Верба В.С. - Авиационные комплексы радиолокационного дозора и наведения (Системы мониторинга) - 2008

комплекса. При постоянном векторе скорости сигнал имеет доплеровскую час­ тоту, определяемую радиальной составляющей скорости цели Vr:

Полоса частот сигнала в этом случае зависит от времени когерентной об­ работки Тс

При маневрировании цели и случайном изменении вектора скорости цели полоса доплеровских частот сигнала определяется случайным (для БРЛС) ра­ диальным ускорением цели:

В результате возможное время когерентной обработки сигнала Тс должно быть меньше интервала корреляции сигнала xk :

Результаты экспериментальных исследований [11] полосы частот отра­ женного сигнала в Х-диапазоне приведены ниже для одиночных, умеренно ма­ неврирующих самолетов (при отсутствии маневра случайная величина ради­ ального ускорения равна 0,1.. .0,2 g):

Распределение плотности вероятности радиального ускорения и, соответ­ ственно, ширины полосы частот имеет вид гауссовой кривой, СКО ширины Af для одиночных самолетов равно 10 Гц. Полосы доплеровских частот от­ раженных сигналов при групповом полете самолетов составляют (СКО шири­ ны полосы частот для группы целей примерно равно 6 Гц):

При увеличении длины волны полоса частот уменьшается обратно про­ порционально 7λ:

что позволяет увеличивать время когерентного накопления при переходе от

λ = 3 κ λ = 7εΜΒ пять раз.

Облако полуволновых диполей как ложная цель имеет объемную удель­ ную ЭПР

где N - число диполей в одном кубическом метре (обычно меньше одного - трех). Эффективная площадь рассеяния ЭПР облака диполей объемом Уд, если

элемент разрешения РЛС больше облака, определяется равенством

Временные характеристики отраженного от облака сигнала определяются СКО скоростей движения диполей σν .

Корреляционная функция сигнала облака диполей

Типовая величина СКО скоростей движения диполей σν=0,5.. .1,0 м/с.

Крупные стаи птиц (10 птиц в одном квадратном метре площади) могут создавать ложные отметки цели. Средняя величина ЭПР птицы (средний вес

50... 100 г) зависит от диапазона волн. Так, в Х-диапазоне σπ=10" м, в S-диапазоне σπ =0,5·10~3 Μ2 и Р-диапазоне σπ=2·10~5Μ2. ЭПР крупной стаи птиц в S-диапазоне может иметь ац = 0,5 м2 [5].

Скорость движения стаи птиц в основном определяется скоростью ветра и в среднем составляет 5... 10 м/с.

2.3.2. Радиолокационные характеристики морских целей

Основные (типовые) морские цели и их характеристики представлены в табл. 2.6.

Величины ЭПР целей получены путем усреднения известных данных и расчетным путем для Х-диапазона волн и горизонтальной поляризации.

Таблица 2.6

С увеличением длины волны ЭПР уменьшается. Коэффициенты уменьше­ ния представлены ниже:

ЭПР морских целей уменьшается также при волнении моря 5...6 баллов примерно в два раза и при вертикальной поляризации - в 1,5 раза.

При волнении моря корабль рыскает по курсу и испытывает бортовую и килевую качку, которая носит периодический характер. Угол отклонения ко­ рабля от нормального положения определяется соотношением

где Тк - период колебаний.

Соответственно, периодически изменяются фаза и доплеровская частота отраженного сигнала.

Временные характеристики сигнала (период колебаний), отраженного от крупных морских целей, определяются конструкцией корабля и не зависят от степени волнения моря.

Для крейсера период колебаний составляет 5...15 с, а для авианосца - 10...35 с [13]. С уменьшением водоизмещения корабля период колебаний име­ ет случайный характер и зависит от степени волнения моря.

Колебания по курсу, крену и килю можно считать узкополосным случай­ ным процессом. Интервал корреляции отраженного сигнала в Х-диапазоне со­ ставляет 0,5...1,0 с. С ростом длины волны пропорционально увеличивается и интервал корреляции.

Распределение плотности вероятности ЭПР целей полагают равным хиквадрату с четырьмя степенями свободы.

Как и у воздушных целей, наблюдается тенденция уменьшения ЭПР за счет специальной конструкции корабля и использования поглощающих ма­ териалов.

233. Радиолокационные характеристики наземных целей

Развитие техники АК РЛДН предполагает решение задач радиолокацион­ ного наблюдения всех классов целей, в том числе малоразмерных наземных. Характеристики основных малоразмерных наземных целей (размеры и ЭПР), усредненные по многим типам целей, представлены в табл. 2.7 (Х-диапазон). В S- и L-диапазонах ЭПР изменяется незначительно, а в Р-диапазоне - возрастает в два-три раза.

Таблица 2.7

При наблюдении целей, размеры которых превышают размер элемента разрешения РЛС, в качестве ЭПР цели используют ЭПР элемента разрешении цели σ3, которая определяется отношением геометрической площади цепи Su к площади элемента разрешения 8Sn:

Групповые цели (стоянка самолетов, танковые подразделения, батареи ра­ кет и т. п.) характеризуются расстоянием между элементами цели в местах со­ средоточения 70...120 м и на марше 30...50 м, а также максимальной скоро­ стью движения (40 км/ч).

Самолеты на стоянке в зависимости от типа располагаются на расстояниях 40...75 м.

Время корреляции отраженного сигнала при движении наземной цели оп­ ределяется прежде всего рельефом местности. Так, сигнал, отраженный от тан­ ка, двигающегося по пересеченной местности, имеет интервал корреляции 0,2.. .0,3 с в Х-диапазоне.

С ростом длины волны время корреляции пропорционально увеличива­

ется.

Статистические характеристики (распределение вероятностей) ЭПР мало­ размерных наземных целей определяются законом «хи-квадрат» с четырьмя степенями свободы.

2.3.4. Радиолокационные характеристики земной и водной поверхностей

Эффективная площадь рассеяния земной и водной поверхностей характери­ зуется удельной величиной σ0 ЭПР одного квадратного метра. В табл. 2.8 пред­ ставлены величины удельной ЭПР различной земной и водной поверхностей, ус­ редненных по многим справочным данным и собственным исследованиям.

Таблица 2.8

Величина σ0 определяется в основном соотношением размера неровно­ стей поверхности и длины волны, а также углом падения и поляризацией волны.

Неоднородности поверхности по высоте h характеризуются СКО высоты ah и радиусом корреляции rh . Радиус корреляции значительно больше СКО высот: rh = Khoh . Ниже даны значения Kh для типовых местностей [13].

Рис. 2.5

Рис. 2.6

Удельная ЭПР (σ0) больших участков земной поверхности представляет собой пространственно неоднородный случайный процесс.

При обнаружении малоразмерных целей на фоне отражений от земной по­ верхности в режиме однозначного измерения дальности и азимута в пределах зоны расположения групповых целей удельную ЭПР можно считать кусочнооднородным процессом (степь, ВПП, лес, море и т. п.) В пределах расположе­ ния целей удельная ЭПР постоянна.

Рис. 2.7

В режиме обнаружения низколетящих целей при высокой и средней час­ тотах повторения сигнал фона является суммой сигналов многих разнесенных по дальности и углу элементов земной поверхности, имеющих разные значе­

ния σ0.

При использовании различных моделей распределения плотности вероят­ ности удельной ЭПР земной и водной поверхностей в Х-, S-диапазонах (Вейбулл, Гамма, К, экспонента, логнормальный) обычно получают сравнимые ре­ зультаты (в пределах ошибок экспериментальных измерений ЭПР), поэтому часто используют экспоненциальную модель удельной ЭПР фона:

Кроме равномерного фона, структура поверхности имеет отдельные не­ ровности (ямы, канавы, бугры, стволы крупных деревьев). Так как шерохова­ тость поверхностей таких неоднородностей мала по сравнению с длиной волны в L-, Р-диапазонах, их изображение становится подобным точечному объекту со стабильным фазовым центром. Наличие таких «зеркальных» точек в функ­ ции отражения однородного случайного поля изменяет распределение плотно­ сти вероятности удельной ЭПР.

При разрешении 20...50 м число таких неровностей в степи (точек изо­ бражения) составляет 2 5 ^ 5 на 1 м2, при этом ЭПР точек στ больше ЭПР рав­ номерного фона σφ на 10...15 дБ [12].