Бакулев П.А. Радиолокационные системы (2015), страница 6

Возникает необходимость синхронизации ра­боты позиций (в том числе и при обзоре пространства) и организациилиний передачи данных. Возрастает и сложность обработки информа­ции из-за большого ее объема. Однако, несмотря на указанные недос­татки, МПРЛС получили широкое распространение в практике радио­локации. В зависимости от задачи, решаемой в процессе обработки ин­формации в МПРЛС, различают первичный, вторичный и третичныйвиды обработки.Первичная обработка заключается в обнаружении сигнала цели иизмерении ее координат с соответствующими качеством или погрешно­стями.

Вторичная обработка предусматривает определение параметровтраектории каждой цели по сигналам одной или ряда позиций МПРЛС,включая операции отождествления отметок целей. При третичной об­работке объединяются параметры траекторий целей, полученных раз­личными приемными устройствами МПРЛС с отождествлением траек­торий.Виды многопозиционных РЛСВ зависимости от использования на разнесенных в пространствепозициях фазовой информации, содержащейся в отраженных от целисигналах, различают МПРЛС пространственно-когерентные, с крат­ковременной пространственной когерентностью и пространственно­некогерентные.Пространственная когерентность - способность сохранять жест­кую связь фаз высокочастотных сигналов на разнесенных позициях.Степень пространственной когерентности зависит от длины воины сиг­нала, величины баз МПРЛС и размеров цели, а также от неоднородно­стей параметров трасс распространения радиоволн.Если цель можно считать точечной, то фазовый фронт волны име­ет форму сферы, а принимаемые на разнесенных позициях сигналы же­стко связаны по фазе и когерентны.

При протяженных целях фазовыйфронт формируется в процессе интерференции электромагнитных волнот локальных центров отражения («блестящих» точек) цели. Большаяпротяженность цели приводит к флуктуациям фазового фронта, которыемогут нарушить пространственную когерентность (корреляцию) сигна­лов, принятых на разнесенных позициях.30При однородной среде распространения и малой базе (Б—>0) сиг­налы на входе приемных устройств идентичны и когерентны. С увели­чением базы сигналы начинают различаться в основном из-за многоле­песткового характера диаграммы обратного рассеяния цели. При неко­тором размере базы Б! = /?Я/4/ц, где R - дальность до цели; /ц - наиболь­ший размер цели, приемные позиции принимают отраженные от целисигналы по разным лепесткам ДОР. Эти сигналы независимы и некоррелированы.Пространственно-когерентные РЛС извлекают всю информацию,содержащуюся в пространственной структуре поля радиоволн, вплотьдо фазовых соотношений.

В этих РЛС фазовые набеги в каналах приемаи обработки сигналов различных пространственных позиций одинаковыв интервалах времени, намного превышающих длительность сигнала(истинно когерентные системы). Поэтому аппаратура позиций синхро­низируется во времени, а также по частоте и фазе высокочастотных ко­лебаний. Разнесенные позиции образуют специфически расположеннуюфазированную антенную решетку (ФАР).Системы с кратковременной пространственной когерентностьюимеют постоянство фазовых соотношений в трактах аппаратуры пози­ций в пределах длительности используемого сигнала (псевдокогерентные системы). При этом можно извлекать информацию о доплеровскихчастотах по изменению фаз в пределах длительности сигнала, но нельзяосуществлять фазовую пеленгацию, поскольку принимаемые на пози­циях сигналы некогерентны в один и тот же момент времени.

Аппара­тура позиций синхронизируется по времени и частоте, но не по фазе.Пространственно-некогерентные РЛС обрабатывают сигналы по­сле их детектирования, но до объединения в пункте обработки инфор­мации МПРЛС. Здесь не требуется синхронизация аппаратуры позицийпо частоте и фазе. Нужно отметить, что пространственная некогерентность не противоречит временной когерентности сигналов, поступаю­щих в аппаратуру каждой позиции. Поэтому на каждой позиции можноизмерять радиальную составляющую скорости по доплеровскому сдви­гу частоты.Виды объединения информации в МПРЛСВ пункте обработки информации возможно объединение коге­рентных сигналов (когерентное объединение), видеосигналов, обнару­женных отметок и единичных замеров (результатов однократного изме­рения параметров сигнала или элементов W), а также объединение тра­екторий.Когерентное объединение - наивысший уровень объединения ин­формации.

Радиочастотные сигналы от позиций МПРЛС поступают нацентральный пункт обработки информации, где выполняются все опе­31рации обнаружения, отождествления и определения параметров движе­ния цели и ее местоположения. Система, в которой осуществляется ко­герентное объединение сигналов, обладает наибольшими возможностя­ми, так как в ней можно использовать пространственную когерентностьсигналов, при которой отсутствуют случайные изменения разности фазсигналов, принимаемых на позициях МПРЛС.

Такая система отличаетсянаибольшей простотой аппаратуры приемных позиций, однако услож­няется ПОИ и требуются широкополосные линии передачи сигналов свысокой пропускной способностью.Объединение траекторий - низший уровень объединения инфор­мации.

С позиций сигналы поступают после вторичной обработки и от­браковки ложных отметок целей, поэтому большинство вычислитель­ных операций выполняется на позициях МПРЛС, аппаратура которыхнаиболее сложна. Аппаратура центра обработки информации упрощает­ся, и линии связи работают в наиболее легких условиях.Таким образом, чем выше уровень объединения информации, т.е.чем меньше информации теряется на приемных позициях до совместнойобработки, тем выше энергетические и информационные возможностиМПРЛС, но тем сложнее аппаратура центрального пункта обработки ивыше требования к пропускной способности линий передачи информации.2.3. Отражающие свойства целейПадающие на объект радиоволны возбуждают на его поверхностив соответствии с граничными условиями токи проводимости или сме­щения, которые зависят от материала, формы и размеров объекта.

Этитоки, в свою очередь, вызывают вторичное излучение или рассеяние ра­диоволн. Проще всего иллюстрировать процесс вторичного излучениярадиоволн на примере облучения металлической сферы при изменяю­щемся отношении радиуса сферы к длине волны г!Х (рис. 2.7).к мощности рассеяния Р0(при г/Л » 1)от отношения радиуса сферы г к длине волны Л32Здесь видны три характерные области (зоны):1 - зона дифракции, или зона Рэлея, когда г!А « 1, при этом зна­чение отношения Ррас/Ро невелико и монотонно изменяется;2 - зона резонансного рассеяния, когда г « Я, при этом Р?гс1Р^ мо­жет принимать различные значения (т.е. сильно зависит от r/Я), по­скольку цель в данном случае ведет себя как объемный резонатор;3 - зона отражения, когда г / А » 1 и Р рас/Л )= const.Надо отметить, что перечисленные характерные области возника­ют при отражении сигналов от всех объектов правильной формы.

В ра­диолокации стараются использовать зону отражения и при реальныхразмерах целей /ц (летательные аппараты и транспортные средства)применяют радиоволны длиной, меньшей 10 м (см. прил. 2).Для активного вида радиолокации при использовании антенны,излучающей радиоволны равномерно в пределах 360°, распределениеизлучаемой энергии по углу (угловая интенсивность излучения) равнауРМВт 'Ал |_стер.При направлении главного лепестка ДНА на цель угловая интен­сивность излучения в направлении цели увеличивается в соответствии снаправленными свойствами антенны, характеризуемыми коэффициен­том направленного действия или коэффициентом усиления антенны, т.е.повышается в G раз.

Более корректное соотношение дается алгоритмом,учитывающим форму ДНА / ( а , /?)P f i J 2(a ,P HАлуВтстер.Тогда плотность потока энергии (плотность мощности) на поверх­ности сферы радиусом R в окрестности цели (точка М)П - Р1П\С\ Г~ВтAnR 2 |_стер. •м 2’где Р\ - пиковая (импульсная) мощность передатчика; rj\ - КПД фидер­ного тракта, соединяющего передатчик с антенной; G \= k D \- коэффици­ент усиления передающей антенны по мощности; D\ - коэффициент наПиправленного действия антенны; к - КПД антенны; Dx= ——= —— = ——п„1 1нн-^1ннкоэффициент направленного действия.