Радиотехнические системы

41

также радиальноскоростными. По второму варианту они под- разделяются на амплитудные, частотные, временные (импуль- сные) и фазовые. Эти же варианты классификации распростра- няются на системы; например, дальномерно-угломерная, раз- ностно-дальномерная и т.д., или амплитудно-фазовая, фазовая, и т.д. Навигационные комплексы обычно классифицируются по методам местоопределения. Стандартным является комплекси- рование конкретного метода счисления пути и конкретного ме- тода позиционных линий.

При эксплуатации аппаратуры более удобной является классификация по назначению и по зоне действия. В аэронави- гации принято следующее деление: системы посадки, системы ближней навигации, системы дальней навигации, системы гло- бальной навигации (в основном спутниковые). Указанные клас-

сы систем реализуют местоопределение методом позиционных линий, поэтому имеют кроме бортовой аппаратуры более или менее разветвленную сеть наземных радиомаяков. При этом бор- товая аппаратура является неавтономной. Эти классы обычно дополняются автономными системами, не связанными с даль- ностью действия, как радиоэлектронными так и другими.

Автономные системы, как правило, реализуют метод счис- ления пути, иногда - обзорно-сравнительный. По сути метод счисления пути работает на любых расстояниях, в пределе мо- жет обеспечивать глобальную навигацию. Однако основной его недостаток, состоящий в нарастании погрешности измерения, ограничивает дальность. Расширение зоны действия систем про- изводится путем периодической коррекции погрешности с по- мощью других измерителей. Последние разработки самолетных инерциальных систем допускают погрешность не более 1,5 км за несколько часов работы. А несколько часов полета - это не- сколько тысяч километров.

В дальнейшем изложении материала о радионавигацион- ных системах принята их классификация по назначению. Мате- риал относится к аэронавигации, которая требует повышенной точности в решении навигационных задач.

42

Приведенные варианты классификации радионавигаци- онных систем могут быть объединены в таблицу 1.1, в основу которой положено назначение систем. Для каждого класса сис- тем приведены конкретные примеры. Для них в других столб- цах таблицы указаны определения по двум другим видам клас- сификации. В таблицу введены два вида самолетных навига- ционных устройств: самолетный дальномер (СД) и автомати- ческий радиокомпас (АРК), которые широко применяются в на- вигации и которые позволяют полностью решить навигацион-

ную задачу путем последовательного определения двух линий положения относительно двух разнесенных в пространстве ра- диомаяков. Добавлен также аэродромный радиопеленгатор

(АРП).

Таблица 1.1. Классификация радионавигационных систем

43

1.7. Основные тактические и технические характеристики радиолокационных и радионавигационных систем

Радиолокационные и радионавигационные системы про- ектируют по тактико-техническим требованиям (ТТТ). Выпус- каемые промышленностью изделия должны удовлетворять тех- ническим условиям, которые содержат ТТТ и методы проверки

44

их выполнения.

Тактическими называют характеристики системы, опре- деляющие ее функциональные возможности при практическом,

втом числе и военном, применении.

Косновным тактическим характеристикам радиолокаци- онных станций (РЛС) и радионавигационных систем (РНС) относят:

- зону (область) действия или рабочую зону системы, за- данную сектором обзора (поиска) по измеряемым параметрам; - время обзора (поиска) заданного сектора или скорость

обзора; - определяемые параметры (координаты), их число и точ-

ность измерения; - разрешающую способность;

- пропускную способность; - помехозащищенность; - надежность.

Дадим общие определения указанных параметров, кото- рые в дальнейшем могут быть уточнены применительно к кон- кретным типам РЛС и РНС [4].

Зоной действия называют область пространства, в кото- рой система надежно выполняет функции, соответствующие ее назначению. Так, для РЛС обнаружения зоной действия явля- ется область пространства, в которой объекты с заданными ха-

рактеристиками отражения обнаруживаются с вероятностью не меньше заданной.

Для РЛС точного измерения координат и РНС границы рабочей зоны характеризуются допустимыми погрешностями местоопределения объекта при заданном уровне помех.

Одним из параметров, определяющих рабочую зону, яв- ляется дальность действия системы. Под дальностью действия системы понимают максимальное расстояние, на котором обес- печивается выполнение заданных ТТТ. Чаще всего дальность

действия системы зависит от допустимой погрешности при измерении координат и параметров движения объектов. Под

45

дальностью действия РЛС обнаружения имеют в виду макси- мальную дальность, на которой обеспечивается обнаружение целей определенного вида с заданной вероятностью. Иногда

зона действия системы ограничена со стороны минимальных значений. В этом случае система характеризуется двумя пара- метрами: минимальной и максимальной дальностью действия.

Временем обзора (поиска) называют время, необходимое для однократного обзора зоны действия системы. Выбор вре- мени обзора связан с маневренностью наблюдаемых или уп- равляемых объектов, объемом пространства обзора, уровнем сигнала и помех, а также рядом тактических и технических ха- рактеристик системы.

Число измеряемых координат, так же как и точность их измерения, определяет возможности системы при ее практи- ческом использовании.

Точность системы характеризуется погрешностями при измерении координат и параметров движения объекта. Требо- вания к точности системы зависят от ее назначения. Неоправ- данное завышение требований к точности приводит к услож- нению системы, снижению ее экономичности, а иногда и на- дежности функционирования.

Разрешающей способностью системы называют способ-

ность раздельного измерения параметров двух или нескольких близко расположенных в пространстве объектов или раздель- ного управления ими. Соответственно различают разрешающую способность по дальности и угловым координатам, а также по соответствующим составляющим скорости. Разрешающую спо- собность количественно принято оценивать минимальной раз- ностью значений измеряемых параметров соседних объектов, при которой они воспринимаются системой раздельно. Для ряда РЛС разрешающая способность является основной характерис- тикой.

Пропускная способность характеризуется числом объек- тов, обслуживаемых системой одновременно или в единицу времени. Пропускная способность зависит от принципа дей-

46

ствия системы и ряда ее тактических и технических параметров и, в частности, рабочей зоны, точности и разрешающей спо- собности. Так, радионавигационные маяки обладают неогра- ниченной пропускной способностью, так как могут одновре- менно обслуживать любое число объектов.

Пропускная способность дальномерных систем, основан- ных на принципе запроса и активного ответа ограничена от- ветчиком, в котором для формирования ответного сигнала на каждый запрос необходимо некоторое время. В этом случае про- пускную способность характеризуют вероятностью обслужива- ния заданного числа объектов при заданном периоде повторе- ния запросов каждым из объектов, находящихся в рабочей зоне системы.

Помехозащищённость РЛС и РНС - способность надеж-

ного выполнения заданных функций в условиях воздействия непреднамеренных и организованных помех. Помехозащищен- ность определяется скрытностью работы системы и ее помехо- устойчивостью.

Под скрытностью системы понимают показатель, харак-

теризующий трудность обнаружения ее работы и измерения основных параметров излучаемого радиосигнала, а следователь- но, и создания специально организованных (прицельных) по- мех. Скрытность обеспечивается применением остронаправлен- ного излучения, использованием шумоподобных сигналов с низким уровнем мощности, изменением основных параметров сигнала во времени.

Количественной оценкой помехоустойчивости РЛС и РНС является отношение сигнала к помехе на входе приемника, при котором погрешность измерения заданного параметра не пре- восходит допустимой; для РЛС обнаружения при этом должно

обеспечиваться обнаружение сигнала с заданной вероятностью при допустимых значениях вероятности ложной тревоги. Тре- буемая помехоустойчивость достигается рациональным выбо- ром параметров радиосигнала системы, а также характеристик ДНА и устройств приема и обработки сигнала.

47

Надежность - свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения параметров, характеризую-

щих способность выполнения требуемых функций в заданных режимах и условиях применения, хранения и транспортиров- ки. Это определение надежности по ГОСТ 2700282 является универсальным и полностью относится к РЛС и РНС, а также устройствам, из которых они состоят.

В зависимости от причин, вызывающих отказы в работе системы, различают следующие разновидности надежности:

-аппаратурную, связанную с состоянием аппаратуры,

-программную, обусловленную состоянием программ вы- числительных устройств, используемых в системе;

-функциональную, т. е. надежность выполнения отдель- ных функций, возлагаемых на систему, и, в частности, извлече- ния и обработки информации. В этом смысле помехозащищен- ность также может быть отнесена к функциональной надежно- сти радиосистемы.

Экономические показатели системы, масса и габариты составляющих ее устройств являются важными параметрами, влияющими на совокупную оценку качества системы.

К основным техническим характеристикам радиосистемы относятся параметры, непосредственно определяющие её так- тические характеристики. Применительно к РЛС и РНС основ- ными техническими характеристиками являются:

-метод обзора (поиска) и измерения координат и пара- метров движения объекта:

-рабочие частоты, стабильность, мощность, вид модуля- ции, ширина спектра излучаемых колебаний;

-форма и ширина диаграммы направленности антенны;

-чувствительность и полоса пропускания приемного уст- ройства;

-вид и параметры устройств отображения и съема ин- формации;

-габариты и масса устройств, составляющих систему, по- требляемая ими энергия от источников питания.

48

В дальнейшем взаимосвязь тактических и технических ха- рактеристик будет рассмотрена для конкретныхтипов РЛС и РНС.

1.8. Особенности радиосистем различных диапазонов волн

Для создания радиосистем различного назначения исполь- зуется практически весь диапазон радиоволн от мириаметро-

вых ( λ = 10 ÷100км ) до миллиметровых ( λ = 1÷10 мм ). В вер-

хней части частотного диапазона к радиоволнам вплотную при- мыкают инфракрасные волны. Они используются в лазерных системах, сходных по назначению с радиотехническими.

На выбор длины волны влияют, в основном, два фактора: достижимая дальность действия и ширина полосы частот, ко- торую можно использовать. В системах передачи информации расширение используемой полосы частот приводит к увеличе- нию скорости передачи, в системах местоопределения - к уве- личению точности и разрешающей способности.

Весь спектр радиоволн разбит на участки (диапазоны), каждый из которых имеет свои особенности распространения, отражения и излучения. Сравнительная характеристика диапа- зонов приведена в таблице 1.2, заимствованной из [9].

Использование того или иного диапазона радиочастот для систем различного назначения регламентируется международ- ной комиссией распределения радиочастот (МККР), так же как

иширина спектра частот, разрешенная для систем того или ино- го вида. Эти ограничения влияют на выбор вида радиосигнала

ипостроение радиосистем, сказываются на их тактико-техни- ческих характеристиках.

49

Таблица 1.2. Особенности радиоволн различного назначения

50