Ширман Я.Д. Теоретические основы радиолокации (1970) (1151796), страница 44
Текст из файла (страница 44)
Это объясняется тем, что при изменении 6 (увеличении или уменьшении) одновременно изменяется во столько же раз число и суммарная энергия импульсов пачки (уменьшается или увеличивается). Поэтому произведение Эиб остается неизменным. Но дальность действия зависит РЛС от эквивалентного коэффициента усиления антенны 6„„, связанного с вели4и чиной просматриваемого сектора обзора соотношением 6,„, =-'-. ээо Увеличение дальности действия РЛС при прочих равных условиях связано с уменыиением просматриваемого сектора обзора.
Согласно (2) дальность действия увеличивается с ростом времени обзора г„э, поскольку при заданной частоте следования импульсов это ведет к увеличению числа импульсов в пачке, Однако увеличение 1,б, означает уменьшение темпа выдачи данных, что в ряде случаев недопустимо. Изформулы (2) далее следует, что дальность действия при обзоре определяется средней мои(ностыо передатчика. Формула (2) имеет практическое значение при сравнении РЛС отличающихся способами обзора пространства. Из нее, в частности, СЛЕдуЕт, ЧтО ПрИ УСЛОВИИ Роро,бэ6,квА = СОПЗ1 даЛЬНОСтЬ дЕйетвия РЛС практически не завйсит (или мало зависит) от способа осуществления обзора. Проиллюстрируем это на следующих четырех примерах РЛС, имеющих одинаковые средние мощности, а также секторы и времена обзора.
1. РЛС с раздельными на передачу и прием антеннами просматривает сектор обзора с2,. Приемная система состоит из ряда парциальных каналов с игольчатыми диаграммами направленности по вертикали. Следы этих диаграмм условно показаны на рис. 5.21, а сплошными линиями, а сечения их заштрихованы. На передачу используется веерный луч в вертикальной плоскости, охватывающий участки, просматриваемые всеми приемными парциальными кана- 9 Зэк. !200 241 а) г) Рис. 5.21, Пояснение зависимости дальности действия от темпа обзора н средней мощности излучаемых коле- баний лами. След его показан пунктиром на рис.
5.21, а, Такой луч может быть образован на суженном по вертикали специальном передающем зеркале антенны или же на ее общем приемо-передающем зеркале со специально расфокусированным облучателем. 2 РЛС просматривает тот же сектор, при той же эффективной поверхности антенны на прием, но за счет увеличения длины волны ее диаграмма направленности расширена. При этом за счет выбора формы зеркала антенный луч расширился в вертикальной плоскости и остался неизменным в горизонтальной Диаграмма направленности на передачу, совпадающая с диаграммой направленности на прием, такая же, как и в предыдушем случае (рис.
5.21, б). 3. Сектор обзора, эффективная поверхность антенны на прием, диаграммы направленности на прием и передачу те же, что и у парциальных каналов в первом случае, но обзор ведется за счет кадрового сканирования узкого луча (рис. 5.21, в). 4. В отличие от первого случая наряду с парциальным приемом используется парциал~ ное излучение, например, на различных несущих частотах (рис. 5.21, г). Легко убедиться.
что во всех четырех случаях произведение Зх 6А = Р„р ~,бз 6,„, А = сопз1, а следовательно, и дальности действия одинаковы. В самом деле, во втором случае по сравнению с первым меняется только ширина диаграммы направленности приемной антенны, но это не сказывается ни на энергии пачки, ни на эффективной площади приемной и коэффициенте усиления передающей антенн. 242 э 5.ь В третьем случае по сравнению с первым увеличивается коэф. фициент усиления передающей антенны, но во столько же раз уменьшается число импульсов в пачке, а значит, величина 3в. В четвертом случае при увеличении 6 вместо длительности пачки сокращается мощность парциального излучения, поскольку сравнение ведется при одинаковой суммарной средней мощности.
Если мощность излучения парциальных каналов не сокращается, суммарная средняя мощность излучения Р,р увеличивается пропорционально числу парциальных каналов, Это дает возможность уве. личить суммарную мощность Р, при ограниченной средней мощно. сти излучения отдельных генераторов. Существуют и другие способы увеличения Р,р, например за счет сложения в пространстве мощностей отдельных генераторов, фазируемых от одного источни ка и питающих элементы антенны типа фазированной решетки. Следует указать, что произведение 3У6А даже при заданных значениях 1,д, и Й, еще не является единственным фактором, влия.
ющим на дальность действия. Величина порогового сигнала 3„ „~ зависит от потерь на некогерентное суммирование и меняет свое значение при изменении числа импульсов в пачке. Поэтому дальность обнаружения в третьем случае, когда число импульсов в пачке уменьшено, при прочих равных условиях несколько больше, чем для трех остальных случаев. Разница, однако, невелика, а сам вариант использования сканируюгцего игольчатого луча в случае большой дальности действия часто применим только прн узком секторе обзора й,. Иначе в режиме обзора число импульсов в пачке может быть недостаточным (например, для одноканального изме. рения угловой координаты ~ 5.13 — 5.16) либо пачка вообще не будет образована.
Таким образом, проведенное рассмотрение подтверждает, что при условии Р,р1,~,6„,,А = сопз1 дальность действия РЛС с об. зором по жесткой программе практически не зависит (или, во вся. ком случае, мало зависит) от способа осуществления обзора.
Перейдем к анализу действия РЛС при обзоре по гибкой програм. ме. Пусть, например, количество отраженных импульсов заранее не фиксируется, а определяется в проц е с с е н а б л ю д е н и я, в зависимости от получаемых результатов. При этом антенна облучает каждое направление столько времени, сколько необходимо для вынесения решения о наличии или отсутствии цели с заданной достоверностью.
Если реализации суммарных колебаний помехи и эффективной поверхности цели окажутся благоприятными, длительное облучение проводить нецелесообразно. Поэтому в среднем (при усреднении по реализациям) можно ожидать экономию времени наблюдения. Обнаружение, при котором число отраженных импульсов не фиксируется заранее, а определяется лишь в процессе обзора, называется последовательным обнаружением (п о с л е д о в а т е л ьн ы м а н а л и з ом или последовательным обзором), 9* 243 При использовании последовательного обнаружения выходной эффект схемы оГрзботки сравнивается с двумя порогами, нижним и верхним. Если, например, выходной эффект схемы окажется меньше первого (или больше второго) порога, обработка прекращается и выносится решение соответственно об отсутствии (или наличии) сигнала, В обоих случаях антенное устройство получает команду о переходе в следующее угловое положение.
Если выходной эффект окажется между двумя порогами, принять окончательное решение нельзя и выдается команда о посылке следующего зондирующего импульса (группы импульсов) при том же положении антенны; энергия зондирующих колебаний может быть при этом повышена. В процессе обработки могут использоваться реализации предшествующих колебаний и т. д. Для упрощения хранения информации используют цифровые методы.
Последовательное облучение исследуемого направления длится до тех пор, пока результат оптимальной обработки колебаний, принятых за несколько циклов посылки, не окажется либо меньше первого, либо больше второго порога. Обычно для сокращения времени пребывания антенны в фиксированном положении пользуются так называемой усеченной обработкой (у с е ч е н н ы м п о с л е д о в а т е л ь н ы м а н а л из о м). Это значит, что обработку обязательно прекращают по истечении определенного момента времени, устанавливая на последнем этапе обнаружения вместо двух порогов один (как при классическом' обнаружении). В зависимости от превышения или непревышения этого порога принимается окончательное решение «да» или «нет».
Вариантами усеченного последовательного обнаружения могут быть двух- или трехэтапное обнаружение, когда максимальное число циклов обнаружения заранее устанавливается равным двум (трем). Если в результате первого этапа обнаружения не принято решение о наличии или отсутствии цели, производится зондирование сигналом, имеющим большую энергию. В необходимых случаях за вторым этапом обнаружения может следовать третий. Реализация методов последовательного обнаружения возможна только на базе использования электронных методов сканирования луча, а также за счет усложнения устройств обработки принимаемых колебаний.
Сравнение классического обнаружения с последовательным показывает, что выигрыш последнего по среднему времени обзора оказывается тем выше, чем меньше заданная вероятность ложной тревоги Р по сравнению с вероятностью пропуска цели О, а также чем выше априорная вероятность отсутствия сигнала в заданном секторе обзора Р(А,) по сравнениюс априорной вероятностью наличия сигнала Р(А1). Поскольку последовательный обзор описывается 344 $5.5 весьма сложными расчетными соотношениями, широко пользуются методом статистического моделирования, который дает полезные для инженерной практики результаты.
На основании опубликованных результатов прямого расчета и моделирования можно привести следующие данные. Пусть, например, последовательный обзор пространства по углу производится для одного элемента дальности без изменения энергии зондирующего сигнала, а импульсы пачки отраженных сигналов флюктуируют независимо. Оценивалось расчетное сокра. щение среднего времени последовательного обзора Т по сравнению с обычным для т" = 10 — ', 0 = 0,1. При значениях априорной вероятности Р(А,) отсутствия цели в секторе обзора, близких к 0 и к 1, время обзора соответственно сокращается в 1,7 и 3 раза.
Если в процессе последовательного обзора получается информа. ция о большом числе элементов дальности, среднее время обзора увеличивается, поскольку на каждом направлении возрастает вероятность попадания выходного напряжения схемы обработки между двумя порогами. Однако возрастание Т оказывается не столь заметным и составляет, например, по результатам моделирования или прямого расчета при десятикратном изменении числа элементов разрешения около 1 дб (75, 1591.
Эффективность трехэтапного обзора с изменением энергии на втором и третьем этапах согласно результатам моделирования (115)несколько выше, а двухэтапного— примерно такая же, как эффективность последовательного обзора. Выигрыш при последовательном обзоре возрастает, если интенсивность помех неодинакова для разных ориентаций луча антенны П591.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
