Vvedenie_v_radiolokatsiyu_MGTU (Рекомендованные учебники)

Московский государственный технический университетимени Н. Э. БауманаА. И. Ламанов, С. И. Нефедов, Г. П. СлукинВведение в теорию радиолокацииУчебное пособиеУДК 621.396.963.8ББК 32.811.7Л21Издание доступно в электронном виде на портале ebooks.bmstu.ruпо адресу: http://ebooks.bmstu.ru/catalog/212/book999.htmlФакультет «Радиоэлектроника и лазерная техника»Кафедра «Радиоэлектронные системы и устройства»Рекомендовано Редакционно-издательским советомМГТУ им. Н.Э. Баумана в качестве учебного пособияРецензенты:д-р техн. наук, профессор А.И. Лаговиер;канд. техн. наук, доцент С.И. МасленниковаЛ12Ламанов, А.

И.Введение в теорию радиолокации : учебное пособие / А. И. Ламанов, С. И. Нефедов, Г. П. Слукин. — Москва : Издательство МГТУим. Н. Э. Баумана, 2015. — 150, [2] с. : ил.ISBN 978-5-7038-4109-9Целью данного учебного пособия является ознакомление с общимипринципами работы средств радиолокации и физическими закономерностями, являющимися их основой. Рассмотрены свойства и характеристикисосредоточенных и распределенных радиолокационных целей; приведеныразличные методы обзора пространства, измерения координат целей, расчетные формулы для определения дальности действия радиолокационныхстанций. Даны алгоритмы расчета показателей обнаружения целей и различные варианты построения оптимальных обнаружителей.Для студентов МГТУ им. Н.Э.

Баумана, изучающих курс «Радиолокационные и информационные измерительные комплексы».УДК 621.396.963.8ББК 32.811.7ISBN 978-5-7038-4109-92© МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2015© Оформление. ИздательствоМГТУ им. Н. Э. Баумана, 2015ПредисловиеДанное издание представляет собой первую часть учебного пособия по курсу «Радиолокационные и информационно-измерительные комплексы». В настоящее время в связи с бурным развитием систем автоматического наведения и сопровождения преподавание данного курса особенно актуально.Сложные автоматические комплексы применяются как в военной, так и в гражданских областях.

Радиолокационные и информационные системы являются индивидуальными подсистемами указанных комплексов. Наиболее широкое применение они нашли вавтоматических системах управления. К ним можно отнести неконтактные устройства принятия решений (взрыватели), измерители координат (и их производных) для различных объектовнаблюдения. К указанным системам также относятся системы технического зрения, датчики разнообразных охранных систем, системы контроля движения (автомобилей, самолетов, кораблей),различные навигационные системы и т. п.В настоящем учебном пособии рассматриваются основные физические закономерности, обеспечивающие возможность получения радиолокационной информации.

Изложены методы измеренияугловых координат, дальности и скорости цели и способы извлечения полезной информации из радиолокационных сигналов. Достаточно подробно рассмотрены вопросы обнаружения радиолокационных сигналов и их разрешения.3Основные сокращенияАРУ — автоматическая регулировка усиленияАФХ — амплитудно-фазовая характеристикаАЧХ — амплитудно-частотная характеристикаГФ — гребенчатый фильтрДО — детектор огибающейКВ — короткие волныЛЗ — линия задержкиПГФ — полосовой гребенчатый фильтрПУ — пороговое устройствоРЛС — радиолокационная станцияСКО — среднее квадратичное отклонениеСФ — согласованный фильтрУКВ — ультракороткие волныФД — фазовый детекторЭДС — электродвижущая силаЭОП — эффективная отражающая поверхностьЭПР — эффективная поверхность рассеяния4Глава 1.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РАДИОЛОКАЦИИ1.1. Назначение радиолокацииРадиолокация — это область радиотехники, в которой излучение электромагнитных волн и их отражение различными объектами используются для обнаружения и измерения координат этихобъектов.Устройства, применяемые для радиолокационного наблюдения, называются радиолокационными станциями (РЛС) или радиолокаторами. Объекты, обнаруживаемые средствами радиолокации, именуются радиолокационными целями или простоцелями.

К таким целям относятся самолеты и беспилотные летательные аппараты, морские и речные корабли, различные наземные, надводные и космические объекты, а также метеообразования(дождь, туман, снег, град).В зависимости от способа получения сигнала от цели различают следующие виды радиолокации:• активная радиолокация с активным ответом — ответныйсигнал от цели формируется с помощью специального ретранслятора, установленного на цели;• пассивная радиолокация — основана на приеме собственногоизлучения целей;• активная радиолокация с пассивным ответом — радиоволны(зондирующий сигнал) отражаются от цели и попадают в приемник РЛС.Последний вид радиолокации получил на практике наибольшеераспространение, поскольку направление прихода отраженнойволны определяет угловые координаты цели, амплитуда принимаемого сигнала характеризует размеры и отражающие свойства цели.

Время запаздывания отраженного сигнала относительно зондирующего содержит информацию о дальности цели, а частотапринятых колебаний — о радиальной составляющей скорости це5ли. Поляризационные параметрыотраженной волны могут бытьиспользованы для оценки дополнительных геометрических характеристик цели: ее формы, соотношения между габаритнымиразмерами и т. п.В наиболее распространеннойв радиолокации сферической системе координат положение целив пространстве полностью определяется тремя координатами:Рис.

1.1. Сферическая систенаклонной дальностью, азимутомма координат в радиолокациии углом места цели (рис. 1.1).Наклонная дальность цели D — кратчайшее расстояние от радиолокационной станции О до цели М.Азимут цели βаз — угол между проекцией линии ОМ на горизонтальную плоскость (ОМ ′) и условным направлением отсчетаазимута ON. Обычно азимут отсчитывается по ходу часовойстрелки от северного меридиана, проходящего через место расположения РЛС, и называется истинным пеленгом.Угол места цели ϕу.м — угол между направлением линии ОМ иее проекцией ОМ ′ на горизонтальную плоскость.Таким образом, азимут (пеленг) характеризует направление нацель в горизонтальной плоскости, а угол места цели — в вертикальной плоскости.Сущностью радиолокации являются определение направленияна цель (пеленгация) и измерение дальности цели (дальнометрия),основанные на свойстве электромагнитных волн распространятьсяв однородной среде прямолинейно и с постоянной скоростью, отражаться и рассеиваться на неоднородностях среды, а также формироваться в узкие лучи направленными антеннами.В РЛС входят:• измерительный комплекс;• комплекс средств обработки радиолокационной информации;• комплекс средств передачи информации между элементами РЛС;• средства управления и согласования работы всех элементов РЛС.6Сложность обработки поступающей информации делает невозможными формализацию, анализ и оптимизацию работы РЛС вцелом.

Поэтому приходится разбивать работу РЛС на функционально законченные этапы: первичной, вторичной и третичнойобработки информации.На этапе первичной обработки информации проводятся обнаружение отраженных от целей сигналов и формирование радиолокационных отметок целей. В процессе этой операции оцениваютдальность, радиальную скорость и угловые координаты целей.При отсутствии цели на входе приемного устройства действует только помеха, а при наличии цели — полезный сигнал и помеха. Обнаружение радиолокационного сигнала основано на статистических различиях реализации помехи и сигнала с помехой.Обнаружение и оценка параметров радиолокационных сигналовматематически описываются теорией статистических решений.Многообразие видов помех и их возможных сочетаний с полезными сигналами затрудняет решение задачи оптимального обнаружения целей в общем виде, хотя для большинства частныхслучаев она решена.Для принятия окончательного решения о наличии цели анализируют несколько периодов обзора, что имеет место на этапе вторичной обработки радиолокационной информации.

Здесь проводится непрерывная привязка вновь получаемых отметок целей к ихтраекториям, осуществляются «сглаживание» и вычисление параметров траекторий движения целей.На этапе третичной обработки объединяют информацию изнескольких источников по целям, находящимся в области перекрытия зон обзора.

Здесь же определяют значимость цели, ее государственную принадлежность и т. п.1.2. Физические основы радиолокацииВ свободном, однородном, изотропном и не обладающем дисперсией пространстве скорость распространения радиоволн не зависит от поляризации волны и частоты колебаний и примерносоответствует скорости света c = 3·108 м/с, а зондирующий (излученный антенной РЛС) и отраженный от цели сигналы распространяются прямолинейно и без искажений формы.7Это дает возможность определять дальность цели, посколькувремя распространения радиоволн от РЛС до цели и обратно (время задержки tзад между излученным и принятым сигналами) связано с дальностью цели D соотношениемtзад =2D,cоткуда дальность целиD =ctзад2.Для того чтобы повысить дальность действия РЛС, обычноконцентрируют излучаемую энергию в требуемом направлении ииспользуют направленный прием отраженного сигнала.