Бакулев (П. А. Бакулев. - Радиолокационные системы), страница 53

Вероятность попадания случайной точки в эллипсоид определяется из выражения емного элемента разрешения), близкого по форме к параллелепипеду, в который вписывается эллипсоид суммарных ошибок (см. рис, 15.1). Размеры сторон параллелепипеда равны соответственно 2Аа„, 2Хаз и 2Ха,, а его объем определяется по формуле 8Х'а,п,п,. То что объем строба стал больше объема эллипсоида ошибок приводит к увеличению вероятности попадания в строб ложных отметок и, следовательно, к ухудшению селектирующей и разрешающей способности стробирования. Практически форма строба выбирается простейшей в той системе координат, в которой осуществляется обработка информации. Для случая обработки в сферической системе координат простейший строб задается линейным размером по дальности ЛР, и двумя угловыми размерами; по азимуту Ла, и по углу места 1!!)„т (рис.

15.4), т.е. по форме он совпадает с элементом разрешения. Эти размеры могут быть установлены заранее с учетом максимальных значений случайных и динамических ошибок обрабатываемых траекторий. Как указывалось, при пропуске одной или даже нескольких отметок от цели система сопровождения продолжает траекторию по имеющимся данным путем экстраполяции ее коор- Ряс.

!5.4. Форма аяестраасгяечаого скребя динат. Ошибки экстраполяции при этом возрастают, что приводит к увеличению размеров строба. Обычно эти размеры рассчитываются заранее на случай пропуска определенного количества отметок при отсутствии и наличии маневра цели. Приведенные соображения по выбору размеров трехмерного строба относятся и к случаю двухмерного стробирования на плоскости, применяющегося в двухкоординатных РЛС (форма строба Яы показана на рис.!5.!), а также в трехкоординатных РЛС с парциальными каналами по углу места. В стробы могут попадать ложные отметки, образованные выбросами шума и помех после предварительной фильтрации, поэтому приходится использовать логику анализа ситуации.

Например: 1. Продолжать экстраполировать траекторию по каждой отметке в стробе. Через несколько обзоров ложные траектории будут сброшены с сопровождения, а истинные будут сопровождаться. 2. Отбирать отметки по их отклонениям от центра строба, используя критерий максимального правдоподобия, и оставить на сопровождении одну отметку, имеющую наибольшую вероятность того, что она принадлежит к сопровохгдаемой траектории, т.е. для нее 309 функция правдоподобия максимальна. Часто метод сводится к алгоритму селекции по минимуму суммы квадратичных отклонений координат отметки от центра строба. Рне.

1бзь Сзруктурнвл екеив устройстве, ревлизуюгиего логику упрввленив вторичной оорвбогкой в обзорной РЯС Селекция отметок в плоском стробе по минимуму линейных отклонений от его центра реализуется с помощью структуры, показанной на рис. ! 5.5, и состоит из следуюших операций; 1.

По результатам обработки в текущем обзоре выбирают размеры строба на следующий обзор (блок 1). При установке размеров строба учитывается наличие маневра цели и пропуска отметки в данном обзоре. 2. Подсчитывают число отметок в стробе (блок 2). Если отметки отсутствуют, то формируется команда: использовать экстраполированную отметку. Если в стробе обнаружена одна отметка, то она считается истинной и сразу подается на вход блока сглаживания н экстраполяции параметров траектории. Наконец, если зафиксировано несколько отметок, то все они поступают в вычислительный блок 3, где определяются отклонения каждой отметки от центра строба.

3. Из всех отметок выбирают одну с минимальным отклонением. Она принимается за истинную и вводится в блок сглаживания и зкстраполяции (блок 5). Кроме того, для селекции могут быть использованы число импульсов в пачке или размер пачки. ° Качество процесса селекции отметок в стробе оценивают вероятностью правильной селекции, т.е. вероятностью того, что при очередном цикле продолжения траектории будет отобрана истинная отметка. 310 Контропьные вопросы 15.1. Каковы задачи вторичной обработки информации' ? 15.2. Как определяется и сопровождается траектория'? 15.3.

Что такое строб и в чем различие между математическим и физическим стробами? ! 5.4. Для чего нужны сглаживание и экстраполяция сигналов? 15.5. Каковы модели полезного сигнала и помех в сиглеме вторичной обработки инфорыации'? 15.6. Как задается участок маневра'? ! 5.7. Нлзовитс статистические характеристики траекторного сигнала? 15зй Какими функциями аппроксимируются отрезки траектории'> 1538 Что такое сглаживание и экстраполяция? !5.10. Каков принцип действия а-!3-фильтра? 15.11. Для чего прн вторичной обработке используют фильтр Калмана? ! 5.12.

Какова логика селекции отметок и как оценить се качество? 15.13. Что такое эллипсоид ошибок экстраполяции? 15 14. Как работает устройство вторичной обработки в обзорной Р I!С? Заключение Хотя явления рассеяния радиоволн и нарушения радиосвязи при пересечении движущимися объектами трасс распространения сигналов были известны с момента изобретения радиосвязи, возникновение и развитие техники и устройств радиолокации произошло почти одновременно в нескольких странах только в 1934 — 1935 гг. В 30-е годы в преддверии второй мировой войны проводились интенсивные исследования устройств и элементов радиолокации для военного применения.

Поскольку в те годы основную угрозу представляла авиация, в первую очередь исследовались режимы излучения и приема радиосигналов и структуры радиолокаторов для обнаружения самолетов при отсутствии видимости: за облаками, в плохую погоду и в ночное время. В основном использовали импульсный режим излучения и метровый диапазон радиоволн (! — 1Ом), однако в ряде разработанных образцов РЛС того времени использованы дециметровые радиоволны и непрерывное излучение. Сороковые годы прошлого столетия пришлись на период бурного развития радиолокации. Были освоены дециметровый, сантиметровый и частично миллиметровый диапазоны радиоволн.

Появились мощные генераторные приборы, работавшие в этих диапазонах, чувствительные радиолокационные приемники с низким коэффициентом шума. Были разработаны и созданы направленные антенны СВЧ-диапазона: зеркальные, линзовые, щелевые, «волновой канал» и др., а также такие устройства СВЧ-техники, как волноводы и объемные резонаторы. Было налажено производство радиолокационных станций для обнаружения и автоматического сопровождения самолетов в любое время суток и при любой погоде.

Эти первые радиолокаторы успешно применялись воюющими сторонами для борьбы с самолетами и кораблями противника. Наконец были проведены первые теоретические исследования, написаны первые статьи и монографии по теории и технике радиолокации.

В 50-е годы увеличена дальность обнаружения объектов за счет повышения мощности передатчиков н использования малошумящих входных усилителей приемников. В радиолокации началось применение сложных энергоемких сигналов и техники их сжатия для обеспечения высокой разрешающей способности по дальности и скорости. Была разработана теория моноимпульсных радиолокационных систем сопровождения по направлению.

На 50 — 60-е годы приходится расцвет теоретических открытий, исследований и разработок. Стоит упомянуть теорию согласованной 312 фильтрации, статистическую теорию обнаружения и оценивания, теорию радиолокационного сигнала вместе с функцией и диаграммой неопределенности и„наконец, теорию и технику селекции движущихся целей. Эта теоретическая база послужила толчком к быстрому развитию радиолокационных устройств и систем следующего поколения.

Упомянутые теоретические работы остаются актуальными до настоящего времени, являясь классическими. В дальнейшем начали применяться фазированные антенные решетки, что позволило осуществлять гибкий просмотр пространства с электронным управлением ДНА с помощью ЭВМ. Очередную техническую революцию произвело появление цифровой элементной базы, которое стимулировало быстрое развитие теории и техники цифровой обработки радиолокационной информации. Появление транзисторов, интегральных схем, а затем больших и сверхбольших интегральных схем, разработка методов микроминиатюризации аппаратуры, пленочной и гибридной технологии, а также твердотельных элементов СВЧ, в том числе полосковых, привели к созданию совершенных бортовых радиолокаторов. В настоящее время бортовые РЛС успешно используются на самолетах и вертолетах, на морских и речных судах, на космических кораблях и т.п.

Наиболее интересное применение РЛ-систем в мирных целях— дистанционное зондирование поверхности Земли в интересах экологического мониторинга, геодезии и картографии или геологии с летательных и космических аппаратов. При этом широко используется техника синтезирования апертуры антенн для получения линейного разрешения в несколько метров. Строители и геологи успешно эксплуатируют так называемые георадары для подповерхностного зондирования с целью обнаружения подземных пластов воды и нефти, электрокабелей и тру- Г бопроводов (рис.

3.!). Широко применяются РЛС для управления воздушным движением (РЛС УВД) самолетов и вертолетов как на трассах полета, так и зоне аэропортов (см. рис. 3.2). Похожие по облику и по- строению РЛС используют для противовоздушной (РЛС Рвс зл. Геолялал ляя полпонерхностного зои- ПВО) и противоракетной лкроваикх (РЛС ПРО) обороны. На рис. 3.2 показана фотография американской РЛС ПРО «Пейв Поуз» с ФАР для дальнего обнаружения боеголовок баллистических ракет, работающая в УВЧ-днапазоне радиоволн. 313 Рис. Зд.

РЛС «Пейв-Поуз», предншначен- Рис. З.З. Дальний радиолокаиионная для дальнего обнаружении головных ный самолетный комплекс обнаручасгсй баллистических ракет жени» А-50 В гл. 2 рассмотрены ограничения дальности обнаружения целей, в том числе и кривизной Земли. Увеличение дальности прямой видимости, особенно низколетящих целей, возможно при подъеме РЛС на значительную высоту (до 1О км), для чего разработаны и используются так называемые дальние радиолокационные комплексы обнаружения (ДРЛК). На рис.

3.3 показан российский комплекс дальнего радиолокационного обнаружения, аналогичный американскому комплексу А%АСБ. В настоящее время системы ПВО оснащаются зенитно-ракетными комплексами (ЗРК), которые имеют в своем составе как радиолокатор обнаружения, так и радиолокатор наведения (рис. 3.4, 3.5). Рис.