Литература / бакулев радиолокация распозн

х

где Ф(х)=}; fехр(-х2/2)dt.

-<:r)

Полагая Ипор=Z2, получаем алгоритм обнаружения контраста лz:о, где ЛZ имеет rауссовское распределение вероятностей с пара-

метрами Лz и и;,1 при наличии источника излучения О, при его отсут-

2

ствии 0"7.2 •

После детектора распределение шумов становится экспоненциаль­

ным со средними значениями Z1 =Kдuf и Z2 =Kдui и дисперсиями

Накопитель обнаружителя суммирует выбросы видеошумов. Как

известно, длительность выброса, Т8 ~ ткор = (Л/YJ1.. )- 1 , а время накопле-

ния определяется полосой пропускания интегратора ЛFн, т.е. Т11 ~ ЛFн-'• Поэтому число накопленных выбросов шумов п= Тнrв = Л/2п•• Л Fн·-1 • При

постоянстве Л /у11ч и Л Fн среднее значение случайных величин Z1 и Z2,

отнесенное к времени накопления, или к числу накопленных выбросов

п, остается неизменным:

Следовательно, с ростом интервала накопления разброс шумов от­

носительно среднего значения уменьшается, а контраст увеличивается.

Поскольку о-2 = Т11,

121

Если. при вероятности ложной тревоги F вероятность правильного обнаружения температурного контраста РЛz =D , то пороговый контраст

ЛТ,"••=21;,Ф-'(D)JЛF. ,

Л/уnч

где Ф-1 (х) - аргумент функции Ф(у) = х.

Таким образом, цель с температурным контрастом ЛТ3 относи-

тельно окружающей ее среды обнаруживается, если Л~ > Л~пор и, сле­

довательно, яркостной контраст обнаруживается, если

ЛТ32::: 2T111('K;'[Ф-'(D)JЛF, ] .

Л/уn•1

Это соотношение характеризует обнаружение по контрасту грани­ цы раздела двух протяженных целей, угловые размеры которых больше

ширины луча антенны ПРЛС. Поэтому границы раздела наблюдаются при любом расстоянии R до цели (R в формулу не входит). При обнару­

жении цели, угловые размеры которой меньше ширины луча антенны,

условие обнаружения записывают с учетом коэффициента заполнения

луча Кл, поэтому

ЛТа=ЛТКл11Ка2:::2ЛТ.1[Ф-1(D)JЛЛfF,упч ]·

Так как Кл= Фд/Фа , а Фц =sц/R2 и Фа= ;i.,2/sa, где Sц - пло­

щадь цели, дальность обнаружения цели

5.1.2. Влияние атмосферы и подстилающей поверхно­

сти на дальность действия РЛС

Влияние атмосферы. При распространении радиоволн в атмосфе- ·

ре происходят искривление траектории радиоволн (рефракция) и рас-

122

пространяются как бы по прямолинейной траектории (рис. 5.6):

1 1 dn

--=-+-.

Rз.эф Rз dH

Для стандартной атмосферы при физическом радиусе Земли

4

Rз=6370 км получаем Rз.эф =ЗRЗ =8500 км.

а= ОдБ/км

Затухание радиоволн в атмосфере начинает сказываться при л.< 30 см и зависит от длины волны (частоты) радиосигнала и состояния (влаж­

ности) атмосферы на трассе распространения радиоволн (высоты трассы).

С учетом затухания дальность действия радиосистемы определяет­

ся выражением

(5.7)

где Rmaxo - дальность действия в свободном пространстве (5.2); а -

удельный коэффициент затухания (дБ/км).

Трансцендентное уравнение (5.7) решают методом последователь­

ных приближений (итераций) или графически (рис. 5.7). Поглощение

радиоволн в атмосфере зависит от длины волны и· от интенсивности

осадков Q (рис. 5.8). Пики его вызываются резонансным поглощением

энергии радиоволн молекулами воды и кислорода.

Атомы, молекулы газов атмосферы и пылевые частицы поглощают энергию радиоволн на всей трассе распространения, в то время как ка­

пельки воды (влага) могут вызывать резкое увеличение рассеяния (ai>a)

радиоволн на отдельных участках трассы.

Тогда

124

метим только, что число лепестков и провалов в результирующей ДНА,

их положение и ширина зависят от отношения высоты подъема антенны

/13 и длины волны л..

Провалы в ДНА играют отрицательную роль при обзоре простран­ ства и обнаружении целей, так как цель в провале не обнаруживается. Поэтому стремятся уменьшить их глубину или изменить положение,

например, применив несколько разнесенных по высоте антенн, высоты

которых выбирают так, чтобы лепестки одних ДНА перекрывали прова­ лы других. Можно менять длину волны, изменяя тем самым положение провалов. К некоторому уменьшению глубины провалов приводит опускание или подъем главного лепестка ДНА. Кроме того, переход от вертикальной поляризации радиоволн к горизонтальной приводит к то­ му, что лепестки и провалы ДНА меняются местами из-за изменения на 180° фазы отраженного от земной поверхности сигнала. Наконец, воз­ можна суммарно-разностная обработка сигналов, в результате которой также меняются местами лепестки и провалы ДНА.

Влияние ДНА на дальность обнаружения в вертикальной плоско­

сти проследим по связи КНД антенны по мощности Ga(p) с результи­ рующей ДНА по напряженности поляh(P ):

G3 (Р) == Gaofi(P),

где Gao - максимальное значение КНД антенны. Тогда

Rmax == Rmaxof.r.<P)'

где Крл - коэффициент, объединяющий все остальные параметры радио­

локатора.

При использовании одной антенны как для передачи, так и для

приема сигналов fr., (Р) == fr. 2 (Р) = fi (Р) и

(5.9)

Пример. В соответствии с рис. 5.9, при rоризонтальном расположе­

нии ДНА №) и коэффициенте отражения от земной поверхности

К0тр=Кехр{j<р} разность хода прямого и отраженного лучей будет опреде­ ляться соотношением х = R0тр - Rnp = 211 sin р , что приводит к разности фаз

Ч>рх = ~ 2hsin р . Тогда напряженности электромагнитного поля прямого

и отраженного сигналов равны Enp == E0 f (Р) и Еотр = К0трЕ0/(Р) . Резуль­

тирующий сигнал по напряженности

Er. = \JfЕпр2 + Е02тр + 2ЕпрЕотр cos(<i>oтp +<ррх) =

126

Кроме того, сферичность Земли требует коррекции соотношения

для вычисления высоты цели:

Если не уLштывать сферичность земной поверхности, то как следу­

ет из рис. 5.11, высота цели над плоскостью горизонта, Нг =ha + RsinP.

При введении коррекции высота

Н= Нг+ЛН,

где при стандартной атмосфере поправка ЛН=ЛН = R2/(2R3 ) •

Из-за сферическрй поверхности Земли отраженные от нее радио­

волны расходятся. Это приводит к уменьшению коэффициента отраже­ ния, что следует принимать во внимание при расчетеЛ(f3). Уменьшение коэффициента отражения учитывается коэффициентом сферической расходимости КсФ-5: 1:

где К0трr. и К0тр - результирующий и исходный коэффициенты отраже­

ния от земной поверхности.

Зоны обнаружения (зоны видимости). Используя зависимость

R111ax = Rшaxof'r. (Р), можно построить в полярной системе координат гра-

фик Rmax (р) для контура зоны в вертикальной плоскости, в пределах ко­

торой цель с известной S0 обнаруживается с заданными вероятностями

правильного обнаружения D и ложной тревоги F радиолокатором с па­ раметрами Р,, Ga,, Ga2, f1 ,, f12, А. Однако такой график не дает полного

представления об особенностях зон обнаружения, поэтому его принято

строить в декартовых координатах (Rmax, /-1), используя формулу для Hr,

но при этом не учитываются рефракция и кривизна Земли. В связи с

этим графики зон видимости корректируют. Для учета рефракции рас­ чет ведется для стандартной атмосферы и Rз заменяется на R,.эф=(4/З)R3•

Кроме того, оставляя траектории радиоволн прямолинейными, преобра­

зуют прямоугольную систему координат в криволинейную, переходя к

координатам "наклонная дальность - приведенная высота". Под приве­ денной высотой понимают высоту цели над горизонтальной плоскостью (ПГ), проходящей через антенну. Приведенная высота Нпр связана с ис­ тинной высотой цели Н следующим соотношением (рис. 5.12):

128

При винтовом (спиральншtt) обзоре (рис. 5.13, 6) пространство об­ зора ограниченно координатами 05;,R5;R111ax, 05;а5;360°, 05;!35;90°. Время

ОДНОГО витка Тв=360°(O06·3Г';:~:ЗбО0 пТn(q>о,sг)-1 , а поскольку число витков n0 5;90° (q>о,sвГ1, то время обзора

Тобз=Тв пв=360° 90° пТп((/)о,sг<Ро.sвГ1 =ФпТ"Ф~'.

При секторном (строчно.н) обзоре (рис. 5.13, в) пространство обзора

ограничено пределами: 05;,R5;Rшax, ашin5;а5;ашах и 13шi~135;13111ах· Время одной

а число строк (13шах-f3шi11)(q>o,sв)-1 • Время перехода луча от строки к строке

обозначим через tш:р· Число переходов равно n11ср=2(пс11г1). По:пому

время обзора определяется соотношением

<j)o.Sв

При сту11е1-1чатом обзоре пространства, считая время перехода пре­ небрежимо малым, число просматриваемых пространственных элемен-

тов можно определить как пзл = Ф(Фа)-1 , а время просмотра каждого

элемента 'tn=nTn, поэтому тобз =пзлтn = пТnФ(Фа)-1 •

(•ис. 5.13. 801можные методы обзора простран(..,В.t ОПРЛС

Обзор рространства в многопозиционных РЛС. Зона обзора

МПРЛС при однопозиционных РЛС на разнесенных позициях А, В и С

(рис. 5. 14,а) представляет собой совокупность зон обзора этих РЛС. В

бистатических РЛС границы зоны обзора (рис. 5.14, 6) зависят от даль­ ности обнаружения, которая определяется соотношением

130