Радиолокационные измерители дальности и скорости by Саблин В. Н. (z-lib.org) (852905), страница 43
Текст из файла (страница 43)
К первой из них относятсятак называемые импульсно-доплеровские РЛС (ИДРЛС), в которых используются когерентные пачки импульсов. Ко второй относятся РЛС с непрерывным или прерывистым зондирующим сигналом. Первая разновидность находит широкое применение в современных РЛС наземного базирования, в РЛС самолётов и в активных РГС ракет различного назначения. Вторая применяется в полуактивных РЛС и РГС различного базирования. Принципиальнаяразница между ними состоит в том, что в ИДРЛС можно измерятькак доплеровскую частоту, так и время запаздывания отражённыхсигналов, в то время как в системах с непрерывными (прерывистыми) сигналами только доплеровскую частоту.В настоящее время находят применение ИДРЛС с ВЧПИ,СЧПИ или НЧПИ в пределах пачки.
Следует отметить, что границы раздела частоты повторения импульсов на высокую, среднюю инизкую условны. Они зависят от максимальной дальности действия РЛС, скоростей носителя РЛС и целей. Использование различных частот повторения дает возможность наиболее эффективнорешать задачи обнаружения целей и оценивания их координат ипараметров движения в различных тактических условиях. Например, при ВЧПИ обеспечивается эффективное обнаружение целей,движущихся на встречных курсах.
Это обусловлено тем, что причастоте повторения импульсов Fn>AfM0, где AfM0 - ширина спектраотражений от земной поверхности ua(f) по боковым лепесткамдиаграммы направленности (ДН) антенны (рис. 4.1.1), появляетсязона, свободная от мешающих отражений, в пределах которой находятся доплеровские составляющие сигналов uA(f) от воздушныхРис. 4.1.1.целей, наблюдаемых со стороны их передней полусферы. В этомслучае обнаружение целей осуществляется с помощью набора доплеровских фильтров с АЧХ K(f) на фоне только внутренних шумов приемника, что обусловливает высокую дальность обнаружения целей в передней полусфере.Использование ВЧПИ дает возможность осуществлять однозначное измерение скорости цели в «свободной» зоне.
Для этогочастота повторения импульсов должна быть больше максимальновозможной доплеровской частоты сигнала целиFn>=2VC6 шахА,(4.1.1)гдеmax - максимально возможная скорость сближения с целью; X - длина волны РЛС. Для 3-х сантиметрового диапазонаволн ВЧПИ обычно соответствует Fn=150...300 кГц. При этомскважность излучаемого сигнала не превышает 1 0 , поэтому такиесигналы называются также квазинепрерывными. Однако ВЧПИприводит к высокой неоднозначности при измерении дальности,так как измеряемая задержка тан отраженного импульса относительно излученного не превышает периода повторения импульсовТп (рис.
4.1.1,6). Поэтому однозначно измеряемая дальностьДодн=соТп/2 лежит в пределах от 500 до 1000 м. Кроме того, возникают так называемые «слепые» участки дальности, в пределахкоторых цели не обнаруживаются, так как момент прихода отраженного импульса совпадает с моментом излучения очередногоимпульса передатчика. Такие «слепые» участки повторяются черезкаждые 500-1000 м. Для устранения указанных недостатков требуется усложнять РЛС, вводить специальные алгоритмы, позволяющие раскрывать «слепые» дальности и выполнять однозначноеизмерение дальности целей.ИДРЛС с СЧПИ предназначены для осуществления эффективного обнаружения целей со стороны их задней полусферы (ЗПС),т.е.
движущихся на догонных курсах. Дело в том, что такие целипри ВЧПИ не обнаруживаются из-за высокого уровня мешающихотражений, на фоне которых располагаются доплеровские составляющие сигналов целей (цель 2 на рис. 4.1.1,а, в). Уменьшениечастоты повторения позволяет снизить- уровень мешающих отражений [17] и обеспечить более высокую дальность обнаруженияцелей в ЗПС на фоне земли, чем при ВЧПИ. Для 3-х сантиметрового диапазона волн режиму с СЧПИ соответствует Fn= 10-30 кГц.Однако вследствие того, что при СЧПИ Fn<AfM0 спектры отражений от земли начинают перекрываться (рис.
4.1.2,в), и доплеровские сигналы целей, движущихся на встречных курсах, также обнаруживаются на фоне земли, что приводит к уменьшению дальности их обнаружения по сравнению с режимом ВЧПИ.Особенностью СЧПИ является неоднозначность измерениявремени задержки и доплеровской частоты сигнала, а также наличие «слепых» зон как по дальности так и по скорости (доплеровской частоте) (рис. 4 Л .2,б, в). Последние обусловлены возможностью попадания сигнала цели в область отражений по главномулучу ДН (рис. 4Л.2,а, в), где велика интенсивность мешающихотражений (на 20-40 дБ больше, чем по боковым лепесткам ДН),вследствие чего невозможно обнаружение цели. Эти особенностиопределяют и границы Fn для СЧПИ:2V,сбтах)F„>с02ДП(4.1.2)гДе Дтах - максимальная дальность возможного обнаружения целей.
Очевидно, что и в ИДРЛС с СЧПИ также необходимо применять специальные методы и алгоритмы для раскрытия «слепых»зон как по дальности, так и по скорости и для устранения неоднозначностей измерения не только расстояний, но и скорости целей.ИДРЛС с НЧПИ применяются при наблюдении целей в свободном пространстве в верхней полусфере носителя РЛС («вверх»).В этом случае имеются наименьшие потери энергии при обработкесигналов.
Это позволяет при одинаковом значении средней мощности излучения получать большую дальность обнаружения целей посравнению с другими типами РЛС. Однако при наблюдении внижней полусфере носителя РЛС («вниз») на фоне земли дальность обнаружения целей весьма мала, вследствие увеличенияуровня мешающих отражений из-за большого числа наложенийспектров сигнала от земли при дальнейшем, по сравнению сСЧПИ, уменьшении частоты повторения (рис.
4.1.3).в)Рис. 4.1.3.Особенностью НЧПИ является достаточно большая протяженность участка однозначного измерения расстояний, так как частота повторения выбирается из условияFn<c„/2flmax.(4.1.3)Таким образом, в ИДРЛС с НЧПИ осуществляется однозначное измерение дальности до цели, как в обычных импульсныхРЛС по задержке отраженного импульса относительно излученного.
Однако измерение доплеровских частот сопряжено с большойнеоднозначностью. Можно определить только так называемые♦наблюдаемые» частоты FflH (рис. 4 . 1 .3 ,в), которые не могут бытьбольше, чем Fn. Например, при Дтах= 150 км однозначно измеряемая доплеровская частота не превышает 1 кГц, что требует применения специальных алгоритмов раскрытия неоднозначностейизмерения при наблюдении высокоскоростных целей.Импульсно-доплеровские РЛС могут работать в режиме обзора, АСЦРО, СОЦ и РНП.В режиме обзора осуществляется последовательный просмотроднолепестковым лучом антенны всей зоны ответственности РЛС.Измеренные значения Ди и Уи формируются лишь в моменты прохода луча через цель.
Экстраполяция координат и параметровдвижения цели между моментами ее обнаружения не производится. В таком режиме не удаётся получить достаточно большоговремени накопления сигнала и полученные измерения дальности искорости характеризуются низкой точностью. Необходимость устранения характерных для ВЧПИ и СЧПИ «слепых» зон и неоднозначности измерений предопределяет изменение излучаемых сигналов и использование соответствующих алгоритмов [17].При АСЦРО, как и в режиме обычного обзора, осуществляетсяпоследовательный либо выборочный просмотр всей зоны ответственности РЛС. Последовательный просмотр зоны обзора, выполняемый в РЛС с механическим приводом антенны, характеризуеттак называемый режим сопровождения на проходе (СНП).
Выборочный просмотр, осуществляемый в РЛС с фазированными антенными решётками, используется при так называемом программируемом обзоре. Следует подчеркнуть, что при любой разновидности АСЦРО оценки дальности и скорости формируются для всехсопровождаемых целей. В общем случае АСЦРО включает в себянесколько этапов: формирование первичных измерений Д„ дальности и Уи скорости; завязку траекторий; их экстраполяцию в промежутках между поступлениями отражённых сигналов; идентификацию или отождествление полученных измерений; коррекциюрезультатов экстраполяции определённой траектории по идентифицированным измерениям; ранжирование целей по степени ихважности (опасности) и сброс траекторий.Спецификой формирования первичных измерений являетсянеобходимость устранения неоднозначности отсчётов дальности искорости. Под завязкой траекторий понимается процедура принятия решения о появлении в зоне обзора РЛС новой цели.
Экстраполяция значений Дн и VH в промежутках между поступлениямипервичных измерений обычно выполняется либо по гипотезе движения с постоянной скоростью, либо по гипотезе движения с постоянным ускорением. Смысл процедуры идентификации состоитв определении траектории, которой наиболее достоверно соответствуют полученные измерения Ди и Уи. Для этой траектории поидентифицированным измерениям и выполняется коррекция экстраполированных значений Д, и Уэ, в результате чего формируютсяоценки Д дальности и V скорости. Ранжирование целей по степени их важности состоит в определении объектов, по которым впервую очередь надлежит применять оружие.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
