Nếu |��� (�)| ≈ 1, thì các vector là gần song song, và trong trường hợp
|��� (�)| 1≪ là gần trực giao [77]
Khi đó, hai thành phần sin phức sẽ gần song song nếu lệch tần giữa chúng không vượt quá nghịch đảo độ dài của các vectơ đó Do đó, ví dụ, ma trận lọc chặn
P được xác định bởi biểu thức (2 9) triệt tiêu hiệu quả không chỉ các sin với tần số
�1, �2, … , �� mà là tất cả các thành phần phổ quá trình thu được có tần số Doppler thỏa mãn ít nhất một trong các bất đẳng thức
�
� (2 14)
Theo đó, tất cả các tín hiệu có ích có tần số Doppler thuộc hai khoảng
�
�
� �
bỏ đáng kể [77] Tuy nhiên, đối với các giá trị N lớn, kích thước các khoảng này là không đáng kể và thuật toán chiếu (2 11) đảm bảo hiệu quả xử lý cao trong hầu như toàn bộ dải thay đổi tần số Doppler tín hiệu có ích
Thuật toán xử lý được đề xuất (2 12) có khả năng chống (ổn định hơn đối với)
biến dạng chùm phương vị bởi GĐH anten và sự không liên tục trong chùm phương
vị do có các vùng dịch vụ khi tín hiệu thăm dò không được phát ra so với phương pháp cửa sổ có trọng số (Dolph-Chebyshev, Kaiser-Bessel, v v )
Như đã đề cập trong chương 1, sử dụng các cửa sổ trọng số nhằm đạt được mức búp bên thấp trong đặc tính tần số các bộ lọc cửa sổ có thể không đủ hiệu quả do có một số yếu tố làm biến dạng hàm trọng số, ví dụ, như:
- Điều chế biên độ chùm phương vị do GĐHA;
- Các khoảng ngắt trong chùm phương vị, khi tín hiệu thăm dò không được phát ra trong các vùng được gọi là dịch vụ để điều chỉnh tự động các kênh thu, phân tích môi trường nhiễu, điều chỉnh các hệ số bù nhiễu, v v (Hình 2 7 ) [76] Trong những điều kiện này, mức búp bên tăng đáng kể so với giá trị lý thuyết Sự
[�1 − ; �1] và [�� ; �� + ] liền kề vùng lọc chặn nhiễu tiêu cực sẽ bị loại
|� − ��| ≤ , � = 1,2, … �
1 2 1
không ổn định như vậy đối với biến dạng có liên quan đến yêu cầu nghiêm ngặt đối với hàm trọng số là ở mọi nơi bên ngoài đỉnh chính đáp ứng tần số sẽ phải đảm bảo mức búp bên thấp Điều này cho phép tích lũy tương can toàn bộ chùm phương vị, đồng thời triệt tiêu có hiệu quả nhiễu tiêu cực
Hình 2 7 Cấu trúc chùm phương vị với các vùng dịch vụ
Ngoài ra, để giải quyết vấn đề triển khai tích hợp các hệ thống tự bù khử nhiễu tạp tích cực và xử lý giữa các chu kỳ, cần phân tích ảnh hưởng biến dạng tín hiệu đến hoạt động xử lý giữa các chu kỳ
Xét các kết quả mô phỏng tính toán các đặc tuyến tần số Doppler (tốc độ) được tổng hợp cho các bộ lọc chiếu đối với các trường hợp biến dạng dạng sóng khác nhau và đánh giá định tính chúng So sánh các đặc tuyến tốc độ ở N = 256 đối với chùm phương vị không có vùng dịch vụ và đối với chùm phương vị có các vùng dịch vụ (trường hợp như Hình 2 7) đối với các dải chế áp nhiễu tiêu cực khác nhau (Bảng 2 2) cho thấy: các biến dạng đáng kể ảnh hưởng đến “nền” đặc tuyến tốc độ - dải thông bộ lọc chặn Tuy nhiên, nếu một tín hiệu đơn lẻ được phát hiện dựa trên nền nhiễu tiêu cực, hiệu ứng này có thể bỏ qua, vì các biến dạng không ảnh hưởng đến các tham số chính của bộ lọc Ngoài ra, biến dạng biên độ phát sinh cũng không ảnh hưởng đến hình dạng tín hiệu có ích và mức các búp bên đầu tiên
Rõ ràng, trong trường hợp phát hiện hỗn hợp hai tín hiệu hình sin có tần số Doppler khác nhau hiệu ứng này có thể có tác động tiêu cực Khi đó, vì nền chung các búp bên không vượt quá mức các búp bên chính, nên hiệu ứng biến dạng chỉ có thể tác động đến trường hợp đặc biệt là phát hiện hai tín hiệu có biên độ khác
nhau – đến mức các búp bên chính, tức là phát hiện tín hiệu yếu trên nền mạnh Do đó, phân tích trên cho phép kết luận rằng phương pháp chiếu được đề xuất để xử lý giữa các chu kỳ là ổn định với biến dạng biên độ tín hiệu (dạng chùm phương vị)
Đảm bảo cho hệ thống xử lý giữa các chu kỳ hoạt động khi hệ thống ra đa chuyển động Do sự chuyển động đối tượng mà xuất hiện dịch chuyển tần số Doppler
trong các tín hiệu thu Khi đó, độ lớn dịch tần này sẽ phụ thuộc vào hướng thu Ngoài ra, cần phải tính đến những thay đổi đột biến tần số Doppler liên quan đến dao động ngẫu nhiên ở tâm pha anten khi phương tiện mang chuyển động trên đường không bằng phẳng Những thay đổi như vậy có thể xảy ra trong thời gian ngắn hơn thời gian chùm phương vị và tốc độ nhận dữ liệu dẫn đường Các dịch chuyển ngẫu nhiên tâm pha anten trong chùm phương vị dẫn đến phá vỡ một phần tính tương can các tín hiệu thu được do thay đổi đột ngột tần số Doppler bên trong chùm phương vị Vì vậy, tích lũy hoàn toàn tương can chùm khi tần số Doppler không đổi trở nên không hiệu quả
Trong trường hợp này, nên chuyển sang kết hợp tích lũy tương can- không tương can với tích lũy tương can chùm có kích thước nhỏ hơn so với trường hợp hoạt động ra đa mà không có chuyển động
Bảng 2 2 So sánh các đáp ứng tần số (đặc tuyến tốc độ) ở N = 256 đối với các chùm phương vị không có và có vùng dịch vụ (Hình 2 7) đối với các dải chế áp nhiễu tiêu cực khác nhau
Vùng loại trừ
nhiễu
Không gây méo biên độ chùm phương vị (không vùng dịch vụ)
Có méo biên độ chùm phương vị (có các vùng dịch vụ)
Hình 2 8 là ví dụ một đáp ứng tần số bộ lọc chiếu (tích lũy tương can) 65
xung Bộ lọc có độ rộng cực đại búp chính ở mức âm 3 dB khoảng 12 m/s, nghĩa là gấp 3 lần so với bộ tích lũy 200 xung (xem Hình 2 4) Điều này sẽ dẫn đến tổn hao bổ sung trong phát hiện tín hiệu có ích, tuy nhiên, nó sẽ làm tăng đáng kể hiệu quả xử lý trong điều kiện biến thiên tần số Doppler bên trong chùm phương vị vì xác suất cả chùm nằm trong một bộ lọc Doppler tăng đáng kể
∆V=3,5 m/s ∆V=10 m/s ∆V=20 m/s
Hình 2 8 Đáp ứng tần số bộ lọc chiếu (tích lũy tương can) 65 xung
Phương pháp xử lý giữa chu kỳ này cho phép hình thành một nhóm các bộ lọc triệt tiêu tín hiệu phản xạ từ các địa vật nằm trong dải tốc độ xe vận tải (0-60 km/h) Các hệ số bộ lọc có thể được hình thành thích nghi bằng cách sử dụng dữ liệu dẫn đường về tốc độ phương tiện vận tải
2 1 3 So sánh các phương pháp MTI
Bảng 2 3 So sánh các phương pháp MTI (Bù khử qua chu kỳ (sin x/x)n, n- số lần bù khử [7], Bộ lọc có đặc tuyến biên-tần cho trước [32], Bộ lọc IIR [32] và Bộ lọc chiếu theo độ sâu và độ rộng dải chế áp
Tham số Yêu cầu Bộ lọc bù khử qua chu kỳ n (sinx/x) Bộ lọc có AFC cho trước Bộ lọc IIR Bộ lọc chiếu Độ sâu chế áp KCA ≥ 60 dB Không đạt Độ sâu chế áp giảm nhanh khi mở rộng vùng chế áp
Chỉ đảm bảo khi số xung lớn ≥ 200, giảm nhanh khi số xung giảm
Đảm bảo Độ rộng dải chế áp ≥ 10 % Giảm khi n tăng Đảm bảo Đảm bảo Nhược điểm Không điều chỉnh được Độ sâu chế áp tỷ lệ nghịch độ rộng dải chế áp
Thời gian thiết lập ổn định lớn Đòi hỏi dữ liệu có độ chính xác cao khi số vùng chế áp tăng
Từ bảng 2 3 có thể nhận định, đối với ra đa cảnh giới tầm gần, khi chu kỳ lặp nhỏ, chùm phương vị tương đối lớn các bộ lọc chiếu phù hợp để lọc mục tiêu di động