Введение

В годы второй мировой войны для защиты от авиационных налетов на Великобританию, а также для обнаружения подводных лодок в надводном положении, или других малозаметных объектов были разработаны первые радары. Это стало возможным благодаря изобретению ламповых усилителей.

В стране начались интенсивные разработки собственных радиолокационных станций для кораблей, самолетов и наземных пунктов наблюдения. Радиолокаторы позволяли своевременно обнаружить вражеские самолеты и заменили звуковые обнаружители.

В страны слово "радиолокация" получило широкое распространение в пятидесятые годы. В после военное время радиолокация стала оформляться в строгую научную дисциплину. Быстро развивалась промышленность, готовились квалифицированные кадры. Отечественные ученые в условиях холодной войны самостоятельно добились значительных успехов, обогнав другие страны, обеспечили поступление на вооружение современной радиолокационной и радионавигационной техники, повысив тем самым её боеготовность и боеспособность.

Появилось многочисленное семейство радиолокационной техники, и в гражданских областях народного хозяйства. Такая аппаратура расширяла возможности человека по контролю за окружающей средой и объектами в ней. Сегодня нельзя представить себе деятельность человека в море, в воздухе и космосе без радиолокационной и радионавигационной аппаратуры. Кроме задач обнаружения радиолокационная техника решала и задачи навигации. Поэтому в этой дисциплине радиолокация и радионавигация рассматриваются совместно, хотя у каждого из этих направлений есть и существенные отличия, о них и других характеристиках говорится в этом учебном пособии.

Данное учебное пособие позволяет получить представление о методах и аппаратуре получения радиолокационной и радионавигационной информации, а также содержит рекомендации по их проектированию и эксплуатации. Рассматриваются методы измерения координат и определения местоположения объектов. Излагаются основы статистической теории радиолокации и радионавигации; рассматриваются вопросы обнаружения сигналов и оценивания их параметры на фоне шумов и помех различного вида, обнаружение и оценивания сигналов, разрешения и распознавания сигналов, преодоления априорной неопределенности в задачах обработки сигналов, обнаружения и оценивания параметров траекторий. В работе использованы результаты научных исследований авторов. Работа может быть полезна специалистам в области радиолокации и радионавигации.

Глава 1. Основы радиоэлектронных технологий

1.1. Общая модель радиотехнической системы

Терминами «радиотехнические» или «радиоэлектронные» обычно подчеркивают специфику тех информационных систем, в которых функции переносчиков сообщений между пространственно разнесенными пунктами выполняют электромагнитные волны радиодиапазона. В общем виде структурная схема любой радиотехнической системы (РТС) имеет вид, показанный на рис. 1.1

Рис. 1.1. Структурная схема РТС

Отправитель, в распоряжении которого имеется информация от первичного источника, «закодированная» в значениях конкретных физических величин (например, уровня и высоты звука в радиовещании, интенсивности и цвета элемента изображения в телевидении и др.), с помощью преобразо­вателя информация - волна взаимно однозначно отображает сообщение первичного источника в значения параметров (интенсивности, частоты, фазы и т. п.) радиоволн, посылаемых в канал распространения. Названное преобразование может быть продуктом осознанных действий отправителя, как, например, в системах передачи информации, в частности в вещании, и тогда роль преобразователя сообщение—волна отводится передающему устройству, включающему в себя модулятор и передатчик. Возможен, однако, и такой вариант, когда сообщение «управляет» параметрами радиоволн независимо от воли отправителя, так происходит, например, в радиолокации, где координаты лоцируемой цели автоматически преобразуются во время запаздывания и направление прихода отраженных от нее радиоволн. Взаимно однозначная связь параметров волны с передаваемым сообщением позволяет на приемной стороне применить обратное преобразование волна - информация, придав принятой информации ту конкретную форму, которая требуется получателю. Обычный набор элементов, из которых состоит преобразователь волна – информация: антенная система, приемник, демодулятор и др.

Наряду с радиоволнами, несущими полезную информа­цию, РТС воздействуют и помехи различной природы. Существуют виды помех, искажающих передаваемые электромагнитные колебания уже в канале распространения. К числу таковых относятся атмосферные, обусловленные грозовыми разря­дами и изменчивостью физических свойств атмосферы; индустриальные, связанные с эксплуатацией электроустановок различного назначения; межсистемные, создаваемые посторонними радиосредствами и неизбежные вследствие тесноты в частотном диапазоне; преднамеренные, умышленно излучаемые объектами, противодействующими той или иной РТС. Кроме того, помехи возникают на приёмной и передающей сторонах, так как процессу преобразования волны в сообщение всегда сопутствуют шумы антенно-фидерного тракта и внутренние шумы аппаратуры.

Диалектика прогресса радиоэлектроники такова, что, сколь бы внушительными ни выглядели успехи в нейтрализации помех путем непосредственного воздействия на их источники (разработка новых образцов малошумящей приемоусилительной техники, совершенствование меро­приятий по регламентации радиосвязи и электромагнитной совместимости и пр.), требования к качеству передачи и извлечения информации в РТС растут опережающими темпами. К тому же источники ряда помех, например атмосферных, вообще неподвластны ни создателям РТС, ни регламентирующим органам. Поэтому первоочередной заботой разработчика любой РТС является достижение необходимой помехоустойчивости, т. е. достаточного им­мунитета в отношении тех или иных помех. Важнейшие количественные показатели помехоустойчивости будут изу­чаться в последующих главах.