Лекция №7-8. Конспекты к слайдам (1186394), страница 4

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

Текст из файла (страница 4)

- величина базы комплекса L,

- число позиций и их взаимное расположение,

- угловое направление, для которого рассчитывается элемент, и координаты точки фокусировки по дальности.

Под точкой фокусировки по дальности будем понимать точку пересечения осей ДНА РЛС для их текущего положения в пространстве.

Вследствие конечных размеров энергетического элемента объема при определенных соотношениях между базой и сектором ответственности обзорного МП РЛК, может возникнуть необходимость в фокусировке в нескольких точках по дальности, что означает необходимость излучения нескольких импульсов в одном угловом направлении.

Данное условие приводит к значительному увеличению времени обзора сектора и является неприемлемым.

Необходимо так выбрать параметры РЛК, чтобы размер энергетического элемента по дальности соответствовал инструментальной дальности РЛК, то есть необходимо свести задачу обзора к случаю однопозиционной радиолокации.

Рассмотрим методику расчета энергетического элемента объема МП РЛК, состоящего из N РЛС.

Слайд 38

Пусть

[м], [м], [м] – координаты позиции i-ой РЛС в местной декартовой системе координат (рисунок 26);

, (30)

где N – число РЛС, – координаты центра позиции обзорного МП РЛК в местной декартовой системе координат;

R_ф [м], α_ф [град.], ε_ф [град.] – расстояние, азимут и угол места точки фокусировки обзорного МП РЛК в местной сферической системе координат относительно центра позиций;

X_ф [м], Y_ф [м], Z_ф [м] – координаты точки фокусировки обзорного МП РЛК в местной декартовой системе координат, определяемые по формулам:

, (31)

, (32)

; (33)

dα_i [град.], dε_i [град.] – ширина ДНА по азимуту и углу места по уровню -3 дБ каждой из РЛС, входящих в состав обзорного МП РЛК.

Слайд 39

Рисунок 26 – Иллюстрация к методике расчета энергетического элемента объема

Слайд 40

Вектор , соединяющий центр позиций с точкой фокусировки, будет иметь следующие координаты:

. (34)

В случае симметричной позиции, когда все три координаты центра позиции в местной системе координат равны нулю, координаты вектора будет определяться формулой:

. (35)

При смещении из точки фокусировки, получаем точку с текущими координатами .

А координаты векторов , соединяющие положения позиций радиолокаторов с текущей точкой будут иметь следующие координаты:

. (36)

Слайд 41

Координаты векторов , соединяющие положения позиций радиолокаторов с точкой фокусировки, будут иметь следующие координаты:

. (37)

Далее рассмотрим сначала случай, когда диаграмма направленности каждой станции имеет одинаковую ширину по азимуту и углу места, то есть

dα_i = dε_i = dα = dε = const. (38)

В этом случае потери, возникающие при смещении из точки фокусировки можно определить по формуле:

, (39)

где N – число позиций в составе МП РЛК;

F(φ_i) – функция, определяющая потери при отклонении от центра осесимметричной равноширинной ДНА РЛС на заданный угол φ_i, и определяемая выражением:

(40)

Слайд 42

Углы будут характеризовать отклонения от осей ДНА для каждого из радиолокаторов при смещении из точки фокусировки.

Величина этого угла определяется выражением:

, (41)

где

, (42)

, (43)

. (44)

Слайд 43

Вид функции F(φ) для 4-х градусной осесимметричной равноширинной диаграммы направленности приведен на рисунке 27.

Рисунок 27 – Вид функции F(φ) для 4-х градусной осесимметричной равноширинной ДНА

Если при смещении из точки фокусировки суммарные потери оказываются равными -3 дБ, то мы получаем границу энергетического элемента объема.

Слайд 44

Вид энергетического элемента объема в сферической системе координат для 4-х градусной равноширинной ДНА показан на рисунке 28.

Расстояние до точки фокусировки при этом принимается за условную единицу.

Азимут точки фокусировки равен 45⁰, и угол места 70⁰.

Элемент построен для случая 4-х станций, расположенных в вершинах квадрата с базой 20 км.

Рисунок 28 – Вид пространственного элемента разрешения обзорного МП РЛК при равноширинной ДНА

Слайд 45

Для сравнения на рисунке 29 показан вид энергетического элемента объема в сферической системе координат для ДНА 4⁰х15⁰.

Расстояние до точки фокусировки при этом принимается за условную единицу.

Азимут точки фокусировки равен 45⁰, и угол места 70⁰.

Элемент построен для случая 4-х станций, расположенных в вершинах квадрата с базой 20 км.

Рисунок 29 – Вид пространственного элемента разрешения в сферической системе координат для разной ширины ДНА по азимуту и по углу места

Слайд 46

Таким образом, величина базы РЛК должны выбираться таким образом, чтобы в пространстве для заданного углового направления был только один энергетический элемент объема, а его ширина по угловым координатам не отличалась более чем на 10% от ширины ДНА одиночной РЛС, входящей в состав комплекса.

В этом случае методика расчета сводится к методике расчета РЛС секторного обзора с антенной системой на базе ФАР или АФАР, с учетом соотношений, полученных в предыдущем параграфе для дальности действия МП РЛК.

Слайд 47

5. Особенности реализации режима обзора в РЛС с синтезированной апертурой антенны

Рассмотрим объект, который совершает только вращательное движение с постоянной скоростью относительно РЛС.

Каждая точка этого объекта будет иметь свою радиальную скорость относительно РЛС, следовательно, каждая из них может быть выделена по доплеровской частоте, рисунок 30.

Получается так называемый доплеровский портрет цели.

Расстояние между двумя точками, которые радиолокатор при этом будет видеть раздельно, будет определяться выражением:

, (45)

где: ∆α – угол изменения ракурса цели относительно РЛС.

Рисунок 30 – Принцип действия синтеза апертуры

Слайд 48

Получение радиолокационного изображения объекта или поверхности за счет изменения его ракурса относительно РЛС называют синтезом апертуры.

Соответственно, чем больше будет изменение ракурса цели, тем меньшее тангенциальное расстояние между точками будет разрешено.

Факторами, теоретически ограничивающими разрешающую способность, будут являться:

- выход точки за пределы элемента разрешения по дальности и

- выход из элемента разрешения по частоте в результате движения.

Синтез апертуры приводит к разрешению по координате, поперечной к линии визирования.

Это эквивалентно разрешению по угловой координате, которое даёт узкая ДНА.

Для синтеза апертуры необходимо, чтобы цель меняла свой ракурс, это эквивалентно тому, что РЛС облучает цель с нескольких сторон, меняя своё положения в пространстве, иными словами, формируя (синтезируя) апертуру.

Если объект не меняется во времени, то вполне уместно формировать антенну последовательно во времени.

Существует два основных типа синтеза апертуры

- синтез апертуры, когда РЛС движется относительно цели, называется прямым синтезом апертуры.

- Синтез апертуры, когда цель движется относительно покоящейся РЛС, называется инверсным синтезом апертуры.

Оба типа имеют свои особенности и области применения.

Но оба имеют одно и то же назначение - получение двумерных радиолокационных портретов целей.

Разрешение по второй – продольной координате достигается за счет использования широкополосных сигналов (о которых будет рассказано далее), то есть за счет разрешения по дальности.

Слайд 49

5.1 Прямой радиолокационный синтез апертуры

Данный метод находит основное применение в задачах дистанционного зондирования земной поверхности.

РЛС с СА может быть установлена как на самолёте, так и на спутнике.

В последнем случае возможно зондирование поверхности и других планет, что крайне важно в исследовательских задачах.

Радар оснащён антенной системой, которая обладает относительно узким лучом по азимуту и широким по углу места.

Последнее требование определяется необходимостью обеспечения как можно более широкой полосы обзора, рисунок 31.

Разрешение по азимуту достигается за счёт синтеза апертуры, по углу места - за счёт разрешения по времени запаздывания.

Если не требуется высокой разрешающей способности, то обработка сигнала в рамках СА ограничивается несложной компенсацией движения и выполнением преобразования Фурье.

Знание траектории движения радара требуется, но только для калибровки полученных данных.

Если требуется высокая разрешающая способность, то обработка становится значительно сложнее.

Рисунок 31 – Прямой синтез апертуры

Слайд 50

Показателем качества радиолокатора с СА помимо разрешающих способностей является чувствительность.

Характеристики

Список файлов лекций