Лекция №7-8. Конспекты к слайдам (1186394)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

ЛЕКЦИИ 7-8

Обзор пространства

1. Понятие обзора пространства, виды обзора

Слайд 1

Основной задачей радиолокатора является обнаружение целей.

Задача обнаружения сводится к принятию решения о наличии или отсутствии цели по принятому радиолокационному сигналу, прошедшему определенную обработку.

Соответственно принятие решения происходит для той области пространства, для которой было произведено излучение и прием радиоволн.

Если диаграмма направленности антенны (ДНА) меньше пространства, для которого следует решить задачу обнаружения, необходимо перемещать ДНА в пространстве. В этом случае говорят о радиолокационном обзоре или сканировании пространства.

Таким образом, перемещение ДНА РЛС, подчиненное определенному закону, называют радиолокационным обзором.

В процессе данного перемещения радиолокатор излучает и принимает радиоимпульсы и производит обработку принятого сигнала, решая задачу обнаружения.

Пространство, в пределах которого осуществляется обзор радиолокатором, называют рабочей зоной радиолокатора или сектором обзора (Слайд 1).

Рабочая зона радиолокатора определяется:

- сектором обзора по азимуту θ_β,

- сектором обзора по углу места θ_ε,

- максимальной дальностью обнаружения Дм.

Сам радиолокатор измеряет

- азимут цели β,

- угол места цели ε,

- наклонную дальность Д,

- высоту цели H и

- радиальную скорость Vr.

Слайд 2

За счет последовательного перемещения луча ДНА пространство разбивается на элементы по угловым координатам.

С точки зрения реализации режима обзора идеальной является ДНА, представляющая с собой пирамиду с угловыми размерами образующих Ф_β и Ф_ε.

В этом случае осуществлять обзор пространства наиболее просто и быстро (Слайд 2).

Рисунок 1 – Пояснение к определению рабочей зоны радиолокатора

Рисунок 2 – Обзор заданной области пространства идеализированной ДНА

Слайд 3

Однако в реальности ДНА имеет в общем случае форму эллипса в сечении, соответственно необходимо учитывать перекрытия диаграммы направленности на смежных участках траектории (при непрерывном вращении) (рисунок 3) и смежных положениях луча (рисунок 4) (при дискретных переключениях).

Рисунок 3 – Наложение сечений ДНА на смежных участках траектории

Рисунок 4 – Наложение сечений ДНА на смежных положениях луча

Слайд 4

Наряду с сектором обзора важной характеристикой радиолокатора при работе в обзорном режиме является период обзора.

Периодом обзора радиолокатора называется отрезок времени между двумя последовательными прохождениями диаграммы направленности через одну и ту же точку пространства.

Чем выше скорость целей, которые должен обнаруживать радиолокатор, тем меньше должен быть период обзора.

В современных станциях малой дальности (5-10 км) период обзора должен составлять 1-2 с,

для РЛС большой дальности – не более 5-10 с, в зависимости от решаемых задач.

Еще одной важной характеристикой обзорного режима является время облучения цели.

В случае непрерывного движения ДНА – это время, в течение которого цель находится в пределах угла раствора ДНА.

В случае дискретного перемещения ДНА – это время стояния луча в одном угловом направлении.

Очевидно, что чем больше время облучения цели, тем с одной стороны больше будет период обзора, с другой стороны будет больше и дальность обнаружения.

Таким образом, при расчете обзорного режима радиолокатора необходимо в первую очередь найти баланс между требованиями к размерам сектора обзора, периоду обзора и необходимой дальности обнаружения целей.

Слайд 5

Перемещение ДНА в пространстве (сканирование) возможно тремя основными способами:

1 Механическое сканирование

2 Электронное сканирование

3 Электронно-механическое сканирование

При механическом сканировании ДНА перемещается за счет механического перемещения в пространстве всей антенной системы.

Наиболее часто данный метод сканирования используется в РЛС с зеркальной антенной системой.

Основными недостатками данного метода являются:

- ограничения на скорость движения антенной системы и

- невозможность быстрого перемещения луча между различными точками сектора обзора.

Основным достоинством данного метода является - постоянство ширины ДНА и коэффициента усиления антенной системы для всего сектора обзора.

Данный метод сканирования широко используется при круговом обзоре, когда имеет место ограничение по размеру сектора обзора по углу места.

О методах механического сканирования и применяемых в этом случае видах обзора подробно изложено в книге «Степанова Б.М. Радиолокационный обзор. – М. Воениздат, 1959г.»

Электронное сканирование стало доступно после появления антенных систем на базе ФАР.

В этих системах луч ДНА перемещается в пространстве за счет разного фазирования элементов антенной решетки.

Основными достоинствами данного метода являются

- гибкость в управлении шириной ДНА,

- высокая скорость переключения луча,

- возможность реализации различных траекторий луча в пространстве в пределах сектора обзора.

Основными недостатками данного метода являются - расширение ДНА и падение коэффициента усиления антенной системы при отклонении луча от нормали антенной решетки.

В результате в пределах сектора сканирования оказываются разными дальность действия РЛС и достигаемая разрешающая способность и точность измерения по угловым координатам.

Отметим, что падение коэффициента усиления можно частично скомпенсировать за счет увеличения времени облучения цели для крайних положений луча.

Данный метод наиболее распространен для РЛС секторного обзора.

Электронно-механическое сканирование является объединением приведенных выше двух методов и, как правило, применяется в бортовых РЛС для уменьшения углов отклонения луча (в этом случае сначала осуществляется поворот всей антенной системы в заданный сектор обзора, а затем производится электронное сканирование).

Также данный метод может использоваться для решения специфических задач, например, в измерительных радиолокационных полигонных комплексах.

Слайд 6

В зависимости от решаемых задач, параметров движения и траекторий обнаруживаемых целей, возможны различные траектории перемещения луча ДНА.

Наиболее распространенными являются

- винтовой обзор (Слайд 6),

Рисунок 5 – Траектория движения ДНА при винтовом обзоре: сектор обзора по азимуту равен 360º (а) и 120º (б)

Слайд 7

- спиральный обзор (Слайд 7),

- зигзагообразный обзор (Слайд 7).

Рисунок 6 – Траектория движения ДНА при спиральном обзоре: скорость переносного движения больше скорости относительного движения (а) и скорость переносного движения меньше скорости относительного движения (б)

Рисунок 7 – Траектория движения ДНА при зигзагообразном обзоре: скорость переносного движения больше скорости относительного движения (а) и скорость переносного движения меньше скорости относительного движения (б)

Далее рассмотрим более подробно наиболее часто встречающиеся режимы обзора в радиолокационных системах и методику их расчета.

Слайд 8

2. Особенности реализации кругового обзора для РЛС с плоской ДНА

Круговой обзор является простейшим видом обзора и представляет собой вращение антенной системы вокруг неподвижной оси.

При круговом обзоре вращение происходит только в одной в азимутальной плоскости, при этом сектор обзора по углу места равен ширине ДНА в этой плоскости.

Для таких РЛС ширина ДНА по азимуту, как правило, в несколько раз меньше, чем ширина ДНА по углу места (рисунок 8).

Рисунок 8 – Плоская ДНА

Слайд 9

Данный вид обзора используется в:

- РЛС обзора летного поля (Атлантика и др.),

- РЛС контроля наземного или морского пространства (СКИРЛ - Furuno),

- РЛС панорамного обзора (рисунок 9), в РЛС обнаружения воздушных объектов (П-18), когда известна априорная информация о высоте цели.

Рисунок 9 – Круговой обзор самолетной панорамной РЛС

Слайд 10

Требуемую ширину луча в угломестной плоскости для наземной станции можно оценить из соотношения:

, (1)

где: H – максимальная высота полёта цели;

R – предполагаемая максимальная наклонная дальность обнаружения цели.

В азимутальной области луч антенны может быть довольно узким и варьироваться в широких пределах, исходя из задач решаемых РЛС.

Основным ограничением на минимальную ширину луча является габариты антенной системы и требуемая скорость вращения антенной системы (чем уже луч, тем больше габариты антенной системы и тем сложнее обеспечить высокую скорость ее вращения).

Скорость вращения антенной системы определяет период обзора и соответственно темп выдачи радиолокационной информации, она характеризуется количеством оборотов антенны РЛС в единицу времени (желательно, чтобы за период обзора цель не сильно смещалась относительно своего предыдущего положения).

Обычно скорость вращения антенны

- для обзорных РЛС с дальностью действия 200…300 км выбирают порядка 10 об/мин;

- для РЛС обзора летного поля и наземной поверхности с дальностью действия 5-10 км требуется обеспечивать скорость вращения до 1 об/с, что обусловлено высокими требованиями к темпу выдачи информации.

Сектор обзора по азимуту составляет, как правило, 360 или 180 градусов.

Слайд 11

Рассмотрим соотношения, связывающие период обзора, время облучения цели и ширину ДНА по азимуту.

Пусть:

∆φ, рад - ширина ДНА;

Tп, сек - период излучения импульсов;

Ω, Гц – частота вращения антенной системы;

T_обз = 1/Ω, сек – период обзора сектора по азимуту, равный 360º или 2π радиан.

Определим время облучения цели (время, в пределах которого цель находится в пределах ширины ДНА).

За период обзора T_обз антенна проходит 2π радиан, соответственно ширину ДНА ∆φ антенна пройдет за время T_обл, определяемого следующим соотношением:

(2)

Слайд 12

Тогда количество импульсов N, приходящихся на время облучения цели, и участвующих в накоплении составит:

(3)

Подставив количество импульсов в основное уравнение радиолокации, получим следующее выражение для дальности обнаруживаемых целей:

(4)

Проанализируем полученное уравнение радиолокации.

Дальность обнаружения растет с увеличением периода обзора и расширением ДНА по азимуту.

Однако расширение ДНА ухудшает разрешающую способность и точность измерения по азимуту.

А увеличение периода обзора снижает темп обновления информации.

Кроме того, с увеличением времени обзора растет дискретность наблюдения за целью.

При радиальной скорости движения цели Vr за время обзора дальность изменится на величину ΔR = Vr·T_обз.

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов лекций