Локк А.С. Управление снарядами (1957) (1242424), страница 92
Текст из файла (страница 92)
Задачей настоящей главы является описание таких свойств цели, которые делают ее сопровождение возможным; эти свойства, следовательно, обеспечивают входную информацию для сопровождающего механизма. В случае всепогодных (производимых в любую погоду) операций такая информация получается обычно при помощи радиоволн. Поэтому мы ограничимся изучением таких свойств целей, которые связаны с радиоволнами. 11.!. Отражение радиоволн Механизм отражения радиоволн очень подробно изложен в соответствующей литературе, поэтому здесь мы этого повторять не будем. Основное заключается в том, чго любое тело, имеющее диэлектрические свойства, отличающиеся от окружающей среды, будет отражать, преломлять и поглощагь падающие на него р1диоволны.
Для таких простейших геометрических форм, как плоские пластинки, цилиндры, сферы и т. и., модуль и фазз отраженной волны могут быть 'вычислены теоретически. Сигнал, отраженный от сложных объектов, не может быть вычислен; вообще его можно описать только при помощи статистических методов. Протяженные цели, такие, как поверхность суши или застроенные районы, дают очень 11.2] самолат или онлвяд в клчиствв цвли 473 сложный отраженный сигнал вследствие многократных отражений и эффекта направленности передающих или приемных антенн.
Свойства подобных целей должны быть изучены экспериментальным путем. 11.2. Самолет или снаряд в качестве цели Отдельный самолет или снаряд можно рассматривать как особый подкласс целей, если они расположены достаточно далеко от антенны радиолокатора. В этом случае они видимы от антенны под малым углом и поэтому часто рассматриваются как геометрические точки, Однако точка не может отражать конечную мощность; поэтому вводят в рассмотрение так называемую эффективную площадь цели, определяемую опытным путем. Эта эффективная площадь вместе с другими параметрами системы определяет максимальную дальность обнаружения. Предварительное проектирование системы обнаружения не требует никаких других сведений относительно отражательной способности цели.
Если в интересуюшей нас части пространства присутствует больше одной цели, возникает проблема разделения или селекции целей. В случае импульсной системы, если дальность целей различается на величину, большую произведения длительности импульса на скорость распространения, цели могут быть отселектированы по дальности даже в том случае, если их угловые координаты одинаковы. С другой стороны, селекция по углу возможна только в том случае, если угловые координаты целей различаются на величину, большую некоторой части ширины луча.
Таким образом, проблема селекции по углу свяаана с шириной луча, а эта последняя в свою очередь тесно связана со всеми остальными параметрами системы, Система с непрерывным излучением не может рааделять цели по дальности, но она допускает разделение по скорости, т. е. сдвигу фаз допплеровской частоты. Но если два самолета летят в строю настолько близко друг к другу, что импульсная система не может их разделить ни по углу, ни по дальности, то их не сможет разделить и система с непрерывным излучением, так как скорости самолетов в строю одинаковы. Если же скорости различаются настолько, что их разделение допплеровской установкой возможно, то по истечении короткого времени их дальности будут настолько различаться, что уже станет возможной селекция целей при помощи импульсной системы.
С другой стороны, если одиночный самолет летит очень близко к земным предметам, селекция при помощи импульсной системы невозможна, но селекция по скорости вполне эффективна, за исключением тех коротких промежутков времени, когда самолет перемещается перпендикулярно к линии визирования. В случае допплеровской установки селекция получается вследствие разницы в отклике, вызываемом неподвижными земными предметамц [гл. 11 о свойствах цвли 474 и подвижной целью. Следует отметить, что возможность обнаружения допплеровского эффекта в значительной степени зависит от характеристик цели и длины волны подсвечивающего излучения.
Что касается селекции по углам, то при современном состоянии вопроса она возможна только путем использования диаграммы направленности антенны. 11.3. Статистические характеристикн воздушной цели Более подробное изучение отражательной способности целей приводит к некоторым новым понятиям. Оказывается, что эффективная площадь, обычно указываемая для различных типов цели, есть некоторое статистическое среднее, подверженное заметным флюктуацням. Эти флюктуации случайны и поэтому могут быть определены лишь статистически. Эффективная площадь цели в этом смысле есть некоторая числовая мера положения центра группирования, например, среднее значение, медиана иля мода '). Излагаемые ниже подробности могут быть полезны для проектировщика приемных устройств, если он окажется в состоянии использовать пиковые значения для увеличения дальности приема.
Случайная функция или в данном случае случайная последовательность значений во времени может быть определена при помощи бесконечной последовательности распределений вероятности. Все необходимые на практике характеристики такой случайной последовательности определяются плотностью распределения и моментами второго порядка.
Плотность распределения дает частоту повторения различных амплитуд. Ее интеграл определяет, сколько процентов общего времени амплитуды сигнала превосходит некоторое заданное значение. Для определения эффективной отражающей площади часто пользуются БОз/з-ной точкой [т. е. медианой), хотя точно так же можно пользоваться и средним значением; например, именно его покажет прибор постоянного тока, если случайная функция есть напряжение или ток. Для того типа случайных функций, которые появляются в связи с отражениями от цели, эти величины почти одинаковы, н выбор одной из них зависит от методов эксперимента.
Знание вида функции распределения позволяет проектировщику системы проверить свои расчетные предположения о дальности действия. Но в плотности распределения еще не содержится никаких данных о размере флюктуаций. Знание размера флюктуаций необходимо, поскольку от ннх зависят скорость сканирования и другие пара- г) См., например, Лунин-Б ар к о в с к и й И. В. и Смирнов Н. В., ТеоРия вероятностей н математическая статистика в технике, Гостехиздат, 1955, стр. 68 н след., илн Арлей Н. и Бух К. Р., Введение в теорию вероятностей и математическую статистику, ИЛ, 1951, стр.
65. (Прим. перев.) опввдалвнив ггловых коогдинлт 475 1 1.41 метры системы. Эти сведения содержатся в смешанном моменте второго порядка, который для наших случайных последовательностей называется аввгокоррсляционной функцией. Косинус-преобразование Фурье, примененное к автокорреляционной функции, дает частотный спектр мощности, очень удобный для анализа и синтеза системы в установившемся состоянии. Эти функции определяют всю необходимую информацию о цели. Известно, что эти функции могут зависеть от типа цели и от длины волны радиолокатора и должны быть определены экспериментально для различных типов целей и различных условий применения. 11.4. Определение угловых координат Положение одиночной цели в пространстве определяется обычно в сферических координатах; порядок точности измерения отдельных координат различен.
На больших расстояниях необходима лишь умеренная точность, потому что здесь главная задача †обнаружение и опознание. Радиолокатор поиска сканирует по углу; присутствие цели и ее угловые координаты определяются на индикаторе, который модулирован по яркости. При постоянном эхо-сигнале от цели малых размеров диаграмма яркости совпадает с диаграммой направленности антенны. Это перестает быть верным, если эхо-сигнал флюктуирует с течением времени; тогда возможна ошибка, составляющая заметную часть ширины луча.
Если скорость сканирования достаточно мала, то ошибка этого типа становится незначительной вследствие эффекта осреднения. Однако задача становится серьезной в случае точной сопровождающей системы, используемой для управления огнем или управления снарядами, где требуется большая точность в определении координат. Способы, применяемые в обычных поисковых радиолокаторах, непригодны для точного сопровождения. В этом случае необходимо получение непрерывной информации (или, по крайней мере, столь частой, что частота получения велика по сравнению со скоростью изменения координат цели); это лучше всего достигается при помощи систем, использующих метод равносигнальной зоны.
Для этого применяют сканирование, смещая диаграмму направленности на некоторый постоянный угол относительно оси антенны и одновременно вращая ось диаграммы вокруг оси антенны. Если цель находится на оси антенны, выход приемника не зависит от угла поворота диаграммы; в противном случае выход оказывается амплитудно-модулированным с частотой сканирования. Глубина модуляции является мерой угла отклонения цели от оси антенны, а фава указывает направление ошибки. Эти полярные координаты преобразуются в прямоугольные, иа которых одна координата обычно соответствует углу места, а другая в азимуту, отсчитываемому в наклонной плоскости; преобразование выполняется путем сравнения фазы с опорным [гл. 1! О СВОЙСТВАХ ЦЕЛИ 476 сигналом на частоте сканирования, фаза которого задана.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
