie obliczanie funkcji korelacji odbywa się nieco inaczej niż zostało to opisane w punkcie definiującym to pojęcie. Nie ma tu fazy kolejnych wzajemnych przesunięć obydwu sygnałów w granicach czasu ich trwania i poszukiwania momentu ich korelacji; w zamian momenty korelacji są tu „sztywno” określone przez poszczególne sekcje opóźniające. W układach mnożących obliczane są kolejno, dla tych samych numerów próbek, iloczyny odpowiednio zmodyfikowanego sygnału referencyjnego i sygnału echa, a suma tych iloczynów jest miarą korelacji sygnałów. Załóżmy chwilowo, że wykrywany jest obiekt o zerowej częstotliwości Dopplera (taki obiekt poruszałby się po elipsie, której ogniskami są lokalizacje nadajnika i odbiornika). Echo takiego obiektu jest miniaturową kopią sygnału nadajnika opóźnioną o czas odpowiadający odległości R s . Wykrycie tego obiektu spowoduje „wyskok” funkcji korelacji tylko dla określonej sekcji opóźnienia sygnału referencyjnego - takiej, gdzie oba sygnały nałożą się dostatecznie dokładnie. W pozostałych komórkach pojawią się większe (w komórkach sąsiednich) lub mniejsze (w komórkach bardziej odległych) resztki sygnału, czyli czasowe listki boczne procesu korelacji. Zerowy Doppler echa to jednak przypadek bardzo szczególny; radar musi być przygotowany na odbiór ech wykazujących dowolną realną częstotliwość Dopplera, które - jak już było wspominane - nie są kopiami sygnału nadawanego. Naturalne i domyślne podejście w takim przypadku to konfiguracja wielokanałowa, w której poszczególne kanały są „nastrojone” na odpowiednio wąskie pasma wartości F d pokrywające cały realny ich przedział. Trzeba jednocześnie zaznaczyć, że taka wielokanałowa konfiguracja musi być zastosowana po każdym odczepie opóźnienia sygnału referencyjnego. W ten sposobem dochodzimy do schematu dwuwymiarowej korelacji pokazanego na rys. 15. W każdej pionowej gałęzi tego schematu zastosowane jest szybkie cyfrowe przekształcenie Fouriera, oznaczone bardzo już utrwalonym w Polsce angielskim skrótem FFT (Fast Fourier Transform). Jak wiadomo, N-punktowa FFT dekomponuje sygnał wejściowy na N składowych jego widma, co pokazano na rys. 15 jako N wyjść o numerach 0, 1, 2…N-1. Im więcej punktów ma FFT, tzn. im więcej próbek sygnału podda się tej dekompozycji, tym więcej składowych widma, odpowiednio węższych, można otrzymać. Z przykładowych 200 tysięcy próbek jednosekundowej porcji sygnału można uzyskać teoretycznie 200 tysięcy kanałów częstotliwościowych, każdy o rozdzielczości będącej odwrotnością jednej sekundy, czyli 1 Hz. W paśmie stacji radiowych FM (długość fali ok. 3 m) odpowiada to prędkości 3 m/s. Taka rozdzielczość dopplerowska jest bardzo atrakcyjna i nietrudno zauważyć, że praktycznie nieosiągalna w tradycyjnych radarach impulsowych. Ale warto też zauważyć, że FFT sygnału o długości 200 tys. próbek pozwala na jednoznaczny pomiar częstotliwości Dopplera w zakresie ±100 kHz (połowa częstotliwości próbkowania); dla 3-metrowej fali przelicza się to na zakres prędkości ±300 000 m/s - dużo za dużo niż prędkości osiągane przez realne statki powietrzne. Ten zbędny nadmiar powodowałby znaczne obciążenie procesu przetwarzania. Dlatego w praktycznych rozwiązaniach sygnał przed FFT poddaje się dodatkowej obróbce, w której, po pierwsze, zmniejsza się liczbę próbek sygnału, pobierając co którąś próbkę zamiast kolejnych, a po drugie odfiltrowuje częstotliwości Dopplera nie osiągane przez echa od rzeczywistych obiektów powietrznych. W danym przypadku można „rozrzedzić” analizowany ciąg do 2048 próbek (przedtem uzupełniając ciąg wejściowy zerowymi próbkami, aby miał liczbę próbek będącą Rys. 15. Realizacja dwuwymiarowej funkcji korelacji R x D Fig. 15. Implementation of the two-dimensional R x D correlation function Rys. 16. Graficzna interpretacja dwuwymiarowej funkcji korelacji R x D; rysunek zrekonstruowany na podstawie artykułu [5] Fig. 16. Graphical interpretation of the two-dimensional R x D correlation function; the graph reconstructed from the article [5] 110 ELEKTRONIKA 11/<strong>2009</strong>
całkowitą potęgą dwójki, gdyż tego wymaga obliczanie FFT), i odfiltrować składowe poza pasmem ±500 Hz, aby ograniczyć przedział prędkości obiektów powietrznych do realnych wartości z zakresu ±1500 m/s, a następnie zrealizować 2048- punktową FFT. Trzeba podkreślić, że rozdzielczość częstotliwościowa nie ulegnie w tym procesie żadnemu pogorszeniu, gdyż czas trwania sygnału pozostaje niezmienny W wyniku obliczenia FFT dla każdego odczepu ∆R powstaje dwuwymiarowa macierz sygnału wyjściowego, którą zilustrowano na rys. 16. Wykryte obiekty są widoczne jako „szczyty” funkcji korelacji zlokalizowane na płaszczyźnie odległość - prędkość odpowiednio do mierzonej odległości bistatycznej i częstotliwości Dopplera. w czasie nierzeczywistym na bazie sygnałów nadajnika telewizyjnego. Znane są dwie konstrukcje radaru firmy Lockheed Martin: Silent Sentry 2 i Silent Sentry 3, skrótowo oznaczanymi odpowiednio jako SS2 i SS3. Pierwsza powstała w 1997 r. i obejmowała wersję stacjonarną z anteną mocowaną na budynkach oraz wersję przewoźną. W obydwu wersjach zastosowano płaski szyk antenowy o rozmiarach 9 x2m (rys. 17) do odbioru ech, co ograniczało przestrzeń wykrywania do sektora ok. 100° w azymucie. Do odbioru sygnału bezpośredniego z nadajników służyły dodatkowe anteny Yagi zamontowane powyżej. O SS2 Dalej już jest prawie „normalnie” Dalsze przetwarzanie sygnału w radarze PCL nie odbiega zasadniczo od tego, co znamy z typowych radarów impulsowych - trzeba wydzielić te „szczyty” funkcji korelacji, które można potraktować jako echa użyteczne, na tle pozostałych „nierówności”. Znajdują tu zastosowanie typowe techniki detekcji, a zatem stabilizacja poziomu fałszywego alarmu (SPFA), np. przez uśrednienie wartości sygnału z otoczenia badanej komórki, a następnie ustalenie progu detekcji i ewentualnie jego adaptacyjna regulacja. Różnica w porównaniu do analogicznych technik z tradycyjnej radiolokacji polega na tym, że SPFA należy przeprowadzić w dwóch dziedzinach: odległościowej i częstotliwościowej. Rzecz jasna trzeba pamiętać, że opisany w ostatnich punktach skomplikowany proces wykrywania dotyczył ech tylko jednego nadajnika. Aby zapewnić pokrycie przestrzeni nadające się do praktycznego wykorzystania i uzyskać jednoznaczną lokalizację wykrytych obiektów, trzeba ten proces zwielokrotnić dla kilku nadajników. Wykryte obiekty poddaje się procesowi śledzenia tras, który też zasadniczo nie różni się od tego, co jest znane z tradycyjnej współczesnej radiolokacji. Można tylko dodać, że proces śledzenia jest utrudniony ze względu na słabą rozdzielczość odległościową radaru PCL bazującego na sygnałach dostępnych nadajników (pojedyncze kilometry), ale z drugiej strony mocno wspomaga go bardzo dobra dokładność i rozdzielczość pomiaru częstotliwości Dopplera, której nie znają tradycyjne radary. Wobec znacznego ładunku nowości wynikającej z samej idei PCL opisywanie ogólnie znanych rozwiązań przetwarzania podetekcyjnego można tu uznać za zbędne. Praktyczne realizacje radarów PCL Jak już było wspomniane wcześniej, technika PCL jest jeszcze w stadium intensywnego rozwoju i powstało niewiele komercyjnych rozwiązań. Niemniej jednak kilka takich rozwiązań jest znanych. Przodujące firmy to amerykański Lockhee Martin, francuski Thales, europejska korporacja EADS, brytyjska firma BAE, oraz niemiecka FGAN-FHR. Zostaną tu zaprezentowane dwa rozwiązania, o których udało się zebrać trochę interesujących szczegółów. Silent Sentry Amerykańska firma Lockheed Martin jako pierwsza zaczęła oferować radary PCL, znane pod nazwą Silent Centry (cichy wartownik). Jako ciekawostkę warto wspomnieć, że Lockheed Martin przejął w latach 80. XX w. oddział IBM, który kilka lat wcześniej podjął zapomnianą ideę radaru pasywnego i zbudował radar zdolny do wykrywania i śledzenia samolotów Rys. 17. Systemy antenowe i aparatura radaru Silent Sentry 2; foto - Lockheed Martin [9] Fig. 17. Antenna systems and electronic equipment of the Silent Sentry 2 radar; photo - Lockheed Martin [9] ELEKTRONIKA 11/<strong>2009</strong> 111
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 108 and 109: W przypadku wykorzystania nadajnika
Page 110 and 111: kreślić to, że owale Cassiniego
Page 112 and 113: Dla każdego kierunku odbieranej fa
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?