1.3. Траекторные признаки

Учитывают закономерности движения одиночных я групповых целей раз­личных классов, его характеристики и особенности [2, 27-29]. Так, к харак­теристикам баллистических целей относят координаты предполагаемых точек падения и старта, полученные в результате прямого и обратного прогноза, аб­солютные величины ускорений (замедлений) при входе в плотные слои ат­мосферы. При классификации аэродинамических объектов (самолетов, вертоле­тов, ракет, аэростатов и т.д.) учитывают их полные скорости V, высоты Н и первые производные от этих параметров. Характеристики строя групповых це­лей, их число, интервалы по фронту и в глубину также могут служить при­знаками распознавания.

На рис. 1.1 приведены области возможных значений высот Н и скоростей v воздушных целей различных классов. Признаки Н и V желательно ис­пользовать совместно из-за наличия определенной корреляции между ними.

Рис. 1.1. Траекториям признаки: I. самолеты больших размеров: 2 - самолеты средних размеров: 3 - ракеты (3 - крылатые ракеты типа АЛКМ); 4 – вертоле­ты

Как видно из рис. 1.1, признаки различных классов целей перекрываются, что требует привлечения наряду с ними сигнальных признаков. В то же вре­мя для эффективного использования располагаемой траекторией информации точность измерения траекторных параметров должна быть достаточно высокой.

1.4. Сигнальные признаки однопозиционной активной локации при узкополосном зондировании

В качестве признаков распознавания целей при их узкополосном зондиро­вании можно использовать: 1) эффективные площади (ЭП) целей; 2) поляри­зационные признаки; 3) модуляционные признаки.

1.4.1. Эффективные площади (эп) целей

Средние ЭП для однопозиционной локации ряда целей приведены в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Примерные эффективные площади радиолокационных целей

№№ п/п	Радиолокационная цель	[м2]	[дБ]
1	Корабль водоизмещения 104 т	3*104…104	45…40
2	Средний корабль водоизмещением 3*103...103 т	104…3*103	40...35
3	Малые корабли водоизмещением 200...60 т	250...50	25...17
4	Подводные лодки в надводном положении	140...30	20... 15
5	Транспортный самолет, дальний бомбарди­ровщик	100...20	20...13
6	Средний бомбардировщик	30…5	15…7
7	Бронетранспортер	30...8	15...9
8	Тягач тяжелый	20... 10	15...10
9	Тяжелый истребитель	10...5	10...7
10	Танк	10...6	10...8
11	Автомашина	8...6	9...8
12	Легкий истребитель	5...1	7...0
13	Человек (λ=3 см)	1.2...0,5	1...-3
14	Рубка подводной лодки	1	0
15	Крылатая ракета	1...10-2	0…-20
16	Стая птиц, попавших в разрешаемый объем РЛС	1...10-2	0…-20
17	Головка баллистической ракеты	1...10-3	0…-30
18	Голубь(λ=3 см)	10-2…10-3	-20…-30
19	Пчела рабочая	6*10-3…10-8	-23…-80

В ней же приведены те же значения, выраженные в децибелах по отноше­нию к ЭП, равной 1 м²:

[дБ] = 10 lg ( [м²]). (1.1)

Значения ЭП в децибелах могут быть оценены из уравнения дальности радиолокация по формуле

[дБ] = 10 lg (q²) + 40 lg (r_ц [м]) – 10 lg (U[м²]) + Δ, (1.2)

где	q2	–	оценка усредненного энергетического отношения сигнал-шум;
	rц [м]	–	оценке дальности;
	Δ	–	поправка на текущие условия;
	U[м2]	–	потенциал РЛС

U[м²]=2ЭG(ε,β){А(ε,β)[м²]}/(4π)²N₀ (1.3)

где	Э	–	энергия зондирующего сигнала (с учетом потерь в среде и систе­ме обработки);
	N0	–	спектральная плотность мощности шума;
	G(ε,β) и {А(ε,β)[м2]}			–	коэффициент усиления передающей и эффек­тивная площадь приемной антенны (в м2), зависящие от углов отклонения луча относительно нормали к апертуре.

Переход к децибельной шкале упрощает расчеты и позволяет свести ошибку в виде множителя (мультипликативную) к ошибке в виде слагае­мого (к аддитивной). Заметим попутно, что децибельное значение средней ЭП [дБ] и среднее от децибельных значений ЭП отличаются между собой.

Ориентировочные данные табл. 1.1 неполно учитывают эффекты измене­ния ЭП по диапазонам волы, в том числе эффекты резонансного вторичного излучения и дифракционного огибания цели при последовательном увеличении длины волны. Эти данные свидетельствуют, однако, что усредненная ЭП яв­ляется важным признаком распознавания.

Ряд факторов затрудняет, тем не менее, использование этого признака, особенно в отсутствие других признаков. К таким факторам относятся:

• зависимость усредненных ЭП от выбора сектора телесных или ракурсных углов усреднения;

• отличие измеряемых значений ЭП от усредненных при малом времени ус­реднения;

• зависимость результатов измерений ЭП от потенциала РЛС;

• возможности противолокационной имитации и маскировки ЭП.

Остановимся на перечисленных факторах подробнее.

Зависимость усредненных ЭП от выбора углового сектора усреднения.

Можно при необходимости учесть различия ЭП в различных сравнительно крупных угловых секторах, предусматривая оценивание номера сектора по траекторным данным,

Отличие измеренных ЭП от усредненных зависит, наряду со временем усреднения, от статистики отраженного сигнала при движении цели и от характера зондирования (постоянства или возможности изменения не­сущей частоты). Возникающие при этом эффекты поясняются ниже ре­зультатами математического моделирования (разд. 1.3) применительно к де­сятисантиметровому диапазону волн.

На рис. 1.2 приведены примеры распределения плотностей вероятности [м²] и [дБ] для самолетов больших размеров (рис. 1.2,а, б), для самолетов средних размеров (рис. 1.2,в, г) и для крылатых ракет (рис, 1.2,д, е).

На рис. 1.3 приведены примеры участков характеристик обратного вто­ричного излучения самолета большого размера (ряс. 1.3,а) и крылатой ракеты (рис. 1.3,6). Видно, что для цели меньших размеров лепестки характеристики обратного вторичного излучения шире. Соответственно этому нормированные корреляционные функции флюктуаций амплитуд сигналов, вызываемых изменениями курсового угла в процессе движения цели, имеют для целей различных классов разную ширину (рис. 1.4). Чем цель меньше, тем корреляционная функция шире.

На рис. 1.5 показаны зависимости ЭП от несущей частоты колеба­ний для самолета большого размера (рис. 1.5, а) и крылатой ракеты (рис. 1.5, б). На рис. 1.6 представлены соответствующие нормированные корреляционные функции флюктуаций амплитуд сигналов, возникающих при изменении частоты. Чем цель меньше, тем шире лепестки за­висимости (рис. 1.5) и основной лепесток корреляционной функции (рис. 1.6).

Зависимости (рис. 1.5 - 1.6), сходные с зависимостями (рис. 1.3 - 1.4), показывают, что усреднение по времени (углу Θ) может заменяться усреднением по несущей частоте.

Рис. 1.7 поясняет зависимость от числа усреднений N среднеквадратического отклонения ЭП, нормированного к максимальному значению ЭП при N = 1. Штриховкой показана область распределения этого от­ношения по результатам моделирования в предположении слабой корреляции между отсчетами вследствие их временного или частотного разне­сения. Необходимое число обращений к цели зависит от выбранного ал­фавита классов, частотного диапазона, степени использования других призна­ков.

Рис. 1.2. Плотности распределения при узкополосном зондировании: а, 6-самолет больших размеров: в, г - самолет средних размеров; д, е - крылатая ракета; а, в, д - выражена в м²; 6 г, е - выражена в дБ

Рис. 1.3. Участки диаграмм обратного вторичного излучения: а - самолет боль­ших размеров: б – крылатая ракета

Рис. 1.4. Корреляционные функции флюктуаций ЭП целей при изменениях ра­курса на δΘ: 1–самолет больших размеров; 2 - самолет средних размеров; 3 -крылатая ракета

Рис. 1.5. Частотные зависимости ЭП целей: а - самолет больших размеров; б – крылатая ракета

Рис. 1.6. Корреляционные функции флюктуаций ЭП целей при изменениях несу­щей частоты на δf: 1 –самолет больших размеров; 2-самолет средних размеров; 3– крылатая ракета

Рис. 1.7. Зависимость нормированного среднеквадратического отклонения оценок ЭП целей от числа усреднений N.

На рис. 1.8 приведены области распределения значений [дБ] для целей больших 1, средних 2 и малых 3 размеров в отсутствие противолокационной маскировки и имитации. Пунктиром показано возможное расширение этих об­ластей за счет зависимости результата измерений от нестабильностей. Послед­няя зависимость может быть учтена путем введения децибельных поправок на эксплуатационные изменения фактической мощности передатчика, чувствительности приемника, потерь в антенной системе и на текущее состояние среды.

Рис. 1.3. Области существования ЭП целей, выраженной в дБ: 1 - самоле­ты больших размеров; 2 - самолеты средних размеров, 3 - крылатые раке­ты и легкомоторные самолеты

Противолокационная имитация и маскировка. Для целей малых размеров может сводиться к искусственному увеличению ЭП, чтобы отвлечь на них удар, предназначаемый по целям больших или средних размеров [44]. Противолокационная маскировка целей больших и средних размеров сводятся к использованию технологий типа "Стелс", позволяющих доводить их ЭП до ЭП малоразмерных целей, обычно снижающих полную скорость и маневрен­ность [110]. Все это, конечно, снижает возможности использования ЭП как признак распознавания. Тем не менее, за счет расширения алфавита классов и привлечения других признаков распознавания (размер, скорость, использование многопозиционности локации) можно, в принципе, при достаточно большом потенциале РЛС не только предотвращать ошибочные решения, но и выявлять наличие имитации.