Справочник по радиолокации (ред. Сколник М. И.) т. 1 - 1976 г. (1151800), страница 95
Текст из файла (страница 95)
Для снижения нагрузки на оператора нужно применять автоматическую обработку сигналов, однако при этом могут возникнуть практические трудности при создании оборудования, если ширина полосы, связанная с высокораз'решающими сигналами, слишком велика. Коэффициент (5(С)шго аналогичен минимальному отношению сигнал!шум для обнаружения в обычном уравнении дальности радиолокации для РЛС, дальность действия которой ограничена шумами.
Для того чтобы определить отношение сигнал!помеха для данной вероятности обнаружения и среднего врет цени появления ложного сигнала, необходимо иметь статистическую характеристнку местных помех, и в частности функцию плотности вероятности и дан я..е 3ч7 Ге 8 (ттрожеш,е радиолокационного сигнале от морской ноеерхности о корреляции отраженного си~ нала во времени и пространстве. Следует отметить, однако, что статистика реальных местных помех, обусловленных отражением от морской поверхности, не имеет столь полного математического описания, как тепловые шумы. Одна из наиболее прос|ых статистических моделей основана на допущении, что отражение от месгных предметов состоит из большого числа независимых отражений от элемеигерных отражателей примерно одинаковых размеров. Такая модель помех описывается релеевской функцией плотности вероятности.
Релеевская модель удобна в математическом отношении и представляет собой ту же самую функцию плотности вероятности, которая описывает огибающую шума на выходе узкополосного фильтра, Однако есть экспериментальное свидетельство того, что ирн использовании высокоразрешающей РЛС статистика местных помех, вызванных отражением ог морской поверхности, не очень хорошо описывается релеевскпм распределением; в действительности уровень таких помех выше, чем зто получаегся при строго релеевском распределении (см.
Э 8.6). Характеристики отраженных от моря сигналов ближе соответствуют лого- нормальному распределению (37). При отсутствии достаточно точных данных о статистике местных помех (илн, точнее, о статистике суммы помех и шумов) проектировщик РЛС может (в качестве приближения к правильному значению отношения сигнал!по»геха) взять значения отношения сигнал(шум 57% и коэффипиента видимости (те или отношения энергии сигнала к мощности шума на единицу ширины полосы (Е((У») в соответствии с описанным в гл. 2 методом Терчинь| «вероятность обнаружения», <вероятность ложной тревоги», и »среднее время между ложными сигналами» имеют хорошо понятные значения (см. 2 2.2), когда речь идет о выделении сигнала, отраженного от цели, только иа фоне шумов приемника.
Значения эткх терминов представляются менее четко определенными, когда сбиаружение цели ограничивается по»геками, Вдобавок к тому, что для какого-либо определенного состояния поверхности моря функпия плотности вероятности точно неизвестна, имеется еще трудность, связанння с тем, что распределение зависит от направления ветра; оно меняется во времени в каждой точке океана и может быть различным в один и тот же момент времени в разных его местах.
Таким образом, статистика местных помех для определенного района необязательно стабильна, какой она обычно считается в случае статистики шумов приемника. Статистика местных помех зависит также от района земного шара. Так, например, судовая РЛС в Средиземном море летом, где волнение бывает сравни. тельно небольшим, очевидно, будет работать значительно лучше, чем такая же РЛС в Северной Атлантике зимой. РЛС, которая при сильном волнении »горя работает плохо, будет скорее всего продолжать плохо работать до тех пор, пока не улучшатся условия на море. Поэтому к таким понятиям, как вероятность обнаружения, появившимся при анализе работы систем, ограниченных шумами, следует относиться с осторожностью, когда речь идет о РЛС, рабочие характеристики которой ограничиваются местными помехами, вызванными отражением от морской поверхности.
(Тем не менее, проектировщик РЛС часто вынужден использовать понятия, созданные для РЛС, ограниченных шумами, когда он не располагает лучшей информацией.) Специалисты по океанографии имеют данные о состоянии моря в различных частях зелгного шара, однако зти данные не всегда легко преобразовать в значения о', т. е.
в параметр, который представляет интерес для проектировщика РЛС. Состояние моря в любой точке постоянно меняется, однако, для отдельно взятого момента наблюдения его можно считать как бы состановившимся». Поэтому местные помехи из-за отражения от морской поверхности проявляют тенденцию к корреляции от импульса к импульсу, и интегрирование ряда импульсов не обязательно дает улучшение отношения сигнал/помеха, как это происходит при интегрировании импульсов в случае систем, ограниченных только шумами, когда шум независим от импульса к импульсу, Лля времени декорреляпии отражений радиолокационного сигнала от морской поверхности 8.8. Влияние местных помех от моря на проектирование РЛС Крови дает величину около 0,01 с (см.
т. 4, 4 4.8). Он показал, что можно улучшить отношение сигнал(помеха, используя быстро вращающуюся антенну (в проведенных им эксперименгах 600 об/мин при частоте повторения импульсов 5000 Гц), так что интегрирование декоррелированных отражений оказывается практически возможным.
Вместо того чтобы для получения больпюго числа импульсов от цела за один цикл развертки вращать антенну медленно, лучше вращать ее быстро и интегрировать то же самое общее число отраженных сигналов от последовательных циклов развертки. В примерах, исследованных Кропи, интегрирование сигналов производится на экране электроннолучевой трубки индикатора. В обычное уравнение дальности радиолокации для ограниченной шумами РЛС дальность входит в четвертой степени. Поэтому изменения таких факторов, как излучаемая мощность, коэффициент шума, требуемое отношение сигнал/шум и ЭПР цели, не имеют столь большого значения для дальности, каное имеют подобные изменения в уравнении для РЛС, ограниченной местными помехами, где дальность входит в первой степени.
Например, если в действительности ЭПР цели иа 3 дБ меньше принятой для расчета дальности РЛС в случае ограничения только шумами, то фактическая дальность составит около 84ей от расчетной. В случае же ограничения помехами, описываемом уравнением (13), фактическая дальность будет вдвое меньше расчетной, То же справедливо и для других параметров. Одним из наиболее неопределенных факторов в уравнении дальности радиолокации для случая ограничения помехами является значение оа.
Неопределенность этой величины всего в 3 дБ считается хорошей. Однако различия в величине о' при всей видимости идентичных условий эксперимента нередко достигают 10 дБ. Всегда, когда это возможно, проектировщик РЛС должен делать допуски на эту неопределенность. Из-за линейной зависимости дальности рабочие параметры РЛС, ограниченной помехами, будут, по-видимому, более нестабильными, чем параметры РЛС, ограниченной шумами. Уравнение (13) представляет собой аппроксимацию для малых углов скольжения. Для нормального или близких к нормальному углов падения действительно уравнение (11) гл.
1 а об! ШпФ Итак=в оа 4п (5/С)т!и (14) где б! — усиление передающей антенны, а другие параметры определены ранее. Судовая РЛС торгового флота (подобная, например, описанной в т. 4, гл. 4) должна обнаруживать неподвижные цели или цели, перемещающиеся по сравнению с движением волн на поверхности моря слишком медленно для того, чтобы можно было эффективно использовать метод индикации движущейся цели илн обеспечить распознавание цели, используя селекцию по допплеровской частоте.
Для обеспечения таких возможностей цели должны давать отраженный сигнал, значительно превышающий по уровню сигналы, отраженные , от морской поверхности. Чтобы характеризовать величину помехи, рассмотрим пример, когда ширина луча составляет 1а, длительность импульса 1 мкс, а дальность цели 5 мор. миль, Размер участка, облучаемого РЛС и создающего местную помеху, выражается примерно следующим образом: )78ьст!2 =- 5 Х Х 1,852 Х (1(57,2) Х 150 = 24 000 м'.
Если коэффициент местных помех оа = — 40 дБ и если для надежного обнаружения отношение сигнал(помеха должно составлять 15 дБ, минимальная ЭПР цели, различаемой РЛС, должна быть около 100 м'. На эгон дальности такая РЛС .четко обнаруживает торговое судно, но, по-видимому, не сможет обнаружить небольшое рыболовное судно или необорудованный специальной радиолокационной мишенью океанографический буй. Выбор вида поляризации. Как отмечается в т. 4, 4 4,3, для РЛС торговых морских судов обычно выбирается горизонтальная поляризация сигнала, Гл. 8 Отрешение радиолокационного сигнала ог морской поверхности так как при горизонтальной поляризации уровень помех, вызываемых отражением от морской поверхности, обычно ниже.
Однако для обнаружения целей, которые очень мало выступают из воды, вертикальная поляризация иногда дает более высокое отношение сигнал/помеха н меньше ложных сигналов. Как отмечалось в 4 8.3, вид изображения на радиолокационном индикаторе, когда поверхность моря облучается под малыми угламн скольжения, зависит от вида поляризации. Сигнал с вертикальной поляризацией дает отражение, более похожее на шум, н в этом случае отражение происходит, по-вндимому, от большей, чем при горизонтальной поляризации, площади поверхности волн. Внд пзобрзжения отраженного сигнала при горизонтальной поляризации в большей степени имеет характер выбросов, н, хотя средний уровень сигнала йель шума гмвиха Дйрьлргшь рнс !а Няменеиие снгнана цели и местной помехи в зависимости от Паньиости (в яогарнф- мическом масштабе). Заштрнковавные участки показывают, гие величина отношения сигнал/помехи достаточна Вая обнаружения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
