Radiolokacionnye_sistemy_SFU_elektronnyy _resurs (1021137), страница 21
Текст из файла (страница 21)
Учеб.114ГЛАВА 3 ОСНОВЫ СТАТИСТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ ОБНАРУЖЕНИЯ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ3.5. ДАЛЬНОСТЬ ОБНАРУЖЕНИЯ И ЗОНЫ ВИДИМОСТИ РЛСИз полученного соотношения видно, что множитель Земли носит лепестковый характер (рис. 3.25). Соответственно такой же характер будет носитьи результирующая ДНА РЛС Fрез=( ε,β ) F ( ε,β ) ⋅ Ф ( ε ) – рис.
3.26.90оhФ(ε)λ=3F(ε)P=–1εεРис. 3.25. Характер изменениямножителя Земли в зависимостиРис. 3.26. Результирующая ДНА РЛСот высоты антенны h и длины волны λВлияние Земли на дальность действия РЛС возрастает при увеличениидлины волны. Причем при зеркальном отражении дальность действия РЛСможет быть как больше rцmax, так и меньше этой величины.Таким образом, Земля и её атмосфера могут оказывать существенноевлияние на дальность действия РЛС.3.5.3.
ЗОНЫ ВИДИМОСТИ РЛСЗоной видимости называют часть пространства, в пределах которойрадиолокатор может осуществлять функции обнаружения или измерения стребуемыми качественными показателями при заданной эффективной поверхности цели. Соответственно говорят о зонах обнаружения и измерения.Зоны видимости могут строиться в аксонометрии или характеризоватьсясвоими сечениями в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Границы зонвидимости в горизонтальных плоскостях для наземной РЛС кругового обзора,расположенной на гладкой поверхности, представляют собой окружности.
Зонавидимости в вертикальной плоскости за счет влияния Земли может иметь лепестковый характер (рис. 3.27). В частности, это имеет местов диапазоне метровых волн, когда значения │P│ близки к единице.Н0rРис. 3.27. Зона видимости РЛС в вертикальной плоскости Радиолокационные системы. Учеб.115ГЛАВА 3 ОСНОВЫ СТАТИСТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ ОБНАРУЖЕНИЯ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ3.5. ДАЛЬНОСТЬ ОБНАРУЖЕНИЯ И ЗОНЫ ВИДИМОСТИ РЛСДля заполнения провалов в зоне видимости РЛС метрового диапазонаприменяют двухъярусные антенны. Высоты ярусов подбираются так, чтобылепестки одного яруса перекрывали провалы другого.Зона видимости в вертикальной плоскости обычно строится в прямоугольной системе координат: высота Н – дальность наклонная (rц max Н).На координатную сетку наносятся линии углов места, линии приведенных высот (Нг) и изовысотные кривые с учетом сферичности Земли (рис.3.28).
Понижения (ΔН) последних под линиями приведенных высот определяются соотношениемrц2max H∆H =.2 RЭПри этом высоту и дальность на диаграмме обычно откладываютвразных масштабах. Изовысотные кривые используются при оценке боевыхвозможностей РЛС по целям, летящим на разных высотах. В зависимости отхарактера позиции РЛС зоны видимости в вертикальной плоскости в разныхнаправлениях могут быть неодинаковыми.В этом случае боевые возможности РЛС оцениваются совокупностьюзон видимости, взятых для характерных азимутальных направлений.Нε3ε2Нг=сonstε10rц maxНε0=0Рис. 3.28. Построение зоны видимости РЛС в вертикальной плоскостиПри локации маловысотных (H < 1 000 м) целей дальность действияРЛС существенно уменьшается.Положим F(β,ε) = 1.
Тогда rц max = r0 max.Ф(ε).При малых углах ε sin ε ≈ ε,поэтомуФ=(ε)4πh⋅ ε.λ Радиолокационные системы. Учеб.116ГЛАВА 3 ОСНОВЫ СТАТИСТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ ОБНАРУЖЕНИЯ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИГНАЛОВ3.5. ДАЛЬНОСТЬ ОБНАРУЖЕНИЯ И ЗОНЫ ВИДИМОСТИ РЛСЦrц maxНεРис. 3.29. Расчет угла места целиВ свою очередь, (рис. 3.29) ε =С учетом этогоHrц max. 4πh H=rц max r0 max ⋅ λ rц maxили=rц max4πhH=r0 maxλπhH Э ⋅ Gmax ⋅ Aэфф max ⋅ σ ц⋅8.2λЭпор ( 4π )Из полученного выражения для дальности обнаружения маловысотныхцелей (МВЦ) можно сделать следующие выводы:1. Дальность действия РЛС существенно возрастает при увеличениимощности передатчика и пороговой чувствительности приемника.2. Дальность обнаружения низколетящих целей определяется корнемвосьмой степени из произведения энергетических параметров радиолокатора.3.
Атмосфера и отражения от Земли могут как уменьшать, так и увеличивать дальность действия РЛС.Контрольные вопросы и задачи к практическим занятиям1. Записать выражение для дальности максимального обнаружения ипояснить величины, в него входящие.2. Как зависит дальность действия РЛС от мощности передатчика, пороговой чувствительности, коэффициента усиления антенны?2. Дать определение зоны видимости. Радиолокационные системы. Учеб.117ГЛАВА 3 ОСНОВЫ СТАТИСТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ ОБНАРУЖЕНИЯ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИГНАЛОВКонтрольные вопросы и задачи к практическим занятиямЗадача 1.
Рассчитать максимальную дальность обнаружения целив2свободном пространстве с σц = 20 м . Обнаружение осуществляется по одиночному импульсу. Технические данные РЛС: излучаемая импульсная мощность Ри = 1 МВт, длительность импульса τи = 1 мкс, коэффициент усиленияантенны Gmax = 5·102, несущая частота f0 = 3 ГГц, предельная минимальнаяэнергия Эпор = 2·10-15 Вт/Гц.Задача 2. Используя данные задачи 1, рассчитать, как изменится дальность обнаружения:1. При увеличении мощности излучения в 2 раза.2. При увеличении длительности импульса в 3 раза.3.
Если обнаружение осуществляется по когерентной пачке из 10 импульсов.Задача 3. Оценить, как следует изменить мощность передатчика РЛС,если от обнаружения по одиночному радиоимпульсу перейти к обнаружениюпо когерентной пачке из 100 импульсов при неизменной дальности действияи параметрах РЛС.Задача 4. РЛС обеспечивает обнаружение целей с σц ≥1 м2 на дальностиrц max1 = 300 км с показателями F = 10-6, D = 0,5 по сигналам со случайной начальной фазой и амплитудой. Определить, на каком расстоянии rц max2 РЛС способна обнаруживать эти же цели с показателями F = 10-6 и D = 0,9?Задача 5.
Определить дальность действия РЛС с учетом затухания ватмосфере, если максимальная дальность обнаружения в свободном пространстве r0 max = 600 км, а коэффициент затухания α = 5·10-3 дБ/км.Задача 6. Определить дальность прямой видимости цели при нормальной рефракции, если задано hА = 36 м; Hц = 100 м.Задача 7. Изобразить вертикальное и горизонтальное (на высоте 10 км)сечения зоны обнаружения без учета влияния Земли в прямоугольной системекоординат; Н – rц max Н, если сектор обзора в вертикальной и горизонтальнойплоскостях соответственно равны 0 – 60о и 90о. Длительность зондирующегоимпульса τи = 10 мкс, дальность обнаружения rц max Н = 100 км.Задача 8.
Рассчитать и изобразить вертикальное сечение зоны обнаружения РЛС с учетом кривизны земной поверхности, если r0 max = 400 км, r0 min= 5 км, сектор обзора в вертикальной плоскости 0 – 60о, верхняя граница зоны обнаружения Н = 12 км. Радиолокационные системы. Учеб.118Г ЛА В А 4МЕТОДЫ РЕАЛИЗАЦИИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХУСТРОЙСТВ И СИСТЕМПроцедура оптимального обнаружения сигналов предусматривает получение отношения правдоподобия или монотонно связанной с ней функции, вчастности, корреляционного интеграла или его модульного значения. Технически эта операция осуществляется приемным устройством.Конкретный выбор схемы такого устройства зависит от многих факторов: характеристик обнаруживаемого сигнала; задач, решаемых РЛС; требуемого уровня качества их решения и технических возможностей по реализации приёмного устройства.Одним из вариантов построения обнаружителя, обеспечивающего получение корреляционного интеграла или его модульного значения, являетсякорреляционный.
Однако в случае, когда принимается сигнал с произвольным временем запаздывания, корреляционный обнаружитель должен иметьдля просмотра всей дальности большое число каналов. Это является существенным его недостатком. Поэтому большой практический интерес представляют инвариантные ко времени запаздывания фильтровые устройства вычисления корреляционного интеграла или его модульного значения.
Они позволяют решать указанную задачу при одноканальном построении устройстваобработки.Основная проблема синтеза фильтровых обнаружителей заключаетсяпри этом в обосновании временных и частотных характеристик фильтров, согласованных с обрабатываемыми сигналами.4.1. КОРРЕЛЯЦИОННЫЙ МЕТОД ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ4.1.1. КОРРЕЛЯЦИОННЫЙ ОБНАРУЖИТЕЛЬ СИГНАЛОВ С ПОЛНОСТЬЮИЗВЕСТНЫМИ ПАРАМЕТРАМИВ соответствии с алгоритмом оптимального обнаружения сигналасполностью известными параметрами α (здесь α – полезные параметры сигнала), x(t, α) должен быть вычислен корреляционный интеграл z[y(t)] и сравнен с порогом z0.
Структурная схема простейшего корреляционного обнаружителя, реализующего указанный алгоритм, приведена на рис. 4.1.На умножитель в качестве опорного подается напряжение x(t, α), соответствующее ожидаемому полезному сигналу. Радиолокационные системы. Учеб.119ГЛАВА 4 МЕТОДЫ РЕАЛИЗАЦИИ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ4.1. КОРРЕЛЯЦИОННЫЙ МЕТОД ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВНепосредственное интегрирование произведения x(t,α)y(t) дает корреляционный интеграл, который сравнивается с порогом z0 в пороговом устройстве. Уровень порога подбирается так, чтобы вероятность F ложного превышения порога была не больше допустимой.Âопт y ( t ) zy(t)Х∫x(t, α)Генераторожидаемогосигналаz0ПУРис.
4.1. Простейший корреляционный обнаружительНа практике наиболее широко используется вариант корреляционнойобработки со стабилизацией вероятности ложной тревоги F за счет введениясхемы автоматической регулировки усиления приемника обнаружителя поуровню шума – шумовая автоматическая регулировка усиления (ШАРУ).Формально эта операция обеспечивается переходом к нормированному значению корреляционного интеграла zн =Zυ0, где υ0 =ЭN0– среднеквадра2тическое отклонение шума на выходе корреляционного обнаружителя. Соответственно нормированным будет и порог z0н = z0/υ0. Структурная схема такого обнаружителя (рис.
4.2) аналогична схеме рассмотренного выше обнаружителя.y(t)x ( t ,α )ν0Х=∫zнÂопт y ( t ) ПУz0н2x ( t ,α )ЭN0Рис. 4.2. Cхема корреляционного обнаружителя с нормированным порогомДействительно, порог z0н для заданного значения F не изменяется. Привозрастании амплитуды ожидаемого сигнала в какое-то число раз, в то же1число раз уменьшается стоящий перед интегралом множитель. УсловЭ Радиолокационные системы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
