Osnovi_teorii(прост учебник) (1021136), страница 78
Текст из файла (страница 78)
В реальных условиях работы РЛС разрешающая способность еезависит также от целого ряда других факторов. Так, отметки от объектовс большой мощностью отраженных сигналов оказывают сильное влияниена расположенные рядом отметки от слабо отражающих объектов. Поэтому разрешение сигналов, амплитуды которых значительно отличаютсядруг от друга, будет хуже, чем разрешение равных сигналов. Величинапровала в изображении двух объектов и, следовательно, их разрешение зависят от разности начальных фаз сигналов, отраженных от этих объектов.Так как фазовые соотношения сигналов носят случайный характер, топри определении разрешающей способности РЛС по изображению двухугловых отражателей требуется статистическое усреднение результатовмногих измерений.
Максимально возможная (потенциальная) угловаяразрешающая способность РЛС по азимуту определяется шириной ДН∆β0,5 реальной РФА или θс РСА. Ширина ДНА ∆β0,5 РФА не зависит отдальности до объекта наблюдения, следовательно, линейная разрешающая способность по путевой дальности ухудшается при увеличениидальности: δβ = δД = θ0 Д. Из формулы следует, что для ДН ∆β0,5 = 10′при наклонных дальностях Д, равных 10, 20, 50, 100 и 150 км, разрешающие способности по путевой дальности (азимуту) δД составят 29,58, 145, 290 и 435 м соответственно. В случае синтезированной апертуры ширина ДН θс = λ / 2Xc (рис.
7.4). Большие размеры синтезированнойапертуры позволяют получить очень узкие ДНА. Поэтому разрешениепо путевой дальности в РСА δД = θc Д может быть очень высоким дажена больших дальностях.356Глава 7. Радиолокационные станции обзора земной поверхности …αminδДαmaxДHδДDδDδDРис. 7.6. Принцип определения разрешающей способностипо горизонтальной дальностиТак, при длине синтезированного раскрыва Хс = 400 м и λ = 3 см возможно получение разрешающей способности по путевой дальностиδД = 6 м на наклонной дальности Д = 160 км.Так как размер синтезированной апертуры можно изменять в зависимости от дальности наблюдения, возможно получение постоянной,не зависящей от дальности разрешающей способности.Разрешение РЛС по наклонной дальности обеспечивается импульсным режимом работы и выражается известным соотношением δД = cτи / 2 .Разрешение по горизонтальной дальности D (рис.
7.6), т. е. на поверхностиземли, зависит как от разрешения по наклонной дальности δД, так и от уг-D2 + H 2δД=δДла наклона луча к поверхности земли: δD =. При больcos αDших горизонтальных дальностях D (по сравнению с высотой полета Н)разрешение δD равно разрешению по наклонной дальности δД. При D ≅ H(α > 45º) разрешение на поверхности земли ухудшается. Поэтому местность, находящаяся непосредственно под ЛА в полосе (2–4) Н, РЛС бокового обзора не просматривается. Чем выше разрешающая способностьРЛС, тем выше детальность изображения. При этом не только объектыи фон местности разделяются на большее число элементов, но и появляются изображения отдельно стоящих малоразмерных (точечных) объектов,которые ранее маскировались фоном местности.Кроме разрешения объектов по их координатам, важное значениеимеет разрешение их по амплитудам (возможность определения мощностиотраженных от объектов сигналов). Детальность воспроизведения мощности отраженных сигналов определяется динамическим диапазоном изображения, т.
е. количеством различаемых полутонов в изображении объек357Раздел II. Подсистема радиолокационных средств радиолокационной системытов и местности. Динамический диапазон амплитуд отраженных сигналов(отношение максимального сигнала к минимальному) в РЛС обзора участка земли может составлять 70–80 дБ, в то время как динамический диапазон амплитуд, передаваемый РЛ изображением, обычно не превышает 20–30 дБ. Поэтому в зависимости от решаемой задачи на линейный участокамплитудной характеристики изображения выносится тот или иной участок диапазона амплитуд отраженных сигналов.
На изображении будетправильно передаваться мощность отраженных сигналов только от выбранной группы объектов. Так, при правильной передаче мощности отраженных сигналов от малоразмерных объектов и фона местности в виде изменения интенсивности отметок на РЛ изображении все крупные объектыбудут иметь на изображении одинаковую максимальную интенсивность.7.3. Дальность действия РЛС бокового обзораи характеристики обнаружения объектовРЛ изображение, получаемое с помощью РЛС обзора земной поверхности, содержит сигналы и шумы различной физической природы, которые можно разделить на три группы: сигналы от объектов в виде узкихвыбросов большой амплитуды (рис.
7.7, а); сигналы средней амплитуды,обусловленные отражением от фона местности, имеющие вид шумовогопроцесса, средняя мощность которого определяется типом местности (рис.7.7, б); внутренний шум приемника и системы обработки, имеющий видравномерного шумового фона малой интенсивности (рис. 7.7, в). Задачаоператора (устройства автоматического обнаружения) состоит в том, чтобы путем анализа суммарного сигнала, т. е. выходного изображения(рис.
7.7, г), определить соотношение интенсивностей отметок от различных участков местности, объектов и внутреннего шума в целях определения наличия объектов и распознавания типа местности. Так как мощностьотраженного сигнала изменяется случайным образом и зависит от условийработы РЛС, объектов и местности, ракурса объектов, погоды и другихфакторов, задача обнаружения носит вероятностный характер.Для обнаружения малоразмерных объектов устанавливается порогсравнения интенсивности отметок. Если интенсивность отметки превышает этот порог, принимается решение о наличии объекта, в противном случае считается, что объект отсутствует. Чем больше отношение мощностисигнала к мощности фона в разрешаемой площадке, тем больше вероятность обнаружения цели и меньше вероятность ее пропуска.
Этого жеможно достигнуть, уменьшая уровень порога обнаружения, однако приуменьшении порога резко возрастает вероятность принять выброс фона заотметку цели, т. е. растет число ложных отметок.358Глава 7. Радиолокационные станции обзора земной поверхности …Рис. 7.7.
Принцип распознавания объектов и местности по отметкамна индикаторе: а – сигналы большой амплитуды от объектов; б – сигналыот фона местности; в – внутренние шумы приемника; г – суммарные сигналыДля правильного распознавания характера местности и полученияРЛ изображения с высоким динамическим диапазоном (с большим числомполутонов) требуется, чтобы мощность сигнала, отраженного от фона местности, значительно превышала мощность внутренних шумов приемника.В зависимости от решаемой задачи требуемое отношение фон/шум помощности изменяется в пределах 10–20 дБ. При увеличении дальности наблюдения мощность сигнала, отраженного от фона местности Рф, падает,а мощность внутреннего шума остается постоянной.
Поэтому дальностьдействия РЛС обзора земной поверхности ограничена той максимальнойдальностью, на которой отношение фон/шум равно заданному уровню.Отношение фон/шум определяется известным уравнением дальностирадиолокации. Величина ЭПР фона определяется удельной отражающейспособностью местности σф = σδS = σ0δDδД.Удельная отражающая способность σ0, т. е. величина ЭПР на единицуплощади земли, определяется как свойствами земной поверхности, таки режимом работы РЛС (длиной волны, видом поляризаций, углом паденияволны α и др.). В табл.
7.1 для длины волны λ = 3,3 см приведены ориентировочные значения величины σ0 для различных поверхностей. Реальные359Раздел II. Подсистема радиолокационных средств радиолокационной системызначения σ0, которые будут наблюдаться в конкретных условиях полета,могут значительно (на 5–10 дБ) отличаться от приведенных цифр. Так, σ0влажной поверхности в 3–5 раз больше той же самой, но сухой поверхности (при прочих равных условиях).При высокой разрешающей способности РЛС ЭПР фона σф весьмамала. Так, при разрешении 13×13 м и σ0 = 6 · 10–3 (степь) σф = 1 м2. Поэтому для обеспечения большой дальности действия РЛС требуются значительная мощность передатчика, высокая чувствительность приемника,а также сжатие импульсов.
Так как в реальных условиях работы РЛС интенсивность отметки фона местности на изображении значительно превышает интенсивность внутреннего шума, характеристики обнаружения малоразмерных объектов определяются отношением мощности сигнала целик мощности сигнала фона местности. Мощность сигнала фона зависит отудельной площади отражения и разрешения РЛС. Для фона типа «степь,сухая трава» (σ0 = 6 · 10–3) в табл. 7.2 приведены расчетные значения ЭПРфона (по формуле σф = σ0δДδD).Таблица 7.1Удельные ЭПР различных поверхностейσ0Поверхностьα = 10ºдБ–40–32–22–16–15–10ВоднаяАсфальт, бетонСтепь, сухая траваСтепь, зеленая траваЛесНебольшие строенияα = 30ºо.
е.10-46 · 10-46 · 10-32,5 · 10-23 · 10-210-1дБ–37–29–21–20–10–5о. е.2 · 10–41,3 · 10–38 · 10–310–210–10,32Таблица 7.2Зависимость ЭПР фона местностиот разрешающей способности (для степи)Разрешение δD = δД, мσф, м2351015301000,050,150,61,45,460Для получения высокой вероятности обнаружения малоразмерногообъекта необходимо, чтобы мощность отраженного от объекта сигналазначительно превышала мощность сигнала фона в элементе разрешения.Мощность отраженного сигнала определяется ЭПР объекта σц. Реальныеобъекты имеют сложную конфигурацию, так что величина σц меняетсяв значительных пределах при изменении ракурса и параметров РЛС (дли360Глава 7.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
