Общие сведения о радиолокации

Радиолокационные цели: аэродинамические, баллистические и космические, наземные и наводные, природного происхождения. Процесс получения радиолокационной информации. Диаграмма переизлучения самолета. Эксплуатационная надежность радиолокационной станции.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Реферат

Общие сведения о радиолокации

Радиолокация - отрасль радиоэлектроники, обеспечивающая получение сведений об объектах за счет приема и анализа радиоволн.

Объекты радиолокации, т.е. физические тела, сведения о которых представляют практический интерес, называются радиолокационными целями. В зависимости от области применения радиолокационные цели могут быть :

- аэродинамическими (самолеты, вертолеты, крылатые ракеты)

-баллистические и космические (боеголовки, спутники)

- наземные и надводные (автомобили, корабли)

- природного происхождения (планеты, молнии, облака, дождь, естественные ориентиры на местности и т.д.)

Совокупность сведений о целях, получаемых средствами радиолокации, Называют радиолокационной информацией. Технические средств получения Радиолокационной информации называют радиолокационными станциями (РЛС) или радиолокаторами.

Таким образом, РЛС составляют важный подкласс радиотехнических систем, являясь радиосистемами извлечения информации и относятся к широкому классу информационных радиосистем.

Процесс получения радиолокационной информации, во многих случаях единый, часто делят на следующие этапы :

-обнаружение целей

- измерение координат и параметров движения

- разрешение целей

Обнаружение состоит в принятии решения о наличии или отсутствии цели в каждом временном участке пространства с минимально допустимыми вероятностями ошибочных решений.

Измерение сводится к выработке оценок координат и параметров движения цели с минимально допустимыми погрешностями. При использовании сферической системы координат обычно измеряют дальность до цели, а также ее азимут и угол места.В качестве параметров движения цели могут Вводиться производные координат, либо другие параметры траектории движения. (рис.)

Рис.1 Сферические координаты цели

Разрешение состоит в выполнении задач обнаружения и измерения параметров произвольной цели при наличии других, кроме выбранной для наблюдения. В соответствии с характером движения цели различают разрешение целей по дальности, угловым координатам и скорости. Разрешающую способность по координатам характеризуют элементарным объемом (рис.)

Рис.2.Разрешаемый объем радиолокатора

Размеры последнего по дальности Дr, в азимутальной плоскости ,в угломестной устанавливаются так, что наличие цели в соседнем объеме не ухудшает показатели качества обнаружения и измерения параметров цели, которая расположена в центре выделенного объема. Выделенный таким образом элементарный объем называют разрешаемым объемом (при импульсном облучении цели - импульсным объемом).

Распознавание - заключается в установлении принадлежности разрешаемой цели к определенному классу. В одних случаях необходимо установить принадлежность " свой-чужой " c помощью запросно-ответных

Устройств радиолокационного распознавания, в другом, например, распознать боеголовку баллистической ракеты на фоне ее корпуса, ложных

Целей или определить характер искусственного спутника Земли или тип летательного аппарата.

Скоротечность и сложность радиолокационной обстановки требуют, как Правило, высокого темпа выдачи данных, образующих потоки с большим объемом информации. Поэтому каждая из задач: обнаружение, измерение, разрешение и распознавание для любого конечного объема пространства должно решаться за ограниченное время.

Радиолокационные системы в зависимости от происхождения принимаемого Радиосигнала подразделяют на активные и пассивные. В активных системах Информация выделяется из радиосигналов, полученных в результате облучения объекта зондирующим электромагнитным колебанием - зондирующим сигналом и приема отраженной от объекта энергии. Поэтому Активная радиосистема состоит из радиопередающего устройства (передатчика), передающей и приемной антенны и радиоприемного устройства (приемника). Наличие двух антенн у активной радиосистемы не обязательно. Можно ограничиться и одной антенной, если обеспечить необходимую развязку приемного и передающего каналов. Наиболее просто это решается при импульсном зондирующем сигнале с помощью антенного переключателя.

В пассивной радиосистеме извлечение информации осуществляется без облучения объекта электромагнитными колебаниями. Объект сам является источником излучения. Поэтому пассивная система состоит из приемной антенны и радиоприемного устройства. В зависимости от расположения радиопередающего и радиоприемного устройства в пространстве РЛС подразделяются на однопозиционные (совмещенные), когда передатчик и

Приемник расположены в одном пункте, и разнесенные (бистатические), Когда передатчик и приемник расположены в двух пунктах, достаточно удаленных друг от друга.

Отдельный класс радиосистем составляют многопозиционные радиолокационные системы, состоящие из нескольких в пространстве приемных и передающих или приемопередающих позиций, в которых осуществляется совместная обработка радиолокационной информации.

Рис.3.Пассивная радиолокационная система

Рис.4.Активная радиолокационная система

Характеристики радиолокационных целей

Основными характеристиками объектов, рассматриваемых в качестве радиолокационных целей, являются: отражающая способность, определяющая способность цели переизлучать большую или меньшую долю падающей на нее электромагнитной энергии

- закон распределения и спектр флуктуаций амплитуды (мощности) отраженного сигнала

-закон распределения и спектр флуктуаций фазового фронта отраженного сигнала

- особенности траектории движения.

Отражающие свойства цели наряду с другими параметрами РЛС определяют ее дальность действия. Отражающие свойства зависят от размеров цели, материала, из которого она выполнена, конфигурации, длины волны РЛС и направления облучения. Практическая невозможность точного учета всех перечисленных факторов привела к необходимости введения специальной расчетной величины - эффективной отражающей площади цели.

Эффективная отражающая площадь цели -это такая фиктивная поверхность, являющаяся изотропным и не поглощающим энергию переизлучателем, которая будучи помещена в точку расположения цели, создает у антенны РЛС такую же плотность потока мощности отраженного сигнала, как и реальная цель.

Диаграмма реальных целей существенно неравномерна в силу сложной конфигурации, поэтому всякое случайное или регулярное изменение их ракурса облучения со стороны РЛС приводит к флуктуациям мощности отраженного сигнала у антенны РЛС



Рис.5.Диаграмма переизлучения самолета при=10 см(а) и =3м (б)

Радиолокационные цели можно разделить на элементарные и сложные.

Эффективная поверхность элементарных целей может быть определена аналитически (металлический шар, пластина, вибратор, уголковый отражатель).

Для сложных целей эффективная отражающая площадь может быть определена только экспериментальным путем. К сложным целям относится большинство реальных целей. Сложные цели в свою очередь могут быть разделены на точечные и распределенные.

Точечными целями называют такие цели, линейные размеры которых значительно меньше элементов разрешения РЛС по дальности и угловым координатам, а разность радиальных скоростей их крайних точек много

Меньше элемента разрешения по скорости. Эффективная отражающая поверхность точечных целей определяется экспериментально.

Если - наибольший размер цели, а ,

- разрешающие способности РЛС соответственно по дальности, угловым координатам и скорости, то должны выполняться соотношения :

- где - линейная разрешающая способность по угловой координате.

Указанные соотношения позволяют сформулировать важную особенность точечных целей :

- точечными целями следует считать такие, которые практически не увеличивают длительность отраженного сигнала и не изменяют его спектр по сравнению с сигналом, отраженным от цели в виде геометрической точки.

Распределенными целями называют такие, для которых указанные соотношения не выполняются. Распределенные цели могут быть поверхностными (земная поверхность) и объемными (облака пассивных отражателей, гидрометеоры). Для распределенных целей экспериментально определяется средняя удельная эффективная отражающая поверхность

Эта величина характеризует отражающие свойства единицы площади или Объема. Полная величина находится из соотношений :

- для поверхностной цели

- для объемной цели

-где - размеры элементов разрешения РЛС соответственно по площади и объему.

В общем случае довольно трудно точно определить удельную эффективную отражающую площадь земной поверхности вследствие сложности рельефа, различия в структуре и многих других факторов, влияющих на характер отражения радиоволн. Основные факторы, которые влияют на величину отраженного сигнала: неровность рельефа, значение углов падения облучающей волны, комплексная диэлектрическая постоянная отражающей поверхности, несущая частота РЛС. Значения приводятся в справочниках по радиолокации.

В таблице приведен пример ЭПР различных точечных целей.

Тактические данные и техни...