2.2. Зона видимости рлс над морской поверхностью

Под зоной видимости РЛС понимают зависимость дальности обнаружения объекта с заданными значениями вероятностных характеристик D и F от угла визирования или высоты расположения объекта над поверхностью h_ц. Для непроводящей поверхности зона видимости определяется квадратом диаграммы направленности (ДН) антенны РЛС (рис 2.3, пунктирная кривая). Для хорошо проводящей гладкой морской поверхности в тех случаях, когда разность хода по двум траекториям на рис. 2.1 равна целому числу радиоволн δR=(R₂-R₁)=nλ, где n=0,1,2,…, за счет инверсии фазы при переотражении от моряна 180^о в диаграмме видимости будут наблюдаться глубокие провалы (сплошная линия на рис.2.3). При взволнованном море когерентная составляющая отражений (траектории 2 на рис.2.2.) ослабевает, поэтому интерференционные минимумы будут не такие глубокие и острые. Однако следует иметь в виду, что точечный отражатель (цель) превращается за счет множества антиподов в групповой, формирующий суммарный сигнал со случайными фазовыми соотношениями. В результате появляются флуктуации амплитуды совокупного отраженного сигнала, что снижает вероятность и, следовательно, дальность его обнаружения.

2.3. Приповерхностный волновод

При распространении сигналов над морской поверхностью их траектория определяется однородностью параметров приводного слоя атмосферы. Как правило, морская поверхность имеет температуру, отличающуюся от температуры воздуха. Воздух, соприкасаясь с морской поверхностью, изменяет свою температуру, поэтому с изменением высоты наблюдается некий температурный градиент. Аналогичным образом изменяется количество паров воды (влажность) в приводном атмосферном слое. Это приводит к высотной зависимости диэлектрической проницаемости воздуха ε и, как следствие, к зависимости коэффициента преломления радиоволн η от высоты. В результате прямолинейное распространение радиоволн возможно только при постоянном значении коэффициента преломленияη, когда его производная по высоте h равна нулю: (кривая 2 на рис. 2.4). При луч антенны загибается вверх (кривая 1 на рис. 2.4), при луч антенны загибается вниз (кривая 3 на рис. 2.4). Значение производной называют критическим, при котором кривизна луча соответствует кривизне земли. При возникает явление сверхрефракции за счет образования приповерхностного волновода (кривая 4 на рис. 2.4).

Явление сверхрефракции обеспечивает загоризонтное обнаружение надводных целей на больших дальностях, однако антенна РЛС должна находиться как можно ниже у поверхности воды. В тоже время, дальность до радиогоризонта при нормальной рефракции определяется высотой установки антенны: , а дальность видимости над горизонтом цели с высотой равна: . К сожалению, прогнозирование явления сверхрефракции на всей трассе распространения сигнала не всегда возможно. Тем более, этим явлением невозможно управлять.

2.4. Отражения от морской поверхности

Важнейшей особенностью, определяющей применение радиолокационных средств на море, является наличие отражений от морской поверхности. Практически при любом волнении часть энергии рассеянного морем сигнала поступает в антенну РЛС (рис.2.5). Если приемник РЛС (или его отдельный канал) настроен на просмотр определенной дальности с разрешающей способностью ΔR, отражения поступают, в основном, от участка моря, ограниченного размерами элемента разрешения по дальности и азимутальному углу (рис. 2.5).

При обнаружении целей отражения от моря являются пассивной помехой. Отражения носят случайный характер, а их статистические характеристики зависят от многих факторов. В первую очередь, на характеристики помехи от моря сказываются параметры морского волнения, а также характеристики и параметры РЛС, такие как высота установки антенны, ее направленные свойства по азимуту и углу места, включая уровень боковых лепестков, разрешение и боковые лепестки функции неопределенности по дальности и доплеровскому сдвигу частоты, поляризация, рабочая частота и методы обработки сигналов. Изучение характеристик отражений от моря позволяет синтезировать такие алгоритмы обработки сигналов, которые используют все возможные статистические отличия полезного и мешающего сигналов, что обеспечивает наилучшее обнаружение и измерение параметров полезного сигнала при воздействии помех от взволнованной морской поверхности. Зная характеристики отраженных морем сигналов при определенных условиях, можно оценивать потенциальную помехоустойчивость РЛС к пассивным помехам от морской поверхности и дальность обнаружения надводных и воздушных объектов заданного класса с требуемыми вероятностями правильного обнаружения и ложной тревоги.