Бакулев П.А. Радиолокационные системы (2015), страница 3

Радиоприем­ник усиливает слабые отраженные целью и принятые антенной сигналы.Поскольку эти сигналы приходят в смеси с шумами и помехами, то ихвыделение осуществляется с помощью согласованных фильтров сосре­доточенной селекции и цифровых фильтров. Обычно процессор сигна­лов (приемник) выдает электрические сигналы в цифровом коде. Даль­нейшая обработка сигналов выполняется в процессоре данных по зало­женным в него программам алгоритмов обработки. Рабочие частоты ивременные интервалы в РЛС задаются с помощью синтезаторасинхронизатора.

Устройство отображения информации выполняетсяобычно на индикаторе с электронно-лучевой трубкой или на дисплеепроцессора.Число одновременно обнаруживаемых и сопровождаемых целейопределяется быстродействием систем обработки информации - выход­ного устройства, в качестве которого обычно используется цифровойпрд $Синтезатор £ 3Процессор^данныхФАРУОИПроцессор сигналов(Прм)Рис. 1.4. Построение современной импульсной РЛС13процессор. На рис.

1.5 изображен диспетчерский пункт регулированиявоздушного движения в зоне аэропорта.Типичное изображение на экране индикатора кругового обзораРЛС УВД показано на рис. 1.6, а. Здесь можно различить светящиесярадиальные и круговые метки. В центре экрана «находится» РЛС.Яркие точки - отметки целей. По радиусу можно отсчитать даль­ность, а по углу поворота радиуса, проходящего через отметку цели, от­носительно вертикали, проходящей через центр экрана, можно измеритьпеленг цели.К каждой отметке на экране «прикреплен» формуляр, который со­держит необходимую информацию о бортовом номере, высоте, дально­сти и азимуте самолета (рис.

1.6, б). Для лучшей различимости на ри­сунке проведено инвертирование изображения.Рис. 1.5. Диспетчерский пункт УВДРис. 1.6. Вид экрана РЛС управления воздушным движением: а общий видэкрана; б - укрупненное изображение фрагмента экрана с формуляром141.3. Физические основырадиолокационных измеренийИнформативный параметр сигналаИнформация о геометрических элементах W, характеризующихположение и элементы движения объекта (цели), содержится в парамет­рах радиосигнала. Такой параметр называется информативным.

В об­щем случае электромагнитное поле в точке приема является одновре­менно функцией времени и координат пространства. Поэтому информа­тивными параметрами у радиолокационного сигнала могут быть времяприхода, частота, начальная фаза, амплитуда, а также направление при­хода сигнала (два угла в пространстве) и параметры поляризации поля.Поиск сигнала производится по его информативному параметру.При этом приходится поочередно просматривать все значения этого па­раметра или одновременно наблюдать их.

Устройства поиска, основан­ные на первом методе (устройства последовательного поиска), более про­сты в реализации, но требуют времени на просмотр всех возможных зна­чений параметра. Устройства, основанные на втором методе (устройствапараллельного поиска), способны обнаруживать сигнал за меньшее вре­мя, однако оказываются технически более сложными.Обнаружение сигнала по информативному параметру при поискеэквивалентно грубой оценке (измерению) этого параметра и элементаW. Эта информация используется при последующем измерении W.Реальная среда не является однородной и обладает определеннымкоэффициентом преломления п.

В такой среде скорость распростране­ния радиоволн v = с/л, где с - скорость радиоволн в вакууме (скоростьсвета). Неоднородность среды, в которой распространяются радиовол­ны, приводит к тому, что скорость их распространения в реальных ус­ловиях не остается постоянной, а траектория радиоволн не совпадает скратчайшим расстоянием (прямой) между точками излучения и приемаколебаний.

Поэтому в точных РЛУ необходим учет влияния среды рас­пространения на точность определения W. В приближенных расчетахвлиянием п пренебрегают и считают v = с = 3 1 08 м/с.Дальность до цели в РЛС измеряют по времени запаздывания при­нятого сигнала относительно известного времени его излучения. На­пример, в РЛС время запаздывания отраженного сигнала относительноизлучаемого (зондирующего сигнала) tR = 2R/c, где R - дальность до це­ли; с - скорость распространения радиоволн.Скорость объекта обычно определяют по доплеровскому сдвигунесущей частоты сигнала f 0. В радиолокационных измерителях ради­альной скорости, например, доплеровский сдвиг частоты Fa связан с ра­диальной скоростью движения объекта vr соотношением15где A# - длина волны излучаемого сигнала; vr - радиальная скорость от­носительного движения цели.Угловые координаты можно измерять, используя направленныесвойства антенны.

Например, при обзоре пространства узким лучом ан­тенны угловое положение объекта относительно направления, принято­го за опорное, можно определить в момент достижения амплитудойпринятого сигнала. Используют и другие методы определения угловыхкоординат.Одной из основных задач при обнаружении сигналов и измеренииих информативных параметров является разрешение сигналов, осущест­вляемое РЛУ, способным обнаруживать и раздельно измерять мало от­личающиеся информативные параметры, соответствующие мало отли­чающимся элементам W, характеризующим положение и параметрыдвижения объектов (целей).

В радиолокации обычно говорят о разреше­нии целей, незначительно обличающихся по дальности, угловым коор­динатам или скорости. Способность РЛУ разрешать сигналы (цели) оп­ределяется типом используемого сигнала, шириной диаграммы направ­ленности антенны, а также способом обработки сигнала и видом приня­того в системе представления информации об объекте (цели).В некоторых случаях по принятому сигналу требуется решить за­дачу распознавания объекта (цели). В радиолокации применяют ана­лиз тонкой структуры принятого сигнала или анализ спектра отражен­ного сигнала. И тот, и другой зависят от конфигурации и размеров от­ражающего объекта.1.4. Методы определения координат в РЛССистемы координатМестоположение объекта (цели) характеризуется положением цен­тра объекта (центра масс цели) в некоторой опорной системе координат.При радиолокационном определении местоположения наиболее частоприменяют местную сферическую систему координат, начало которойнаходится в точке размещения антенны РЛС.

В наземной РЛС одна изосей координатной системы совпадает с северным направлением мери­диана, проходящего через позицию антенны РЛС, поэтому местоположе­ние цели находится по результатам измерения наклонной дальности R ,азимута а и угла места (рис 1.7, а). При этом система координат не­подвижна относительно земной поверхности. Если РЛС располагаетсяна летательном аппарате и ось X координатной системы совмещается спродольной осью ЛА, а ось Z - с направлением правого крыла (рис.16Рис.

1.7. Местные сферические системы координат:а - РЛС на поверхности Земли; б - РЛС на борту ЛА1.7, б), то для определения местоположения цели измеряют наклоннуюдальность R, курсовой угол - азимут цели а и угол места Д Такая свя­занная с ЛА система координат перемещается относительно земной по­верхности со скоростью, равной скорости полета ЛА, и поворачиваетсяотносительно Земли при его эволюциях.При определении местоположения применяют как местную сфе­рическую систему координат (рис.

1.7, а), так и глобальные системы.Местные системы координат используют при дальностях R, не превы­шающих несколько сотен километров (в зоне прямой видимости), а гло­бальные - при большой дальности. В глобальной, например геоцентри­ческой, системе координат местоположение объекта определяется в ко­ординатах: широта (fa, представляющая собой угол между плоскостьюэкватора и направлением от объекта к центру Земли (различают север­ную и южную широты), и долгота Яг, представляющая собой угол меж­ду плоскостями Гринвичского меридиана и местного меридиана, прохо­дящего через проекцию объекта на земную поверхность.Методы определения местоположения объектовВ радиолокации для определения местоположения цели (объекта)чаще всего применяют позиционный метод, основанный на использова­нии поверхностей или линий положения для определения места объектав пространстве или на поверхности Земли.

Поверхность положенияпредставляет собой геометрическое место точек в пространстве, отве­чающих условию постоянства параметра W (дальности, угла и т.п.). Ме­стоположение ЛА в пространстве находится как точка пересечения трехповерхностей положения. Пересечение двух поверхностей положения,соответствующих элементам W\ и W3, дает линию положения (ЛП), ко­торая является геометрическим местом точек с постоянными значения­ми элементов W\ и W3. На плоскости достаточно двух линий положениясо значениями элементов W\ и W2, которые измеряются двумя РЛУ.17Рис. 1.8.