14. Принципи роботи рлс та визначення параметрів об’єкту

Принцип определения координат с помощью импульсной РЛС показан на рисунке 9.1. РЛС периодически посылает, через перемещающуюся (сканирующую) параболическую (узко направленную) антенну, зондирующие импульсы в пространство.

Если антенна направлена на объект (цель), то на входе приемника, подключаемого к антенне в промежутке между зондирующими импульсами, появляется отраженный сигнал.

Дальность до цели определяется по формуле:

D = c t_з / 2 , (9.1)

где с - скорость света в атмосфере = 298000 км/с, t_з - время прохождения импульса до цели и обратно (время задержки отраженного импульса относительно зондирующего).

Использование антенны с узко направленным лучом позволят определить азимут  (угол направления на цель в горизонтальной плоскости относительно направления меридиана на север) и угол места  (угол направления на цель относительно горизонта).

Высота цели определяется по формуле: H=D sin  (рис.9.1).

Координаты цели на горизонтальной поверхности земли определяются по формулам: Х = D cos  sin ; Y = D cos  cos .

Задачи, выполняемые РЛС:

1. Определение координат D, H, X, Y, Z.

2. Определение параметров скорости V.

3. Распознавание цели по сигналам ответчика («свой- чужой») и по габаритам (идентификация).

Обычно РЛС входит в более сложные системы, такие как: управления зенитным огнем, наведения ракеты на цель , управления движением в аэропорту и т.п.

Рис. 9.1. Параметры определения координат цели

( D - дальность, H - высота цели, - азимут,  - угол места,

N - направление меридиана на север)

15. Сигнали та цілі в рлс

А) Определение дальности до цели.

Зондирующий и отраженный сигналы РЛС можно просмотреть на экране осциллографа. Вид сигналов после детектирования (видеосигналов) показан на рис. 9.2.

Рис. 9.2. Зондирующие (большие) и отраженный сигналы в РЛС

Зондирующие сигналы следуют с периодом Т_з, который называют также периодом следования импульсов Т_с. Этот период определяет максимально просматриваемую дальность (зону обзора), которую можно определить, пользуясь формулой 9.1. Время запаздывания отраженного сигнала относительно зондирующих импульсов t_з=_д определяет дальность до цели согласно формуле 9.1.

Б) Определение скорости цели.

Используется доплеровское смещение частоты, которое зависит от скорости движения цели по направлению к РЛС:

, (9.2)

где f_s - несущая частота радиосигнала, V_r - радиальная скорость цели, c - скорость света в атмосфере, _s - длина волны радиосигнала.

При приближении цели к РЛС доплеровское смещение положительно (частота принимаемого сигнала больше, чем у зондирующего). При удалении цели доплеровское смещение отрицательно.

Движение и повороты цели, а также измерение времени распространения сигнала в пространстве вызывают флуктуацию сигнала, как по амплитуде, так и по частоте.

Флуктуация - медленно меняющийся процесс по сравнению с f_S . Поэтому когерентность сигнала сохраняется. Есть РЛС, которые по флуктуациям определяют характер цели (идентификация цели).

Важной технической характеристикой РЛС является разрешающая способность – возможность раздельного наблюдения двух близко расположенных объектов или частот.

Разрешающая способность по дальности определяется длительностью зондирующего импульса _s:

D = c_s / 2 .

Это выражение определяет точность, с которой определяется дальность и координаты цели.

Разрешающая способность по угловым координатам зависит от ширины диаграммы направленности .

Разрешающая способность по скорости определяется разрешающей способностью по частоте, которая зависит от длительности наблюдения импульса. Чем больше длительность импульса, тем выше разрешение по частоте. Т.е. . разрешение по частоте (скорости, доплеровского смещения).

Используя формулу (9.2) и выражение для f_pc находим разрешающую способность по скорости и точность её определения:

V_r=f_pcc/2f_s =c/(2 f_s _s) .

Последнее выражение означает, что чем выше частота и больше длительность импульса, тем точнее измеряется скорость. Однако при увеличении длительности импульса теряется разрешающая способность по дальности.