Лекция №7-8. Конспекты к слайдам (1186394), страница 2

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

Текст из файла (страница 2)

При большой скорости движения цели могут возникать ограничения на максимальное значение периода обзора.

При фиксированных ширине ДНА и времени обзора, увеличение дальности возможно за счет уменьшения периода повторения импульсов.

Однако, как будет показано далее, это будет приводить к уменьшению интервала однозначного измерения по дальности.

Слайд 13

Так как ширина ДНА определяется по уровню
-3 дБ, то принимаемые импульсы будут иметь амплитудную модуляцию, соответствующую форме ДНА (рисунок 10).

Рисунок 10 – Модуляция принимаемых импульсов по амплитуде формой ДНА

Соответственно для оптимальной обработки принятых сигналов необходимо проводить весовую обработку (сами веса будут пропорциональны квадрату ДНА по напряжению).

Из рисунка 10 также видно, что кроме импульсов, принимаемых главным лепестком ДНА, принимаются также сигналы по боковым лепесткам, которые ухудшают контраст между сигналом и подстилающей поверхностью.

Особенно это актуально для РЛС обзора летного поля и контроля наземного пространства.

Соответственно при круговом обзоре необходимо уменьшать уровень боковых лепестков и к ним могут предъявляться довольно жесткие требования.

Так как круговой обзор обеспечивает время накопления, то уместно говорить о разрешающей способности по частоте Доплера, что в свою очередь позволяет измерить радиальную скорость цели.

Также по максимуму отклика согласованного фильтра можно измерить азимут цели.

Если эти данные, собранные за несколько периодов вращения антенны РЛС, обработать с применением траекторной обработки, которая объединит полученные отсчёты, то круговой обзор может обеспечить измерение также и тангенциальной составляющей скорости цели, что является крайне важным.

Перспективным шагом в обработки сигнала РЛС с круговым обзором является межобзорная обработка, которая заключается в совместной обработке принятых отсчетов сигнала, полученных за несколько периодов вращения антенны.

Слайд 14

Для отображения полученной радиолокационной информации в РЛС кругового обзора используются индикатор кругового обзора (ИКО).

Он представляет собой осциллограф с круговой развёрткой для РЛС советского периода (рисунок 11), и автоматизированные рабочие места (АРМ) операторов для современных РЛС (рисунок 12, 13).

Слайд 15

На индикаторах отображаются обнаруженные цели, траектории движения обнаруженных объектов, радиолокационная картинка может совмещаться с цифровой картой местности и другой дополнительной информацией.

Рисунок 11 – Индикатор кругового обзора П-18

Слайд 16

Рисунок 12 – Индикатор кругового обзора сверхкороткоимпульсного (СКИРЛ) радиолокатора.

Слайд 17

Рисунок 13 – Пример работы РЛС обзора летного поля «Атлантика». Реальная картинка, полученная в аэропорте Шереметьево-2 во время испытаний

Это совмещенный вид обзора из диспетчерской вышки и обработанного изображения на экране радиолокационного терминала, наложенного на электронную карту аэропорта.

Диспетчер видит прибывшее воздушное судно, его траектория отмечена на экране зелеными метками.

Частота меток соответствует скорости перемещения объекта.

Система зарегистрировала воздушное судно еще на подлете и присвоила ему номер 67, который сохранится до вылета.

Помимо 67-го на экране можно видеть другие пронумерованные объекты на стоянках и рулежных дорожках.

Движущиеся объекты распознаются по зеленому следу.

Обратите внимание на объект в нижней части изображения примерно посередине.

Это машина сопровождения, которая готовится вести воздушное судно до стоянки.

Она не имеет номера в системе.

Последнее сделано намеренно, чтобы диспетчер различал воздушные суда и остальной транспорт.

В более поздней версии программы воздушные суда изображаются на экране пиктограммой, а при сопряжении с АС УВД «Синтез» для каждого воздушного судна высвечивается бортовой номер и номер рейса.

Желтые метки на экране являются следствием наложения отраженных радиолокационных сигналов от строений и неровностей на местности.

РЛС обзора летного поля (РЛС ОЛП) «Атлантика» предназначена для контроля и управления движением воздушных судов на стоянках, во время руления, старта и посадки, обнаружения и наблюдения за специальным автотранспортом, техническими средствами и другими объектами, находящимися на взлетно-посадочных полосах, рулежных дорожках и перронах.

Наличие системы обзора летного поля обязательно при аттестации гражданских аэропортов на III категорию ICAO.

«Атлантика» имеет высокую разрешающую способность и точности измерения координат (не хуже 10 м) при размерах антенны до 2,5 м.

Одиночная станция обнаруживает цель с ЭПР 1 м² при дожде 16 мм/час на расстоянии не менее 3,5 км.

Станция работает в Х-диапазоне.

Слайд 18

3. Особенности реализации секторного обзора для РЛС с ФАР

В настоящее время все большее распространение получают антенные системы на базе пассивных и активных фазированных антенных решеток (ФАР и АФАР).

Для данных систем характерно гибкое управление параметрами ДНА, а также высокая скорость переключения луча, что позволяет реализовать программный обзор, когда время стояния луча в одном направлении регулируется адаптивно.

Сектор обзора для таких систем ограничивается возможностями электронного сканирования.

Допустимым падением коэффициента усиления на краю сектора считается уровень -3 дБ, поэтому сектор сканирования ограничен обычно величиной ±45 градусов по азимуту и углу места.

Для ряда специальных применений сектор может быть расширен до величин ±60 и ±72 градуса, однако падение коэффициента усиления на краю сектора будет достигать уже -6…-10 дБ.

Основной задачей для РЛС на основе ФАР и АФАР является заполнение сектора обзора лучами ДНА так, чтобы не осталось «пустых» мест или «дырок», и при этом количество лучей было минимальным.

Слайд 19

Для решения задачи заполнения лучей в секторе обзора целесообразно рассмотреть 2 системы координат.

Первая система координат – азимут-угол места.

В этой системе координат сектор всегда имеет вид прямоугольника, а форма лучей может существенно меняться в зависимости от отклонения луча по азимуту, углу места, и наклона антенной решетки в вертикальной плоскости.

Вторая система координат – биконическая, в углах отклонения луча решетки от горизонтальной и вертикальной плоскости решетки.

В этой системе координат отклонение луча всегда составляет не больше ±45˚ от каждой плоскости, и регулируется соответствующим наклоном антенной решетки в вертикальной плоскости для больших секторов по углу места (> 45˚).

В этой системе координат луч имеет форму ДНА, а ширина диаграммы направленности луча увеличивается при отклонении луча от направления нормали к плоскости антенной решетки.

Так как форма луча легко прогнозируется в биконической системе координат, то удобно произвести заполнение лучей сначала в биконической системе координат, а потом перевести их в систему координат азимут-угол места, с соответствующей коррекцией количества лучей в обеих системах координат при их выходе за пределы заданного сектора обзора.

Слайд 20

Рассмотрим расстановку лучей в биконической системе координат.

Будем считать сначала, что ширина ДНА не меняется при отклонении луча от горизонтальной и вертикальной плоскости и равна

- d по азимуту и

- dε по углу места.

Слайд 21

Можно показать, что при такой постановке задачи количество лучей будет минимально, если расстояния между центрами лучей в горизонтальной плоскости L и вертикальной плоскости Lε будут соответственно равны:

(5)

(6)

На рисунке 14 приведен пример заполнения лучами сектора обзора, представляющего собой ±45 градусов по азимуту и ±40 градусов по углу места в биконической системе координат.

Как видно из рисунка, четные строки смещены на половину ширины ДНА относительно нечетных для углов отклонений в горизонтальной плоскости.

Контур каждого луча соответствует расчетному сечению ДНА по уровню минус 3 дБ.

В данном случае рассматривается системы с шириной ДНА 4 градуса по азимуту и 14 по углу места.

Рисунок 14 – Эквидистантная расстановка лучей в биконической системе координат, обеспечивающая их минимальное количество

Слайд 22

При отклонении луча от горизонтальной или вертикальной плоскости ширина ДНА увеличивается.

Если C - координата центра луча в горизонтальной плоскости углов отклонений, а Cε – в вертикальной, то ширина ДНА в горизонтальной и вертикальной плоскости будет определяться следующими выражениями:

(7)

(8)

При этом интервал между центрами лучей можно не изменять, так как возрастающее перекрытие лучей будет давать некоторую компенсацию уменьшения коэффициента усиления за счет отклонения.

На рисунке 15 показан пример расстановки лучей с учетом изменения ширины ДНА при отклонении луча в горизонтальной и вертикальной плоскости.

Рисунок 15 – Эквидистантная расстановка лучей в биконической системе координат с учетом расширения ДНА луча при его отклонении

Слайд 23

Перевод любой точки плоскости биконической системы координат в систему координат азимут-угол места выполняется по следующим выражениям (рисунок 16):

, (9)

, (10)

где fy – угол отклонения луча от вертикальной плоскости в биконической системе координат;

fx – угол отклонения луча от горизонтальной плоскости в биконической системе координат;

ε₀ – угол наклона антенного полотна в вертикальной плоскости;

Х - координата по азимуту в системе координат азимут-угол места;

Yε - координата по углу места в системе координат азимут-угол места.

Слайд 24

Пояснение к переводу из одной системы координат в другую

Рисунок 16

Слайд 25

На рисунках 17 и 18 показана расстановка лучей в биконической системе координат и системе координат азимут-угол места для сектора сканирования 90˚х80˚.

Угол наклона решетки ε₀ для данного сектора равен 40˚.

Количество лучей для данного сектора сканирования равно 162.

Рисунок 17 – Расстановка лучей в биконической системе координат для сектора 90˚х80˚

Рисунок 18 – Расстановка лучей в системе координат азимут-угол места для сектора 90˚х80˚

Слайд 26

Характеристики

Список файлов лекций