Ширман Я.Д. Теоретические основы радиолокации (1970) (1151795), страница 56
Текст из файла (страница 56)
5.79). Пусть на колебание сигнала, описываемое выражением асов М, накладывается колебание помехи $ соз азу + т) з)п Ы, причем Р= ~'=-1. В этом случае величина д имеет смысл отношения сигнал/шум; при измерении фазы после оптимальной обработки значение этой величины будет ~г23/У, . Из векторной диаграммы следует, что вызванное шумом отклонение фазы игр при дЭ1 1 определяется величиной ~ = ~, его дисперсия равна а' = —,, д+$ д <р ч2 ° 1 а среднеквадратичное значение ар = —.
Таким образом, окончательно имеем 2лд ~~ дс1 Анализируя полученные результаты, убеждаемся, что двухканальные и одноканальные системы пеленгации с одинаковыми относительными размерами раскрыва антенн имеют практически одинаковые ошибки, вызываемые действием шумов. ! l Рис. 5.78. К сравнению одноканальных и двухканальных систем пе- ленгапии Рис. 5.79. К расчету шумовой ошибки измерении угловой коорди- наты 309 Тогда дисперсия и среднеквадратичная ошибка измерения угловой координаты цели будут Наряду с шумами на величину ошибки измерения угловой координаты влияют особенности вторичного излучения цели. Если амплитудные флюктуации сигнала в двухканальных системах не сказываются, то к ошибкам могут вести флюктуации угла прихода («угловой шум») из-за несферичности фазового фронта отраженной волны (см.
2 2.3). К сказанному следует добавить, что сам по себе полураскрыв антенной системы е( в формуле (2) еще не является единственной мерой степени сложности ее реализации. В частности, в случае неподвижных антенных систем его можно особенно просто увеличить, переходя к базовой системе с парой сравнительно малых антенн на краях базы.
Заменяя в формуле (2) базы Ь = а на базу Ь )) с(, получим 0,2Х 0,2Х (3) дь - дй При этом разрешающая способность по угловой координате не увеличивается, что снижает эффективность использования подобных систем в обычной активной радиолокации с пассивным ответом. Однако в случае радиолокации с активным ответом, когда вместо угловой избирательности может использоваться избирательность по форме ответного сигнала, подобные системы могут широко использоваться в целях повышения точности измерения угловой координаты.
Для расширения рабочего сектора наряду с двухантенными измерительными однобазовыми системами могут использоваться четырехантенные системы с двумя взаимно перпендикулярными базами. Подобные системы измерения угловых координат могут использоваться в радиолокационных системах с активным ответом как при импульсном, так и при непрерывном ответном излучении. ф 5.21. Влияние условий распространения радиоволн на точность измерения координат Рассмотренные методы определения координат основаны на отмеченных в 5 1.2 фундаментальных допущениях о постоянстве скорости распространения радиоволн, ее равенстве скорости света с для вакуума и о прямолинейности распространения.
Идеализация реальных условий распространения приводит к погрешностям, роль которых возрастает с увеличением требований к дальности действия и точнссти определения координат, В связи с плавным изменением электромагнитных характеристик атмосферы для оценки . погрешностей обычно достаточно приближения геометрической оптики. В этом приближении ошибка измерения дальности Лг, обусловленная отличием групповой скорости в атмосфере от скорости света З~о $5.2! в свободном пространстве, определяется (приложение 8) соотно- шением Аг= — ~ Й., 1 Гй (аа) 2,) йо о где а = е„ вЂ” 1 = и' — 1 — отличие относительной диэлектрической постоянной е, атмосферы от единицы, а ㄠ— истинная дальность до цели. Как уже отмечалось в 2 5.8, в тропосфере величина и не зависит от частоты, а в ионосфере — пропорциональна а-', поэтому из (1) для тропосферы и для ионосферы Ошибки измерения угловых координат — угла места Ле и азимута Л~) (приложение 8) — определяются соотношениями Ц ЛЯ = — — — — — — ЙГ, о Ц о (2) (3) Земную атмосферу в пределах действия радиолокатора обычно можно считать сферически симметричной.
В этом случае АД=О. Характер искривления луча легко проанализировать, исходя из соотношения 1(3), 2 5.81 или [(?), прилож. 81. На рис. 5.80 изображен возможный вид радиолуча. В тропосфеЙп ре (до высоты 10 — 12 км) при нормальных условиях — ~0 и радиоан луч отклоняется вниз (участок РА). В стратосфере (до высоты около 80 км) влиянием среды можно пренебречь и считать радиолуч прямолинейным (участок АБ).
В ионосфере до максимума ионизации Ап (на высоте около 300 км) .„— ( 0 и поэтому радиолуч так же, как и в тропосфере, отклоняется вниз (участок БВ); выше максимума иони- $5.21 з~~ Рис, 5.80. Характер искривления пути радиосиг- нала в атмосфере 524 — 50„2Н+ 1,84Н' — 0,032Н'+ 0,0002Н' (Н» 10 км, влажность Оа~о), 676 — 101,8Н + 8,78Н' — 0,49Н'+ + 0 0142Н4 0 00012Н (Н». 10 км, влажность 100%), гт(10) е — о 'з ит — 'о> (Н: 10 тсм).
а(И) =10 — в $5.21 Йп зации — ) 0 и радиолуч начинает отклоняться вверх (участок сИ ВГ). Выше ионосферы радиолуч снова становится прямолинейным. В зависимости от высоты цели Ц угловая погрешность определяется соответствующими участками изображенной на рис. 5.80 траектории. На рис. 5.81, 5.82 приведены значения ошибок определения дал ьности и угла места: — в «усредненной» тропосфере, в зависимости от высоты Н, угла места и*относительной влажности воздуха; — в «усредненной» ионосфере в зависимости от высоты, угла места и времени суток. Ионосферные погрешности на рис.
5.81,б и 5.82, б рассчитаны для длины волны 1=1 м. Погрешности для других длин волн нетрудно получить, учитывая их пропорциональность величине У. Разброс возможных ошибок тем больше, чем в более широких пределах меняется состояние атмосферы. Поэтому следует иметь в виду, что приведенные выше графики построены для конкретной аппроксимации зависимости а от координат: а) в тропосфере Н,лн Н,кн Бдд 4дд гдд д гд Фд Аг,м д д,г д,4 д,д Аг,хн а) Й Рис.
5.8!. Ошибка определения дальности Ьг: а — за счет влияния тропосферы в зависимости от относительной влажности ( 100%, — — — 0%), высоты Н и угла места е цели; б — за Ц счет влияния ионосферы в зависимости от времени суток ( день, — — — ночь), высоты Н и угла места е цели. Длина волны 1 м Ц НгКН дд Н,кн Гддд ддд Бдд Юд д 3 4 У)б,уел,нин д д,Б 4Б ~Г,Уацнин а/ б~' 1! В Зак.
1200 Рис. 5.82. Ошибка определения угла места пели Лац.. а — зз счет влияния тропосферы в зависимости от относительной влажности ( 100%, — — — 0%к высоты Н и угла места е цели; б — за Ц счет влияния ионосферы в зависимости от времени суток ( день, — — — ночь), высоты Н и угла места е цели. Длина волны 1 м б) в ионосфере а(Н) = — 80,71 '[У(гн) + У(ги) + М(газ)[, где Н вЂ” Нм У = Умехр[0,5(1 — г — е — ')[, г = г(Н) = Н Нм* Не, Мм— Но высота максимума в км, толщина в км и максимальная концентрация электронов в электрон(иа слоев Е, Р,, Е„ равные соответственно: в дневное время для Š— 100, 10 и 0,15 10", для Е,— 200, 40 н 0,3 10", для Е, †3, 50 и 1,25 10"; в ночное время для Š— 120, 10 и 0,008 10", для Р— 250, 45 и 0,4 10" (вместо двух слоев Р, и Р, в ночное время имеется один слой Р).
Принятая при расчетах [47[ модель ионосферы не расходится с полученными позднее с помощью спутников и ракет экспериментальными данными. Наряду с рассмотренными выше регулярными имеют место нерегулярные погрешности, обусловленные случайными неоднородностями атмосферы. Считая, что размеры атмосферных неоднородностей значительно превышают длину волны, для оценки их влияния на точность измерений можно пользоваться приближением геометрической оптики. В этом приближении для статистически однородной и изотропной атмосферы среднеквадратичные сшибки измерения дальности и угла прихода оцениваются соотношениями (приложение 8): о,=-0,5~1 (Ьа)'г,г~; о„=1,25 ~ (оа)з- — ".
гО Здесь: (ба)' — дисперсия коэффициента преломления среды; г,— характерный размер (масштаб) атмосферных неоднородностей; гц — ' протяженность участка атмосферы, содержащего неоднородности на пути от РЛС до цели. Для численной оценки случайных погрешностей в тропосфере примем, например, характерный размер неоднородности г, = 100 м, а дисперсию флюктуаций коэффициента преломления (бс«)« =10 '.
Если слой неоднород— 11 ностей простирается вдоль луча на расстояние гц = 400 км, то среднеквадратичная ошибка определения дальности о, = 1 см, а среднеквадратичная ошибка определения угла прихода о = 2,5 !0 — 4 рад = 0,9' В ионосфере примем г = 10 км, а относительную среднеквадратичную флюктуацию электронной концентрации (бМ~Л)'"'=1Π— з, тогда для длины волны Х = 1 м при электронной концентрации Х = 10'з злака«рок)ма получим (ба)« ='10 — з. Если считать по-прежнему гц = 400 км, тогда о, = 1 м, от = = 0,9'. Из оценок можно получить общее представление об удельном весе дан. ного вида ошибок по сравнению с аппаратурными.
Значения флюктуационных ионосферных ошибок могут меняться в широких пределах в зависимости от конкретных условий распространения и более точно о инх можно судить только при наличииданных о неоднородностях трассы «раднолокатор — цельэ. 314 Г. АКТИВНЫЙ ОТВЕТ И ОПОЗНАВАНИЕ В ИМПУЛЪСНОЙ РАДИОЛОКАЦИИ Я 5. 22) л инм лгтрвса — — РлтРе ттчик канал вл7Вгюта' Запросил. Рис. 6.83, Структурная схема радиолокационной системы с активным ответом 11В* Активный ответ используют для увеличения дальности действия радиолокационных систем по своим объектам (воздушно- космическим аппаратам, кораблям и т.
д.), передачи с них различной информации и опознавания своих объектов. Система с активным ответом представляет собой разнесенный в пространстве единый радиотехнический комплекс, состоящий из запросчика и ответчика, соединенных каналами связи 1рис. 5.83). Запросчик излучает запросные сигналы, которые кодируются, чтобы исключить ложный запуск ответчика другими радиотехническими устройствами, в том числе и радиотехническими устройствами противника. Все запросные сигналы принимаются и декодируются приемником ответчика, установленным на объекте. При соответствии запроса установленному коду ответчик излучает кодированный ответный сигнал.
Кодирование затрудняет имитацию ответных сигналов и повышает надежность работы системы. Кодирование применяется также для передачи с объекта информации. Кодирование запросных и ответных сигналов может осуществляться по любому параметру. Ответные сигналы принимаются и декодируются в приемнике запросчика, воздействуя далее на индикаторное (измерительное, анализирующее) устройство. Устанавливая время н направление прихода ответных сигналов, находят дальность и угловые координаты объекта; выявляя соответствие принятого кода установленным, судят о принадлежности объекта и характере передаваемой с него информации. Радиолокационные системы с использованием активного ответа в целях опознавания могут быть совмещенныли, автономными и комбинированными.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
