Казаринов Ю.М. Радиотехнические системы. Под ред. Ю.М.Казаринова (2008) (1151786), страница 38
Текст из файла (страница 38)
ДНА перемещается 194 скачками из одного положения в другое по заданному закону. Число направлений в зоне обзора равно Л/, а число элементов разрешения по дальности на каждом из направлений М. Время задержки луча в положении О, равно яд а априорная вероятность наличия цели в элементе разрешения 5; равна рл, причем у' = 1, 2, ..., Ф и с=1,2,...,М. Если данные обработки в течение интервала т, свидетельствуют о возможном наличии цели в элементе эь то ДНА задерживается в положении О, дополнительно на время тв, по истечении которого принимается окончательное решение о наличии или отсутствии цели в данном элементе разрешения.
При этих условиях необходимо определить разумную очередность зондирования различных направлений зоны поиска, сводящую к минимуму среднее время поиска и м Т, = '„! ~г!Ррл — э пн1п. (5.1! ) у=! !=! Среднее время обнаружения цели, находящейся в элементе ~;, равно Т,,; = лг, +(й„— 1)ТР, где лг, — среднее время, отсчитываемое от начала поиска до завершейия первого зондирования направления О,; йд — среднее число зондирований направлений О, до обнаружения цели в элементе разрешения; Тд — среднее время между смежными зондированиями направлейия О, (средний период обзора), когда цель находится в элементе э!.
Подставляя значение Т„! в выражение (5.! 1), найдем и и м г, = 2„М, ру + 2, ~~! (л„— ! )Т,„ (5.12) у=! !=! (=! м где р, — вероятность наличия цели на направлении О„Р, =~~',Рл! Величины Тл и л„не зависят от очередности зондирования направлений, поэтому в выражении (5. 12) от способа поиска зависит лишь сумма 2' дг,Р,, Таким образом, для оптимизации поу=! иска необходимо выбрать такой порядок зондирования направлений в секторе обзора, при котором эта сумма минимальна. Можно показать', что минимум г, обеспечивается, если зондирование направлений происходит в порядке убывания величи- 195 * Теоретические основы радиолокации / лод ред.
В. Е.дулевича. — М.: Сов. радио, !978 ны р,/(т, + рдт, ), где рл — вероятность задержки ДНА на время т, в найравленийй,. Однако при заданном заранее порядке просмотра направлений в зоне обзора эта рекомендация может быть реализована только в тех случаях, когда величина лз/(т, ~ р,„тд) изменяется при поиске монотонно от одной границы зоны™до другой или от центра зоны к ее периферии. Последнему случаю соответствует поиск цели при спиральном сканировании ДНА. Применение ФАР позволяет осуществить полностью управляемый обзор, оптимизацией которого можно существенно сократить среднее время поиска цели.
При адаптивном обзоре управление обзором может осуществляться от двухпорогового последовательного обнаружителя, в котором в каждом положении ДНА вычисляется сумма Лх = ,'> р;Л, ~м коэффициентов правдоподобия Л„соответствующих элементу разрешения Ю,. Команда на перемещение ДНА в соседнее положение дается при превышении Лх величины верхнего порога (что соответствует фиксации наличия цели в 5) или не достижении нижнего порога за определенное время (отсутствие цели в Х).
Можно использовать и другой вариант, при котором ДНА перемещается при условии, если наибольший из коэффициентов правдоподобия Л, окажется больше верхнего порога (при этом фиксируется наличие цели в 5) или меньше нижнего порога, что означает отсутствие цели во всех М элементах разрешения по дальности на рассматриваемом направлении.
Оба варианта примерно равноценны в отношении сокращения времени поиска и могут быть реализованы лишь при практическом безынерционном управлении положением ДНА, т.е. при применении ФАР и цифровых методов обработки сигнала и управления обзором, которые кратко рассматриваются далее. Расчет времени поиска сигналов и способа оптимизации поиска рассмотрены в подразд. 5.4 применительно к РНС наземного базирования.
Управление положением диаграмм направленности ФАР. В процессе обзора пространства осуществляется отклонение (сканирование) ДНА во времени по заданному закону. При этом обычно имеют в виду изменение положения главного лепестка ДНА, который для сокращения обычно называют лучом антенны. ФАР позволяет формировать и управлять положением нескольких лучей, что делает возможным реализовать разнообразные методы обзора, в том числе и адаптивные при наличии соответствующей схемы управления обзором (процессора управления обзором).
Применяется фазовое и частотное управление положением луча ФАР. 19б Х 6, = агсгйп — ~р. 2я! (5.13) Х При малых углах 6, можно полагать 6, = — ~р. 2я( Следует заметить, что при отклонении оси ДН от нормали к плоскости раскрыва ФАР ширина главного лепестка ад увеличивается в соответствии с формулой (5.! 4) а = Х/(с(соа6,) =) /(п(соа6,). Расширение связано с уменьшением действующего раскрыва ФАР пропорпионально соз6,. С расширением луча связано ограничение угла сканирования (сектора обзора) величиной +бО', при которой и„увеличивается в 2 раза.
Это ведет к снижению Р„„„, ухудшению угловой точности и разрешающей способности при увеличении 6,. Управление фазовращателями обычно осуществля- Рис. 5.5. Схема линейной ФАР 197 В ФАР с фазовым управлением отклонение формируемого луча достигается изменением сдан~а фаз между соседними элементами антенной решетки с помощью управляемых фазовращателей. На рис. 5.5 представлена линейная ФАР, имеющая 2п+ 1 излучателей (М = 2н + ! ), расположенных на расстояниях ( один от другого. Излучатели питаются от передатчика высокочастотными колебаниями с длиной волны Х через фазовращатели, обеспечивающие сдвиг фаз между соседними излучателями, равный ~р.
Величина фазового сдвига у устанавливается сигналами от схемы управления обзором. Направление оси главного лепестка ДН ФАР определяется углом отклонения 6„, который связан с фазовым сдвигом у соотношением ется цифровым процессором, при этом фаза д изменяется дискретно с шагом Лу, определяемым разрядностью процессора. При частотном управлении лучом ФАР необходимый фазовый сдвиг колебаний, питающих излучатели антенны, обеспечивается изменением частоты колебаний со в соответствии с формулой Ьр(со) сср(оз) 2л( йо (5.15) Линейную зависимость О„от частоты оз можно получить, используя отрезки волновода между излучателями ФАР. Набег фазы в отрезке волновода у, связан с его длиной („и длиной волны в 198 2л волноводе Х„формулой у, = — !„, которая позволяет выбрать пав раметры отрезка волновода и изменение частоты колебаний, необходимое для получения заданного сектора обзора.
Для сканирования по двум угловым координатам О, и Оо используются плоские ФАР с многорядным расположением элементов решетки. При этом возможны различные варианты управления положением луча: фазовым по обеим угловым координатам (фазово-фазовое), фазовым по одной и частотной по другой (фазово-частотное).
Возможно также смешанное (электронно-механическое) сканирование, например поворотом ФАР по азимуту, и электронное (фазовое или частотное) по углу места. Достоинством фазового сканирования является быстродействие управления и широкополосность при излучении и приеме сигналов. Недостатком является сложность и высокая стоимость при большом числе элементов ФАР, достигающем нескольких тысяч в наземных РЛС ПВО и ПРО. Более конструктивно просты антенны с частотным сканированием луча, но они сравнительно узкополосны, что ограничивает возможность использования сложных широкополосных сигналов. Применение ФАР с электронным сканированием дает возможность формировать одновременно несколько управляемых лучей, что позволяет РЛС одновременно осуществлять функции поиска, распознавания и сопровождения целей, а также осуществлять подавление мешающих сигналов на определенных направлениях.
Выполнение этих операций возможно лишь при совместной работе ФАР, систем формирования и обработки сигналов РЛС, а также устройств отображения информации с управляющим компьютером. Достижения в области микроволновой техники и создании высокопроизводительных цифровых процессоров позволяет все шире применять ФАР в РЛС различного назначения и особенно в многофункциональных РЛС, реализация которых без применения ФАР просто невозможна. Если в РЛС с ФАР имеется возможность использования многоканального приемника с числом каналов, соответствующим числу элементов ФАР, то возможно формирование характеристик направленности в цифровом виде.
При этом предполагается, что выполняется условие пространственно-временной узкополосности, позволяющее разделить временную и пространственную составляющие обработки принимаемых сигналов и осуществлять обработку в любой последовательности. В инженерных расчетах условие пространственно-временной узкополосности выглядит как ЬР» Ею где д() — разрешение РЛС по дальности, обратно пропорциональное ширине спектра принимаемого сигнала; 2,х — размер апертуры ФАР.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
