Кондратенков Г.С. Радиовидение (2005) (1151787), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Большинство существующих РСА работают в сантиметровом диапазоне волн. Вследствие высокого поглощения радиоволн этого диапазона листвой деревьев, травой, почвой такие РСА не могут обнаруживать цели, скрытые растительностью или грунтом. Поэтому появились системы, работающие в дециметровом (70 см) и метровом (2,5 м) диапазонах волн.
Такие РСА могут наблюдать цели под пологом леса, в районах затоплений, скрытые растительностью и многие другие замаскированные объекты. В данном учебном пособии изложены принципы построения и использования РЛС авиационного и космического базирования, обеспечивающих детальное наблюдение (радиовидение) наземных и морских объектов естественного и искусственного происхождения — радиолокаторов с синтезированной апертурой антенны.
Учебное пособие не содержит закрытой информации, все числовые примеры носят иллюстративный характер. Характеристики известных авиационных и космических РСА, приведенные в приложении, взяты из открытых опубликованных работ (71 и 181и рекламных проспектов. Авторы выражают благодарность за помощь при написании книги своим коллегам А.А. Герасимову, Е.Е. Колтышеву, И.Н. Умнову, И.Н. Червякову, И.А. Юрчику, В.Т. Янковскому. 10 ГЛАВА 1 Структура радиолокационного канала РЛС впервые появились как средство обнаружения и определения координат самолетов в системах противовоздушной обороны перед Второй мировой войной. С тех пор радиолокация развивается гигантскими темпами и в настоящее время используется практически во всех комплексах вооружения и при решении многих хозяйственных задач.
Главный качественный скачок в радиолокации произошел, когда от обнаружения и измерения координат перешли к распознаванию объектов. В современной трактовке радиолокаггия — это обнаружение заданных объектов, определение их координат и других характеристик путем обнаружения и измерения параметров радиоволн, приходящих от объектов. Радиолокация как наука основана на использовании ряда физических законов, связанных с распространением и рассеянием электромагнитных волн.
Важнейшим для радиолокации свойством электромагнитных волн является их рассеяние при падении на объекты Это позволяет, принимая рассеянные объектом волны и измеряя их параметры, судить о наличии и свойствах объекта. В общем случае объект рассеивает волны во все стороны, в том числе и в сторону, обратную направлению прихода падающей волны. Таким образом, облучая объект, можно принимать отраженную волну в том же месте, откуда распространяется волна облучения.
При многопозиционной радиолокации рассеянные волны принимаются также с других, отличных от облучения, направлений. Закон о прялгогинейностг~ распространения электромагнитных волн в однородной среде используется для определения угловых координат объекта путем измерения направления прихода волны как вектора, перпендикулярного фазовому фронту волны. Постоянство скорости распространения электромагнитных волн позволяет определять дальность до объекта путем измерения задержки волны при распространении ее от объекта до радиолокатора. Важным свойством электромагнитных волн является их »голое затухание при распространении в атмосфере и космосе, что позволяет получать большие дальности обнаружения объектов практически в любых метеоусловиях.
Только при переходе к миллиметровым волнам за- 11 Глава 1 тухание в атмосфере значительно ограничивает дальность распространения электромагнитных волн, особенно в дожде. Электромагнитные волны, рассеянные движутциися объектом, имеют другую длину волны по сравнению с волной облучения (доплеровское смещение частоты). Этот эффект позволяет выделять движущиеся объекты и определять их скорость путем измерения величины смещения частоты.
Радиодиапазон электромагнитных волн, используемых в радиолокации, обычно исчисляется от десятков метров до миллиметров. Еще более короткие волны используются в оптических локаторах, при этом основные принципы локации в радио- и оптических диапазонах одинаковые. Кроме перечисленных основных законов, используются многочисленные закономерности рассеяния электромагнитных волн объектами в зависимости от геометрических размеров, формы, электрических свойств материала объекта, а также длины волны, углов падения, поляризации и напряженности электромагнитного поля облучения.
Характеристики распространения радиоволн в различных средах также зависят от типа среды (атмосфера, ионосфера, космос, снег, почва и т.п.) и ее неоднородности (турбулентность, облачность, концентрация электронов и т.п.), что учитывается при анализе рассеянного объектом поля. Часто к радиолокации относят также два других направления науки и техники, связанные с излучением и приемом радиоволн, приходящих от объектов. Первое направление — радиаметрия, или теплорадиолокация, использует для изучения объектов их собственное излучение как нагретого тела в радиодиапазоне частот, которое принимается и анализируется широкополосным приемником. Иногда этот метод называют пассивной радиолокацией. Второе направление — радиолокация с активным ответам.
Характерным примером этого направления является система государственного опознавания, в которой объект оснащен активным ответчиком, излучающим электромагнитную волну в ответ на запросную (облучаюшую) волну радиолокатора. В данной книге оба эти направления рассматриваться не будут. Структура радиолокационного канала. Она включает в себя собственно РЛС (3), носитель РЛС (6), среду распрост(анения радиоволн (2), группу объектов (1), систему навигации (4) и систему индикации и управления каналом (5) (рис. 1.1).
Все эти элементы структуры участвуют в процессе обнаружения и определения характеристик заданных объектов. 1. Группа объектов состоит из заданных объектов (целей), вспомогательных объектов (ориентиров), сопутствующих объектов (фона), объектов излучающих или переизлучающих помеховые сигналы (источников помех). 12 Структура радиолокационно'о канала ) 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2' 1 1 1 1 1 ! 1 1 1 1 1 1 1 РЛС нтезатор Группа обьевтов к к й й3 ! с~ о о Ю ю3 ч о Ю цели, ориентиры, фон, 1 источники помех И 1 1 1 1 о 1 1 1 1 1 1 1 1 — 1 Рис.
1.1. Структура радиолокационного канала 13 Цели — заданные объекты, т.е. объекты нашего интереса, могут иметь различную физическую природу: воздушные цели (самолеты, ракеты, облака, дождь, турбулентности атмосферы и т.п.), наземные цели (скопление войск и отдельные виды техники, взлетные полосы аэродромов и сельскохозяйственные угодья, инженерные сооружения и дороги и т.п.), морские цели (корабли, ледовые поля, морская поверхность). Ориентиры — вспомогательные объекты, которые помогают решать основную задачу обнаружения и определения характеристик целей. Так, например, ориентир — объект с известными координатами используется для высокоточного определения координат целей, расположенных вблизи этого объекта. Другой пример: сигналы от малоразмерных (точечных) отражателей используются в системе автофокусировки для получения детального радиолокационного изображения даже при наличии значительных искажений радиолокационных сигналов.
Фон — сопутствующие объекты, которые обычно препятствуют обнаружению целей. Так, если малоразмерная цель наблюдается на фоне подстилающей (земной) поверхности, то фон маскирует цель. Сигнал от фона намного превышает сигнал от цели, что требует особой системы обработки сигналов для подавления сигнала фона и выделения сигнала цели. В то же время в РЛС с внешней когерентностью сигнал фона является опорным сигналом.
При этом сигнал разностной частоты биений опорного сигнала и сигнала цели используется для обнаружения цели, т.е. фон выступает в роли вспомогательного объекта. Глава 1 Активные и пассивные источники помех являются объектами, которые излучают или переизлучают сигналы, мешающие обнаружению сигналов цели. Помехи обычно используются в процессе радиоэлектронной борьбы, однако они могут быть и непреднамеренными (естественными), например в виде излучения других радиопередающих устройств.
Пассивные помехи создаются специальными отражателями (облака диполей, аэрозолей и других образований), отражения от которых маскируют сигналы целей. 2. Среда распространения радиоволн — пространство между РЛС и объектом. Обычно считается, что электромагнитная волна от объекта до РЛС распространяется прямолинейно и с постоянной скоростью. Наличие неоднородности среды (коэффициента преломления) вносит ошибки в процесс измерения характеристик цели, а потери энергии вследствие поглощения в среде приводят к уменьшению дальности обнаружения целей. Поэтому при решении радиолокационных задач требуется учитывать характеристики среды распространения. В зависимости от решаемой радиолокатором задачи, различные объекты и даже среда распространения могут изменять свое назначение. Так, турбулентность атмосферы, являясь обычно характеристикой среды распространения, в другой задаче может быть объектом нашего интереса, т.е.
целью, например в метеорологической РЛС. Земная поверхность в случае обнаружения малоразмерной цели, например танка, является фоном, при картографировании — целью. Также часто, особенно вмногофункциональной РЛС, меняют свое назначение ориентиры и цели. 3. Радиолокационная система (РЛС) — включает в себя собственно аппаратуру РЛС («железо») и программное обеспечение (ПО) работы РЛС. Выделение ПО в отдельный элемент обусловлено как важнейшей ролью ПО в решении всех радиолокационных задач, так и ее специфическим видом, как продукта сугубо интеллектуальной деятельности, стоимость которого намного превышает стоимость аппаратуры РЛС. Интеллект РЛС материализован в виде алгоритмов и программ процессоров и вычислительных машин, т.е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
