- •Министерство образования и науки Российской Федерации
- •Конспект лекций по курсу «морская радиолокация»
- •Введение в морскую радиолокацию
- •Историческая справка
- •Основные термины и определения
- •Классификация морских рлс
- •Основные задачи радиолокации
- •2. Влияние морских условий на работу радиолокатора
- •2.1.Основное уравнение радиолокации для морских условий
- •2.2. Зона видимости рлс над морской поверхностью
- •2.3. Приповерхностный волновод
- •3. Описание морской поверхности
- •3.1. Характеристики морского волнения
- •3.2.Двумерный спектр морского волнения
- •3.3.Факторизация двумерного спектра морского волнения в виде произведения одномерных спектров
- •4. Отражения от морской поверхности
- •4.1.Удельная эпр морской поверхности
- •4.2.Описание отраженного морем сигнала на основе функции рассеяния.
- •5. Зондирующие сигналы морских рлс
- •5.1. Требования к зондирующим сигналам морских рлс и их классификация
- •Основные тенденции развития зондирующих сигналов
- •6.Избранные вопросы теории обнаружения и оценивания параметров сигналов
- •6.1. Постановка классической задачи обнаружения сигнала
- •7. Реализация корреляционного (согласованного) приема
- •7.1. Корреляционный приемник (коррелятор)
- •7.2. Согласованная фильтрация
- •8. Функция неопределенности и ее связь с выходом коррелятора и согласованного фильтра
- •8.1. Функция неопределенности
- •8.2.Связь фн с выходом согласованного фильтра и коррелятора.
- •8.3. Свойства фн
- •8.4. Взаимная фн (вфн).
- •11. Основные определения и модели пространственно-временных сигналов
- •12. Спектральнаятрактовказадачиоптимальнойобработкисигналов
- •13. Обзор параметрических методов обработки сигналов
- •14. Авторегрессионная обработка сигналов
- •15. Показатели качества параметрических методов обработки сигналов.
- •15.1. Рабочие статистики обнаружения и оценивания (на примере ар методов)
- •15.2. Характеристики обнаружения ар алгоритма.
- •15.3. Характеристики точности ар алгоритма.
- •16.Основы траекторной обработки радиолокационной информации
- •17. Расчет зоны видимости рлс в свободном пространстве
- •17.1. Расчет зоны видимости рлс в свободном пространстве.
- •17.2.Расчет зоны видимости рлс с учетом подстилающей поверхности
- •18. Совместная обработка радиолокационной информации
Классификация морских рлс
В морской радиолокации используется достаточно широкий диапазон радиоволн. В связи с этим первым классификационным признаком является используемая длина радиоволны λ или несущая частота f0 зондирующего сигнала. Различают РЛС миллиметрового (λ=8 мм), сантиметрового (λ=3 см и λ=10 см), дециметрового (λ=35 см), метрового (λ=1…5 м) и декаметрового (λ=10…60 м) диапазонов радиоволн. Выбор конкретной длины волны определяется физическими (радиопрозрачность атмосферы над морской поверхностью в условиях повышенной влажности и метеоосадков, условия загоризонтного распространения, максимизация эффективной площади рассеяния объекта) или организационно-техническими (национальное и международное распределение радиочастотного ресурса между пользователями, требуемые тактико-технические характеристики РЛС) причинами.
Другим классификационным признаком морских РЛС является носитель или место их расположения. Различают береговые, корабельные или судовые, авиационные и спутниковые РЛС. Близким к этому признаку является классификация морских РЛС на стационарные, мобильные и передислоцируемые. Последние две группы отличаются тем, что мобильные РЛС могут работать в процессе движения носителя, а передислоцируемые нет.
Различают РЛС по методам обзора пространства (РЛС кругового или секторного обзора, двухкоординатные или трехкоординатные РЛС) и по функциональному назначению (дальнего или ближнего обнаружения, навигационные и метео- РЛС, РЛС для швартовки кораблей и посадки летающих лодок, РЛС управления движением судов, РЛС целенаведения и управления оружием).
Важным структурно-технологическим признаком, влияющим на потенциальные и функциональные возможности РЛС, является когерентность обработки принимаемых сигналов. Различают РЛС с полностью когерентными излучением и приёмом сигналов, РЛС с искусственной когерентностью и некогерентные РЛС. Последние наиболее просты и дёшевы в производстве и эксплуатации, но, как правило, обладают низкими потенциальными характеристиками и ограниченными функциональными возможностями. Полностью когерентные РЛС позволяют получать наиболее качественную информацию об объектах, однако обеспечение взаимной когерентности передатчика и приёмника ведёт к более высоким технологическим требованиям к аппаратуре. Искусственная когерентность, достигаемая за счёт запоминания и хранения в приёмнике относительных фазовых соотношений излучаемого сигнала некогерентного передатчика, часто обеспечивает приемлемый компромисс между стоимостью и эффективностью технических решений.
Когерентный режим позволяет измерять радиальную скорость движения объектов Vр за счёт эффекта доплеровского смещения частоты отражённого сигнала fд=2Vр/λ. Такие РЛС называют когерентно-доплеровскими, в них, как правило, реализуется режим селекции движущихся целей (СДЦ), позволяющий выделять сигналы от движущихся объектов на фоне отражений от земной и морской поверхностей [1].
Современные радиолокационные средства классифицируют по типу зондирующего сигнала. Различают станции с простыми импульсными или сложномодулированными сигналами. Сложномодулированными или сложными называют сигналы, у которых модулируется сразу два или более параметров (амплитуда, фаза, частота, поляризация). Сложномодулированные сигналы характеризуются базой В, определяемой произведением эффективной длительности сигнала Тэфф (длительность энергетически эквивалентного прямоугольного импульса) на эффективную ширину его спектра Fэфф(ширина энергетически эквивалентного прямоугольного спектра): В=ТэффFэфф. По величине базы сигналы условно делят на сигналы с малой базой (В<10), сигналы со средней базой(10≤В≤100), и сигналы с большой базой (В>100).
В последнее время большое распространение получили РЛС со сверхширокополосными сигналами, формируемые с помощью последовательностей сверхкоротких видеоимпульсов (импульсов без несущей). Такие РЛС обладают высокой разрешающей способностью и точностью, однако излучение таких сигналов требует применения сверхширокополосных антенн, что является сложной технологической задачей.
Еще одним классификационным признаком является количество приемных и передающих позиций РЛС. Различают моностатические, бистатические или двухпозиционные и многопозиционные РЛС, причем не обязательно в каждой позиции должен присутствовать передатчик. Часто используется режим работы единственного передатчика, обеспечивающего работу всех разнесенных приемников. Удаление передатчика от приемных позиций (например, размещение передатчика на спутнике или на берегу, а приемников – на отдельных кораблях) резко повышает скрытность носителя приемника РЛС и его живучесть в боевых условиях.
Развитие технологий и производительности устройств передачи и обработки информации привело к созданию принципиально новых радиолокационных средств и технологий – разнесенных радиолокационных сетей и многодиапазонных комплексов, формируемых на основе разнородных автономных радиолокаторов, интегрированных с радиотехническими системами связи (приема и передачи радиолокационных данных) и навигации (точного позиционирования и координатно-временной привязки). Объединение и совместная обработка информации от разнесенных в пространстве (разнородных или однотипных) РЛС качественно улучшает характеристики и параметры каждой станции. На этих принципах строятся современные системы береговой проводки судов, противовоздушная оборона корабельных соединений, системы экологического и специального мониторинга и охраны морских рубежей.
Важным преимуществом радиолокационных сетевых технологий является возможность передавать другим абонентам (участникам) сети собственные координаты, параметры движения и характеристику носителя РЛС, что существенно повышает надежность контроля внешней обстановки и в целом безопасность мореплавания.
