Казаринов Ю.М. Радиотехнические системы. Под ред. Ю.М.Казаринова (2008) (1151786), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Пассивная радиолокация, использующая для обнаружения объектов их тепловое излучение, называется радиотеплолокацией. Таким образом, в этом случае, так же как и в активной радиолокации, для обнаружения объектов и определения их координат применяют радиосигнал. Однако природа этого сигнала другая: зондирование (облучение) объекта отсутствует, поэтому одна пассивная РЛС может определить направление на объект — пеленг, т.е. осуществить радиопеленгование последнего. При наличии двух и более пассивных РЛС, разнесенных в пространстве на известное расстояние, может быть решена задача определения координат объекта.

В настоящее время в пассивной радиолокации разработаны специальные методы определения дальности по сферичности Фронта принимаемой радиоволны, которые дают «грубую» оценку дистанции до излучающего объекта. Пассивная радиолокация тесно связана с радиопеленгацией — отраслью радионавигации, основанной на определении направления на объекты, имеющие источники излучения. Таким образом, основой радиолокационного обнаружения, определения координат, скорости и некоторых других характеристик (размеров, формы, физических свойств) объектов является радиосигнал, отраженный, переизлученный или излученный объектом наблюдения. В активной радиолокации электромагнитные колебания зондирующего сигнала становятся носителем информации об объекте, т.е.

радиолокационным сигналом, только после их отражения (рассеяния) объектом наблюдения. Однако от вида и параметров зондирующего сигнала (энергии, несущей частоты, длительности и ширины спектра) зависят основные характеристики РЛС: дальность действия, точность измерения координат и скорости объектов, разрешающая способность, т.

е, тот объем информации, который может быть получен при обработке радиолокационного сигнала. В обшем случае напряжение модулированного сигнала можно записать в комплексной форме: х(г) = 5(г) сох(2кАг+ у(г) + <р1 = Ке 5(г) ехр [у(2яАг+ <р)), (1.1) где 5(г) и у(г) — функции амплитудной и угловой модуляции соответственно; 5(г) — комплексная огибающая сигнала, 5(г) = 5(г) ехроу(1)); Д~ — центральная (несушая) частота; ~р — начальная Фаза.

Под зондирующим обычно понимается сигнал, излучаемый антенной РЛС, поэтому его модуляция оказывается связанной также с параметрами антенной системы и ее движением. Так, при повороте диаграммы направленности антенны (ДНА) относительно направления на объект амплитуда отраженного или принятого объектом сигнала изменяется, т.е. появляется догюлнительная амплитудная модуляция, параметры которой зависят от ширины и формы ДНА, а также скорости ее поворота. !2 Если отражающий объект попадет в зону облучения РЛС (в пределы ширины ДНА), то создается отраженный сигнал, несущий информацию об объекте. Факт приема сигнала приемником РЛС свидетельствует об обнаружении объекта, а параметры принятого сигнала (амплитуда, фаза, частота, вид поляризации, время задержки относительно зондирующего сигнала, направление прихода к приемной антенне) позволяют определить координаты объекта и параметры его движения, а при наличии нескольких объектов в зоне наблюдения — разделить их (разрешить), т.

е. выделить объект с требуемыми свойствами и т.д. 1.2. Радиотехнические методы определения координат и их производных В общем случае мгновенное положение объекта в пространстве характеризуется тремя координатами х, (1 = 1, 2, 3) в той или иной системе координат (СК). Для характеристики движения объектов необходимы также производные координат х<"', число которых зависит от траектории движения объекта. На практике чаще всего используют производные не выше второго порядка, т. е.

скорость объекта Ч = х<'> и ускорение а; = хц>. При этом обычно имеют в виду координаты центра тяжести объекта, а при радиолокации — его центра отражения. Часто измеряют непосредственно лишь координаты, а их производные получают вычислительным путем. Возможно также непосредственно оценить составляющую относительной скорости объекта, перпендикулярную фронту приходящей к антенне волны, и радиальную составляющую путем измерения допплеровского смещения частоты сигнала, отраженного или излученного объектом. Интегрированием радиальной скорости можно получить соответствующее перемещение, а ее дифференцированием — радиальное ускорение.

При активной радиолокации с учетом распространения сигнала от РЛС до цели и обратно частота отраженного сигнала вследствие эффекта Допплера отличается от частоты излучаемого на значение Г, = 2У'„в„/с = 2в,/Х„, где /"„— несущая частота зондируюшего сигнала; о, — радиальная составляющая относительной скорости объекта; с — скорость распространения радиоволн; )ч, — длина волны излучаемых колебаний. Таким образом, радиальная составляющая скорости и, может быть вычислена по формуле вг Х„Р; сР'„ 2 2у„' (1.2) если известна Х„и измерено допплеровское смещение частоты Г„.

!3 Следует отметить, что формула (1.2) применима лишь при значениях скорости кь много меньших скорости распространения радиоволн с, когда допустимо не учитывать релятивистский эффектт. При радиолокационном определении координат в основу положено свойство радиоволн распространяться в однородной среде прямолинейно и с постоянной скоростью. Скорость распространения радиоволн зависит от электромагнитных свойств среды и составляет в свободном пространстве (вакууме) с = 299 792 458 м/с.

Там, где это не вызывает существенных погрешностей, обычно применяют округленные значения с = 3 108 м/с = = 3 105 км/с. Постоянство скорости и прямолинейность распространения радиоволн позволяют вычислить дальность 2) от РЛС до объекта по измеренному времени прохождения сигнала тр (времени задержки сигнала) от РЛС до объекта и обратно (1. 3) та= 20/с.

Свойство прямолинейности распространения радиоволн является основой радиотехнических методов определения координат по направлениям прихода сигнала. В радионавигации процесс определения направления на источник излучения называется радиопеленгованием, При этом используются направленные свойства антенных систем. Радиотехнические методы позволяют также непосредственно найти разность дальностей до двух разнесенных передатчиков (радиомаяков) радионавигационной системы путем измерения разности времени приема их радиосигналов на объекте, определяющем свое местоположение. В радионавигации наибольшее распространение получили позвцвонные системы, в которых местоположение объектов определяется относительно радиомаяков (станций) с известными координатами (позицией). Для таких систем вводят понятия радионавигационного параметра, поверхностей и линий положения.

Ридионавигационным параметром (РНП) называется физическая величина, непосредственно измеряемая РНС (расстояние, разность или сумма расстояний, угол). Под поверхностью положения понимают геометрическое место точек, имеющих одно и то же значение РНП. Линия положения — это линия пересечения двух поверхностей положения.

Местоположение объекта задается пересечением трех поверхностей положения или поверхности и линии положения. Соответственно с видом непосредственно измеряемых координат различают три основных метода определения местоположения (местоопределения) объекта: угломерный, дальномерный и 14 разностно-дальномерный. Широко применяют также комбинированный угломерно-дальномерный метод.

Угломерный метод. Этот метод является самым старым, поскольку возможность определения направления прихода радиоволн была установлена А.С. Поповым ельце в !897 г. при проведении опытов по радиосвязи на Балтийском море. При этом используются направленные свойства антенн при передаче и приеме радиосигнала. Существует два варианта построения угломерных систем: радиопеленгаторный и радиомаячный. В радиопеленгаторной системе используется радиопеленгатор — приемник с направленной антенной, а источник сигнала (радиомаяк) имеет ненаправленное излучение. При расположении радиопеленгатора (РП) и радиомаяка (РМ) в одной плоскости, например на поверхности земли, направление на маяк характеризуется пеленгом а (рис. 1.1, а).

Если пеленг отсчитывается от географического меридиана (направление север — юг), то он называется истинным пеленгом, или азимутом. Часто азимутом называется угол в горизонтальной плоскости, отсчитанный от любого направления, принятого за нулевое. Определение направления производят в месте расположения РП, и если последний находится на борту объекта, то местоопределение осуществляется непосредственно на объекте (рис. ! .1, в). В радиомиячной системе (рис.

1.1, б) используются ридиомаяк с направленной антенной и ненаправленный приемник. В этом случае в месте расположения приемника измеряют обратпый пеленг аа относительно нулевого направления, проходящего через точку расположения радиомаяка. Часто применяют маяк с вращающейся ДНА. В момент совпадения оси ДНА с нулевым (например, северным) направлением вторая ненаправленная антенна маяка излучает нулевой (северный) сигнал, который принимается приемником на объекте, с РМ рм д рп рп Рис. 1.1. Угломерный метод определения местоположения объекта: и — радиопеленгаторный вариант; б — радиомаачный вариант; в — определение места по двум маякам 15 определяющем свое местоположение, и является началом отсчета углов. Фиксируя момент совпадения оси вращающейся ДНА маяка с направлением на приемник (например„по максимуму сигнала), можно определить обратный пеленг ао, который при равномерном вращении ДНА маяка пропорционален промежутку времени между приемом нулевого сигнала и сигнала в момент пеленга (максимума сигнала).

Характеристики

Список файлов книги