Казаков В. Д., Машошин Ф. Г., Бобнев М. П. Радиоэлектронные средства систем управления ПВО и ВВС. М., Воениздат, 1987 (1083409), страница 15
Текст из файла (страница 15)
При секторном обзоре диаграмма направленности перемещается в пределах заданного сектора Ф Время облучения точечной цели при обзоре— это время, в течение которого цель находится в пределах ширины ДНА РЛС за один период (цикл) обзора: Таад =чц,з/Йа где ()а — угловая скорость перемещения диаграммы направленности антенны. Время облучения определяет энергию полезных сигналов за один период обзора. Ч у в с т в и т е л ь н о с т ь п р и е м н и к а РЛС вЂ” минимальная мощность Р р м входного сигнала, при которой обеспечивается обнаружение. сигнала и измерение его параметров с заданными показателями.
Реальная чувствительность приемников РЛС составляет 1 10 'а — 1 10 " Вт. Мопшость сигнала на входе приемника РЛС Рр(3р (тц, ец) ццАр (тц, еа) Рар — — РрАр(<р„, Вц) — ' ', (6.26) (4ц)а И~ где Ар(фц,црц) — эффективная площадь антенны РЛС в направлении РЛС вЂ” цель. Из выражения (6.26) находим, что „а,/о»рар (т„, е„) .цА, (рц, е) (4ц)а Рцр По мере увеличения дальности до цели мощность отраженных сигналов на входе приемника уменьшается. При некоторой предельной (максимальной) дальности 0ц,„отраженный сигнал становится малым и маскируется внутреннимн шумами приемника.
Цель будет обнаруживаться с некоторыми значениями вероятностей ((Гцц и Ф',. Минимальный уровень мощности принимаемого сигнала определяется чувствительностью приемника Р р Следовательно, максимальная дальность РЛС Иц ..= Если учесть, что Л,(, Е)= " а,(,р,В)= — "а„,Р3(у, В) (6.27) »ц Рай Р = 4цВцз 4цб~~ (6.25) 6.5. Максимальная дальность действия РЛС Максимальной дальностью действия РЛС называется наибольшее удаление цели от РЛС, прн котором сигналы, отраженные от цели, обнаруживаются с заданными вероятностями Ж,ц правильного обнаружения и ложной тревоги Я7,. Найдем выражение для максимальной дальности действия РЛС в свободном пространстве.
Предположим, что цель с ЭПР пц находится на расстоянии Вц от РЛС. Мощность сигнала, излучаемого РЛС, равна Рр. Плотность потока мощности сигнала у цели »р = — Ор('р В ). 4цВ~ где 6р — коэффициент усиления антенны РЛС в направлении РЛС вЂ” цель. Цель переизлучает всю падающую на нее мощность изотропно и создает плотность мощности отраженного сигнала у антенны РЛС и то, что обнаружение отраженных сигналов производится в окрестности максимума ДНА РЛС (.Рр(~р, 6) 11, выражение для Ошац будет иметь внд »бр Ла (6.28) (4ц)' »цр ацц Из выражения (6.28) следует, что максимальная дальность действия РЛС определяется мощностью (энергией излучаемых сигналов) и не зависит от их формы.
Увеличение дальности действия возможно за счет повышения направленности излучеция' и приема антенны РЛС (увелнчеиия коэффициента усиления антенны О р). Б. РАДИОЛОКАЦИОННОЕ ОБНАРУЖЕНИЕ ОБЪЕКТОВ 6.6. Характеристики обнаружения радиолокационных сигналов Как уже отмечалось, при активной радиолокации полезная информация о цели содержится в сигнале, отраженном от нее. Наряду с отраженным (полезным) сигналом на входе приемника РЛС действуют и помеховые сигналы (помехи). К последним относятся внутренние шумы приемника, мешающие отражения (от 75 земной или водной поверхности, гидрометеоров, различных наземных сооружений и т.
д.), взаимные помехи, возникающие при работе других РЛС и, наконец, организованные помехи (помехи, создаваемые противником преднамеренно). Все перечисленные помехи, действующие на радиолокационный приемник, носят случайный характер. Случайным событием для получателя радиолокационной информации является н появление цели с теми нли иными координатами.
Радиолокационное обнаружение — это процесс принятия решения о наличии или отсутствии полезного сигнала (цели) с заданными вероятностями правильного обнаружения н ложной тревоги 1(У, и %',. При отсутствии помех на входе приемника проблемы в принятии решения в принципе не возникает. Действительно, отсутствие напряжения на выходе приемника или его наличие однозначно свидетельствует об отсутствии или наличии сигнала, отраженного от цели. Иначе обстоит дело при наличии помех или амплитудных флюктуаций отраженного сигнала: полезный сигнал может оказаться замаскированным или подавленным помехами, а при его отсутствии выбросы помехового сигнала могут быть приняты за полезный сигнал.
В связи с этим радиолокационное обнаружение носит статистический характер. Другими словами, решение о наличии или отсутствии цели не является абсолютно достоверным: оно принимается с той нли иной вероятностью ошибки. Величина вероятности ошибки характеризует качество обнаружения. Из всех возможных совокупностей полезных сигналов и помех, действующих на входе приемника РЛС, далее будет рассматриваться адднтивная смесь полезного сигнала и нормального белого шума.
Теория обнаружения наилучшим образом разработана именно для этого случая. Напряжение, действующее на входе приемника: и,„(1) =Лип (1)+иж(1), (6.29) где Л вЂ” параметр, принимающий значения 1 или 0 (наличие или отсутствие полезного сигнала на входе приемника). Априорные (предшествующие обнаружению) вероятности наличия (Л=1) и отсутствия (Л=О) полезного сигнала соответственно равны яуп и йу,.
Для импульсной РЛС радиолокационный сигнал на входе приемника длительностью т„может быть записан в виде (это решение называется правильным обнаружением цели н характеризуется вероятностью Ф'и,) и «сигнал отсутствует» (решение об отсутствии сигнала называется пропуском цели и характеризуется вероятностью йр р). Указанные события составляют полную группу несовместных событий, т.
е. )Р' о+%У р — — 1. Если полезного сигнала на входе приемника нет, могут быть приняты также два решения: «сигнал отсутствует» (это решение называется правильным необнаружением, ему соответствует вероятность рр',) и «сигнал есть» (решение о наличии цели называется ложной тревогой, ему соответствует вероятность Ж',). Данные события составляют также полную группу несовместных событий, т. е.
)Р',+МУ,=1. Из четырех рассмотренных условных вероятностей независимыми являются две. В качестве независимых вероятностей обычно выбирают В'а, и Яри,. Особенностью радиолокационного обнаружения является отсутствие достоверных сведений (априорной информации) о наличии цели в заданной области пространства. Поэтому полагают апРиоРные веРоЯтности Яра= йр =0,5. Качество обнаружения целей тем выше, чем больше )Р', и меньше 1Р,. Количественная оценка качества обнаружения может быть дана с помощью так называемых характеристик обнаружения, представляющих собой зависимость )й'и, от ЯУ, при фиксированном параметре д=2Е,))Уа.
Здесь Е,— энергия сигнала, й1«вЂ” спектральная плотность шума на входе приемника РЛС. Размерность 1Уа совпадает с размерностью Е,. Поэтому д называют удвоенным отношением сигнал/шум по энергии. Вид характеристик обнаружения показан на рис. 6.12. Из рисунка видно, что каждому значению 7 соответствует вполне определенная кривая Фее=1(йрат), а каждой паРе Ю о и йг~, — опРеделенное значение д. С увеличением д возрастает йги, (прн Яг„,=сопи() либо уменьшается ЯУ„, (при %по=сонэ(). Чем больше д, тем выше располагается соответствующая кривая обнаружения.
Процесс обнаружения сигналов заключается в сравнении выходного напряжения Бема приемника с некоторым установленным Рне. 6ЛЗ. Характеристики обнаружении ракиолокапионнмк прием- ников яхт 76 и,(1)=0 „соз (в,1+~ра), (6.30) где 11<1(1~+« . Он характеризуется моментом появления 1ь амплитудой (7 „, частотой в, и начальной фазой ~ре. Перечисленные параметры сигнала в общем случае являются функциями времени, в том числе и случайными.
Если полезный сигнал на входе приемника имеется, то при наличии шума могут быть приняты два решения: «сигнал есть» УРОВНЕМ (Упор. ПРИ Увых~~ГУпор ПРИНИМИЕТСЯ РЕШЕНИЕ О НИЛИЧИИ цели, а НРи сивых((1пор о ее отсутствии. Изменение опор (при заданном д) приводит к изменению величин ау и Яу „т. е. к перемещению рабочей точки по характеристике обнаружения. Так, при увеличении Ц р рабочая точка смещается справа вниз налево (Кнор.я<Упор. Б). Обычно считается, что РЛС выполняет свои функции, если %'по=0,8 —:0,9 и Яу„=!-1Π— '.
6.7. Структурные схемы приемников РЛС Качество радиолокационного обнаружения„характеризуемое тем или иным количественным показателем, в значительной степени. зависит от структуры системы' совместной обработки смеси полезного сигнала и помехи, в том числе от структуры приемника РЛС.
Естественным поэтому является стремление использовать приемники, структуры которых оптимальны с точки зрения тех или иных критериев. Реализация оптимальных приемных устройств обычно сложна. В связи с этим на практике применяются более простые структуры, так называемые квазиоптимальные, показатели качества которых незначительно отличаются от оптимальных.
Одними из возможных критериев оптимальности приемников обнаружения являются критерий идеального наблюдения и критерий Неймана — Пирсона. В соответствии с критерием идеального наблюдения оптимальный приемник при действии на его входе аддитивной смеси нормального белого шума и полезного сигнала обеспечивает принятие решения об обнаружении сигнала (цели) с минимальной суммарной вероятностью ошибки: птош = йгц)(гор+ йро 1У ля.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
