Ширман Я.Д. Теоретические основы радиолокации (с содержанием) (1151797), страница 44
Текст из файла (страница 44)
Если мощность излучения парциальных каналов не сокращается, суммарная средняя мощность излучения Р,э увеличивается пропорционально числу парциальных каналов. Это дает возможность уве. личить суммарную мощность Р,э при ограниченной средней мощности излучения отдельных генераторов. Существуют и другие способы увеличения Р,р, например за счет сложения в пространстве мощностей отдельных генераторов, фазируемых от одного источника и питающих элементы антенны типа фазированной решетки. Следует указать, что произведение ЭхбА даже при заданных значениях ),з, и Я, еще не является единственным фактором, влияющим на дальность действия. Величина порогового сигнала Э„р „„„ зависит от потерь на некогерентное суммирование и меняет своа 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 сканирующего игольчатого луча в случае большой дальности действия часто применим только при узком секторе обзора Я,.
Иначе в режиме обзора число импульсов в пачке может быть недостаточным (например, для одноканального изме. рения угловой координаты 9 5.!3 — 5.)6) либо пачка вообще не будет образована. Таким образом, проведенное рассмотрение подтверждает, что при условии Р,э),а,б,„,А =- сопя! дальность действия РЛС с обзором по жесткой программе практически не зависит (или, во всяком случае, мало зависит) от способа осуществления обзора. Перейдем к анализу действия РЛС при обзоре по гибкой программе. Пусть, например, количество отраженных импульсов заранее не фиксируется, а определяется в про. ц 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 последовательььм обнаружением (п о с л е д о в а т е л ьн ы м а и ал ивом или последовательным обзором), 9' 243 При использовании последовательного обнаружения выходной эффект схемы обр1ботки сравнивается с двумя порогами, нижним и верхним. Если, например, выходной эффект схемы окажегся 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 (усеченным последовательным анализ 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» нли «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(А,).
Поскольку последовательный обзор описывается 244 $ $.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 Р = 10 — з, )) = 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 информация о большом числе элементов дальности, среднее время обзора увеличивается, поскольку на каждом направлении возрастает ве.
роятность 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 элемен. тов разрешения около 1 дб [75, 1591. Эффективность трехэтапного обзора с изменением энергии на втором и третьем этапах согласно результатам моделирования [115! нескольковыше, адвухэтапного— примерно такая же, как эффективность последовательного обзора. Выигрыш при последовательном обзоре возрастает, если интенсивность помех неодинакова для разных ориентаций луча антенны [159[. Так, в условиях сильных внешних помех средний эиергети. ческий выигрыш от использования последовательного обзора при числе элементов разрешения по дальности У = 400 изменяется по результатам моделирования от 5 до 22 дб [в среднем 9,5 дб).
Таким образом, использование метода последовательного обнаружения позволяет в ряде случаев повысить эффективность обзора, особенно в том случае, если в секторе обзора РЛС ожидается ииз. кая плотность целей и помехи неравномерно распределены по разным направлениям. Выигрыш, даваемый такой РЛС, может быть использован для увеличения дальности действия или сокращения времени определения характеристик цели. й 5.6. Примеры учета факторов„влияющих на дальность действия в свободном пространстве Расчет дальности действия радиолокатора производится по при* ведеиным выше формулам, в общем случае с учетом влияния условий распространения радиоволн.
Для расчета необходимо знать такие параметры, как: й з.в — коэффициент усиления передающей антенны; — эффективную поверхность приемной антенны; — эффективную поверхность вторичного излучения цели; — энергию зондирующего сигнала (или среднюю мощность излучения, сектор обзора и темп выдачи данных); — пороговую энергию принимаемого сигнала Э„р „,„, — потери в волноводном тракте на прием и передачу.
Особенно сложно определение порогоеой энергии принимаемого сигнала Э,р „„„. Величина Э„р „„, зависит главным образом от спектральной йлотрности шума /у„нкоторая в радиодиапазоне определяется из соотношения й/, = ИТ' (Ш + /, — 1). Здесь /г=1,38 10-е' !дж/град) — постоянная Больцмана; à — абсолютная температура в градусах Кельвина (обычно принимают Т' = 300' К); Ш вЂ” коэффициент шума приемника; /, = Т'„/Т'— относительная шумовая температура антенны; Т,' — ее абсолютное значение, которое учитывает прием мешающих излучений в зависимости от рабочей длины волны Х, формыдиаграммы направленности антенны и ее ориентации относительно поверхности Земли, тропосферы, ионосферы, Солнца, Галактики (см, далее 6 6.8), что существенно при использовании малошумящих усилителей на входе приемника — квантовых и параметрических.
Наоборот, при /, =1 или Ш ))( /, — Ц соотношение (1) переходит в бр = 'нТ'Ш. В оптическом диапазоне значительно большее значение, чем внутренние шумы, имеет квантовая природа света. В этом случае можно считать й/, = /4/, где /т = 6,62 1Π—" дж сек— постоянная Планка, / — частота колебаний. Сказанное проиллюстрируем числовым расчетом. Для / = 10" гц (Х = 3 мм) значение /4/= 6,62 1Π—" дж, что значительно меньше, чем величина йТ' = 4 10 —" дж. Лля / = 3 10" (Х = 1 мк) значение /4/ = 2 10 — '" дж, что значительно превышает величину /4Г. Величина Э„р „„„зависит еще от целого ряда условий, которые можно свести в две группы. Первая из них учитывает степень некогерентности и характер флюктуаций отраженного сигнала, вторая — степень близости обработки к оптимальной. В каждую из групп в свою очередь входит ряд факторов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
