Ширман Я.Д. Теоретические основы радиолокации (1970)

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАДИОЛОКАЦИИ Под редакцией профессора Я. Д. ШИРМАЦА Допущено Министерством высшего и среднего образования СССР в качестве учебного пособия для студентов радиотехнических специальностей вузов ясами«в й !!в\чу«в — — ЯСНЕ!!Ижка ИЗДАТЕЛЬСТВО «СОВЕТСКОЕ РАДИОэ МОСКВА — 1970 УДК 621.396.96. 001 (07) Теоретические основы радиолокации.

Под ред. Ш и р м а н а Я. Д. Учебное пособие для вузов. М., изд-во «Советское радио», 1970. стр. 560 т. 25000 экз., ц. 1 р. 42 к. Книга представляет учебное пособие для радиотехнических факультезов высших учебных заведений, готовящих специалистов по радиолокации. Его особенностью является использование статистических методов анализа как единой базы курса. Даются принципы построения и теория устройств оптимального обнаружения при наличии помех; рассматриваются методы получения радиолокационной информации с учетом достижений в области оптимальной обработки сложных радиолокационных сигналов, закономерностей вторичного излучения и распространения радиоволн. Приводится большее число примеров, позволяющих читателю быстрее усвоить главные вопросы теории н ее приложения.

Наряду с этим приведен набранный петитом дополнительный материал, рассчитанный на более углубленное изучение отдельных вопросов курса, Книга может быть полезна инженерам и аспирантам радиолокационного профиля, а также специалистам смежных областей, занимающимся вопро. сами обработки широкополосных сигналов, Табл. 4, рис. 371, назв.

библ. 194. Авторы Ширм ан Я. Д., Голиков В. Н., Бусыгин, И. Н., Костин Г. А., Манжос В. Н., Минервин Н. Н., Найденов Б. В., Поляков В. И., Челпанов А. С. 3-4-4 47-70 ПРЕДИСЛОВИЕ Настоящая книга создавалась на протяжении ряда лет для обеспечения нужд учебного процесса в вузах, готовящих специалистов по радиолокации. В процессе ее создания решалась задача широкого использования методов статистического анализа и синтеза как важной базы курса. Курс строится в предположении, что учащиеся уже ознакомлены в общих чертах с работой какого-либо образца радиолокационной техники в порядке практического обучения и теперь приступают к систематическому изучению теоретических основ современной радиолокации. Изучаемый курс должен, в свою очередь, подготовить их к освоению основ эксплуатации и проектирования конкретных разновидностей аппаратуры, из учаемых 'в последующих курсах, а также дать базу для самостоя.

тельной работы после окончания вуза. Для углубления знаний по отдельным вопросам в книге предусмотрен дополнительный материал, набранный петитом или вынесенный в приложения. Структура книги определилась из опыта преподавания, который показывает, что для достаточно глубокого освоения статистической части курса и ее приложений требуется напряженная работа. Усвоение бывает наиболее эффективным, когда учащийся все время ощущает тесную связь теории и ее практического применения.

Этот принцип был исходным при выборе последовательности изложения, даже если при этом в какой-либо мере нарушалась стройность рассмотрения раздельно теоретических и практических вопросов курса. Готовя книгу, авторы стремились одновременно избежать как чрезмерной концентрации теории, так и излишних повторений. Для того чтобы избежать повторений, систематическое рассмотрение методов радиолокации начинается после того, как даны основы статистической теории обнаружения радиолокационных сигналов и измерения их параметров. Чтобы подчеркнуть практическую значимость получаемых при этом результатов, они постоянно иллюстрируются примерами статистического синтеза устройств обработки сигналов (накопления, автосопровождения и т. д.), в том числе сравнительно новых устройств сжатия радиоимпульсов.

Дальнейшему наращиванию теории предшествует рассмотрение комплекса практических вопросов, связанных с зондированием пространства некогерентными радиоимпульсами малой длителыюсти. Сюда относятся: разрешение и однозначность измерения дальности, различные методы обзора пространства, расчет дальности действия и зон видимости, методы измерения угловых координат, 3 использование активного ответа и разнесенной радиолокации. Освоение перечисленных вопросов дает необходимый материал для понимания особенностей работы довольно широкого класса радиолокационных устройств, в том числе многочастотных, с широкополосными сигналами (но без разрешения по допплеровской частоте), моноимпульсных и т. д.

Последующему обобщению класса используемых сигналов предшествует изложение теории двумерных автокорреляционных функций когерентных сигналов и соответствующих им тел и диаграмм неопределенности. Условия применимости последних подробно рассматриваются. Анализируется их структура для различных сигналов, оценивается влияние на точность измерений, разрешающую способность, а также степень сложности систем обработки. Полученные результаты используются при рассмотрении методов радиолокации, связанных с зондированием пространства протяженными когерентными сигналами: монохроматическими, многочастотными, частотно-модулированными, фазо-манипулированными. К ранее рассмотренным вопросам обзора пространства, расчета дальности действия и зон видимости, измерения угловых координат даются при этом лишь минимально необходимые дополнения.

Подробно рассматривается влияние деформации огибающей при движении цели, которое обычно не учитывается в теории двумерных автокорреляционных функций, но определяет точность многократных измерений с использованием некогерентной обработки. Выявляются принципиально допустимые пределы когерентного накопления с учетом флюктуаций цели. Учитывается возможное влияние условий распространения на когерентную обработку и диаграммы неопределенности.

В этой связи даются различные обобщения диаграмм неопределенности. Как одно из важных приложений когерентных сигналов большой длительности рассматривается их использование в радиолокаторах обзора земной поверхности. При этом наряду с другими возможными методами описываются методы оптической обработки принимаемых сигналов. Изложение вопросов активной радиолокации заканчивается кратким анализом возможных видов естественных, взаимных и искусственных помех, а также принципов защиты от них. Основное место уделяется маскирующим помехам, активным и чассивным.

Значительная часть излагаемого материала связана с селекцией движущихся целей. Наряду с маскирующими помехами рассматриваются имитирующие. В конце книги изложены вопросы пассивной радиолокации искусственных и естественных излучений, в том числе потенциальные возможности триангуляционной и корреляционной локации. Книга содержит приложения и подробную библиографию, позволяющие читателю получить дополнительную информацию по рассматриваемым вопросам. 4 Работа по написанию книги была выполнена авторским коллективом и распределялась следующим образом. Около половины ее была написана Я.

Д. Ширманом и В. Н. Голиковым (~ 2.1 — 2.8, 3.1 — 3.21, 4.1 — 4.10, 5.15, 6.1 — 6.?, 6.13 — 6,18, 6.20 — 6.21 и приложения 3 †,6, 9 — 10); Я. Д.Ширманом и В. И. Поляковым написаны ~ 7.1 — 7.21; Я. Д. Ширманом и Г. А. Костиным написаны ~ 1.1— 1.2, 1.4 — 1.5, 2.9 — 2.10; Г. А. Костиным написаны, кроме того, ~ 2.11 — 2.16, 6.8 — 6.9; И. Н. Бусыгиным написаны ~ 5.12 — 5.14, 5.16; В. Н. Манжосом написаны~5.1 — 5.7,5.10 — 5.11, приложение 7 и совместно с Н. Н. Минервиным ~ 5.8 — 5.9; Н. Н.

Минервиным написаны ~ 1.3,5.21,6.19 и приложение 8; Б. В. Найденовым написаны ~ 5.17 — 5.20, 5.23, 6.10 — 6.12; А. С. Челпановым написаны ~ 5.22, 8.1 — 8.5, приложения 1 — 2, 11, 12, При написании ~ 5.12 —, 5.20 с согласия автора частично использовано пособие, изданное в 1963 г. С. И. Красногоровым. Общее редактирование проводилось Я.

Д. Ширманом, принимавшим участие в разработке всего материала; его лекции были положены в основу большей части книги. Существенную помощь в редактировании и подготовке рукописи к печати оказывали В. Н. Голиков и И. Н. Бусыгин. Авторы выражают свою признательность тт. А. Ф. Богомолову и Л, А. Щернаковой (кафедра радиоприборов МЗИ), коллективу кафедры ЛИАП, руководимому Н.

А. Сусловым, тт. С. Е. Фальковичу, А. И. Палию, А. А. Казакову, А. П. Кривелеву, М. А. Лисенкову, Л. Н. Рудневу, М. 3. Чашнику за сделанные замечания, способствовавшие улучшению книги. ВВЕДЕНИЕ ф 1.1. Общие сведения о радиолокации Радиолокация — отрасль радиоэлектроники, обеспечивающая получение сведений об объектах за счет приема и анализа радиоволн, Объекты радиолокации, т. е.

физические тела, сведения о которых представляют практический интерес, называются радиолокационными целями. В зависимости от области применения радиолокации цели могут быть: аэродинамическими (самолеты, крылатые ракеты), баллистическими и космическими (боеголовки, спутники), наземными и надводными (танки, корабли); возможны цели природного происхождения (облака, планеты, ориентиры на местности), Совокупность сведений о целях, получаемых средствами радиолокации, называют радиолокационной информацией. Технические средства получения радиолокационной информации называют радиолокационными станциями (РЛС) или радиолокаторами.

Радиолокаторы представляют собой сложные комплексы, которые помимо радиотехнических устройств могут содержать системы автоматики и вычислительные устройства. Процесс получения радиолокационной информации, во многих случаях единый, удобно разделить на следующие этапы: — обнаружение целей; — измерение координат и параметров движения; — разрешение; — распознавание целей. Обнаружение состоит в принятии решения о наличии или отсутствии цели в каждом выделенном участке пространства с минимально допустимыми вероятностями ошибочных решений. Измерение сводится к выработке оценок координат и параметров движения цели с минимально допустимыми погрешностями.

При использовании сферической системы координат обычно измеряют дальность до цели г, а также ее азимут р и угол места в (рис. 1.1). В качестве параметров движения цели могут вводиться производные координат, либо другие параметры траектории цели. 6 $ ц! Рис. 1.1. Сферические координаты цели Разрешение состоит в выполнении задач обнаружения и измерения параметров произвольной цели при наличии других, кроме выбранной для наблюдения. Говорят о разрешении целей по дальности, угловым координатам, скорости и т. д. Разрешающую способность по координатам характеризуют элементарным объемом. Размеры последнего по дальности — Ьг, в азимутальной плоскости— Ир и в угломестной — И, (рис. 1.2) устанавливаются так, что наличие цели в соседнем объеме практически не ухудшает показателей качества обнаружения и измерения координат цели, которая расположена в центре выделенного объема.