Ширман Я.Д. Теоретические основы радиолокации (с содержанием) (1151797), страница 49
Текст из файла (страница 49)
Для заполнения провалов в зоне видимости РЛС метрового ди. апазона (рис. 5.33, а) применяют двухъярусные антенны. Высоты аь тр' а)' Рис. 3.33 Зона видимости в вертикальной плоскости (а), построен. ная для й/Д = 3 с учетом характеристики направленности самой антенны Р(в) Ф) й 3.9 263 а) бп Рис.
5.34. Зоны видимости РЛС сантиметрового диапа- зона в вертикальной плоскости: а †одноканальн, б — многоканальной. Масштабы по осям разные ярусов подбираются так, чтобы лепестки одного яруса перекрывали провалы другого. Питание ярусов производится с фазовым сдвигом до 90 (во избежание новых интерференционных провалов). Важно отметить, что ни один из методов уменьшения провалов в зонах видимости не позволяет устранить основной провал на малых углах места и этот провал существенно сказывается не только в диапазоне метровых, но и в диапазоне сантиметровых и даже миллиметровых волн.
Физическая причина этого явления состоит в том, что на достаточно малых углах места е даже для достаточно коротких волн выполняется критерий гладкого характера земной поверхности при реально имеющих место неровностях, вследствие чего отражение носит зеркальный характер ()р) = 1, грр = 180'). Примерный вид зоны видимости РЛС сантиметрового диапазона в вертикальной плоскости при фиксированном положении диаграммы направленности антенны показан на рис. 5.34, а. Для расширения диапазона углов е подобные РЛС могут строиться по многоканальному принципу.
Обьединенная зона видимости нескольких каналов, работающих на разных частотах, показана на рис. 5.34, б. Зоны видимости (рис. 5.34), построенные без учета кривизны земной поверхности, не позволяют установить зависимость между дальностью действия и истинной высотой цели над землей. Связь между истинной высотой цели Н„„над поверхностью земли и высотой над линией горизонта Н гн з!и е, где гн — наклонная дальность и е — угол места цели, можно установить из треугольника ОАЦ (рис. 5.35), стороны которого связаны между собой уравнением рз+ г', — 2р г, соз (90'+ е) = (р, + Н„„)а, где р, — радиус земли (пока без учета рефракции).
При радиолокации аэродинамических целей, решая это уравнение относительно искомой величины Н„, и учитывая, что р, =~ ~ Н, , получают 3 гн Нист Нв + кра 9 6.9 о с -с Рнс. 5.36. Зоны видимости в вертикальной плоскости с учетом кривизны земли Рнс. 5.35.
Пояснение связи истинной высоты цели Н,м, над поверхностью земли н высоты Йсс над линией горизонта Тогда для определения истинной высоты аэродинамической цели вводят параболическую высотную поправку 2 АН 2р Эта поправка увеличивается с дальностью и, например, при г„= = 400 км достигает (2 км. Если зона видимости рассчитывается без учета кривизны земли, то очень часто строят параболы, аппроксимирующие дуги радиуса земли (рис.
5.36). При этом высоту и дальность на диаграмме обычно откладывают в разных масштабах. Аналогично учитывается также отклонение луча от прямолинейного направления за счет рефракции радиоволн. Поскольку случайное состояние атмосферы не поддается учету, вводят лишь стандартную рефракцию, увеличивая радиус земли в 4/з раза.
Провалы в зонах видимости на малых углах места существенно затрудняют радиолокацию низколетящих целей. Прибли- /2л 'т 2пй Нц женно заменяя множитель земли 2гйп ~ — Из(п н) = 2 — — ", ~х ') х соответствующий зеркальному отражению (см. (6), 2 2Л4], на основании ((2), $ 5.7) получим уравнение для гн=г„,„, 2пИ Нц гмакс = 2гмвкс гмакс 261 Отсюда следует, что предельная дальность обнаружения низколетящей цели на высоте Н„ определяется корнем восьмой степени из произведения энергетических параметров радиолокатора. Последнее связано с более интенсивным убыванием поля с расстоянием вблизи поверхности земли, чем для свободного пространства.
При этом интенсивность поля убывает не только вследствие увеличения дальности при фик. сированном угле места е, но и вследствие уменьшения угла места е с увеличением дальности для заданной высоты цели Н„ = сопз1. При уменьшении угла з уменьшается разность хода прямого и отраженного лучей. Поскольку же сдвиг по фазе между соответствующими колебаниями при малом е равен 180', а модуль коэффициента отражения (р ~ = 1, то отраженный от земли луч гасит пря. мой луч, непосредственно отраженный от цели.
Чем ниже цель, тем труднее ее обнаружить. Для увеличения дальности обнаружения низколетящих целей целесообразно увеличивать высоту подъема антенны и переходить на более короткие волны с тем, чтобы сильнее прижать к земле первый лепесток диаграммы направленности Лальность локации низколетящих целей может быть увеличена также при существенном увеличении длины волны вследствие неучтенных рефракции и дифракции радиоволн вокруг земной поверхности. Значительное увеличение длины волны приводит, однако, к уменьшению эффективной поверхности целей, особенно малоразмерных.
Затухание в атмосфере сокращает дальность действия и размер зоны видимости в вертикальной плоскости в соответствии с трансцендентным уравнением 118), э' 5.81 и графиком рис. 5.30. лба г; км Рис. 5,37. Решение трансцендентного уравнения для дальности при учете эффекта фарадея Рис. 6.38. Пример воны видимости: а — беа учета я б — е учетом мьфеята Фарадея При неравномерном поглощении форма зоны может несколько искажаться.
Решение уравнения [(10), з 5. 8) для дальности действия с учетом эффекта Фарадея при линейной поляризации иллюстрируется на рис. 5.37. Соответствующие зоны видимости без учета и с учетом эффекта Фарадея представлены на рис. 5.38. Для станций с линейной поляризацией эффект Фарадея может приводить и к более сложным явлениям. При хорошей наблюдаемости дальних целей могут образовываться провалы в зоне видимости на меньших дальностях В целом указанный эффект сокращает зону видимости. $5.! О. Нарастающая вероятность обнаружения и ошибки дискретности Вероятность обнаружения повышается, если используются данные о цели за ряд последовательных циклов обзора, особенно для флюктуирующих целей. Если флюктуации цели в различных циклах статистически независимы, то вероятность необнаружения существенно уменьшается с увеличением числа циклов, поскольку вероятность пропадания сигналов в двух смежных циклах обзора мала.
Хотя использование данных за ряд циклов обзора повышает вероятность обнаружения флюктуирующих сигналов, пропадание отметок в отдельных циклах обзора является нежелательным, особенно в процессе сопровождения, поскольку при этом увеличиваются ошибки экстраполяции траектории (ошибки дискретности) и ухудшаются условия траекторной селекции целей. При небольшом числе целей учет данных за предыдущие обзоры может вести оператор, наблюдающий, например, индикатор кругового обзора с послесвечением. В более сложных случаях эту функцию может выполнять счетно-решающее устройство, производя междуобзорное накопление или, в частности, запоминая лишь наличие превышений порога в последовательных циклах обзора.
Как и при обнаружении пачек импульсов, используются решающие правила, когда заключение о наличии цели принимается в случае ап из т» й бло 269 превышений порога. Чем меньше величина л, тем меньше требуемая длительность запоминания данных. Если решение о наличии цели принимается на основании одного превышения порога за л! последовательных циклов обзора, то специальная междуобзорная память может вообще отсутствовать. Этот случай и будет рассмотрен несколько подробнее в предположении, что случайные амплитуды сигналов в соседних циклах обзора статистически независимы. Пусть 0, и Р, — условные вероятности превышения порога для некоторого разрешаемого элемента пространства в !'-м цикле (при наличии или отсутствии полезного сигнала соответственно), причем Р, = Р, = сопз(.
Тогда условные вероятности непревышения порога в и циклах соответственно будут П (1 — О,) н ! (1 — Р,), а условные вероятности превышения порога хотя бы в одном цикле 0.=1 — П(1 — 0,), Р„,=1 — (1 — Р,) жтР„если тР ((1. (2) Пусть условия обнаружения от обзора к обзору изменяются незначительно, что имеет, например, место при малых л! и для мало- скоростных целей. Тогда вероятность правильного обнаружения в каждом из циклов обзора можно считать одинаковой и равной 0„ а вероятность правильного обнаружения за т циклов 0„=1 — (1 — 0,)-.
(3) В частности, для флюктуирующей по релеевскому закону цели ! 1= ! где !7! — параметр обнаружения пачечного сигнала. Заменяя Р, = = Р /и, получим (4) Соответствующие кривые 0„(!7!) для различных значений т = = 1, 2, 3, 4 и Р„= 1О-' приведены на рис. 5.39. Как видно из рисунка, по мере увеличения числа циклов обзора для каждого фиксированного значения параметра обнаружения д, происходит нарастание условной вероятности правильного обнаружения О,„. Поскольку !7 = !7(г), то для каждой дальности г по мере увеличения числа циклов обзора возрастает0 = 0 (!) (рис.
5.40), а для задан- 270 й в.!в Р» йв д» йе дв ае ае в,г вг в вюсгммгвд в Рис. 5.39. Кривые обнаружения 0„,(дд для различных значений числа циклов обзора т = 1, 2, 3, 4 Рис. 5.40. Качественный характер зависимости вероятности правильного обнаружения 0„, от дальности т для различных значений числа циклов обзора ж 1, 2, 3 прк Р» соп51 ного значения 0„ =Р увеличивается максимальная дальность обнаружения цели. Качественно картина не меняется и в случае изменяющихся от цикла к циклу значений вероятностей правильного обнаружения, например при обнаружении быстролетящих целей, движущихся в направлении на РЛС. Максимальная дальность обнаружения быстролетящих целей, входящих в зону обнаружения РЛС, несколько меньше, чем малоскоростных.
Последнее связано с тем, что за время проведения одного и того же числа необходимых для обнаружения циклов обзора быстролетящие цели приблизятся к РЛС несколько больше, чем малоскоростные. $5.11. Многочастотная работа как средство повышения вероятности обнаружения и снижения ошибок дискретности Как известно из предыдущего, диаграммы вторичного излучения цели на различных несущих частотах смеи)сны друг относительно друга. Благодаря этому вероятность одновременного пропадания сигналов на двух частотах ниже, чем на одной. Существенное ослабление влияния флюктуаций (как и при междупериодной обработке) получается при статистической независимости случайных амплитуд отраженных сигналов, в данном случае на различных несущих частотах.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
