Дальность лазерной локации
Высокая направленность
и монохроматичность лазерного излучения
лазерных локаторов (ЛЛ) обусловливают
ряд отличительных особенностей расчета
дальности лазерной локации. При проведении
такого расчета необходимо, в частности,
учитывать соотношение размера сечения
(диаметра) лазерного пучка локатора у
цели и поперечного размера цели.
Расстояние между ЛЛ и целью, на котором
эти размеры равны, называется граничным
(граничная дальность)
,
т.к. оно разграничивает весь диапазон
возможных дальностей цели на два
интервала:
- интервал в
пределах которого
,
когда сечение лазерного пучка полностью
перекрывается целью (протяженная цель);
- интервал, на котором , когда цель частично перекрывает сечение лазерного пучка (точечная цель).
На первом интервале мощность лазерного излучения, падающего на цель, есть величина постоянная, не зависящая от дальности цели. На втором интервале, наоборот, эта мощность зависит от дальности цели.
Рассмотрим расчетные формулы дальности действия импульсного ЛЛ в обоих случаях при работе как по диффузной, так и по зеркально отражающей цели.
Дальность действия импульсного лл при работе по диффузно отражающей цели
Плотность потока мощности лазерного излучения при дальности до цели
,
(П1.1)
где
- импульсная мощность лазерного излучения
передатчика ЛЛ;
-
коэффициент усиления передающей
оптической системы;
-
коэффициент пропускания передающей
оптической системы ЛЛ.
Площадь сечения лазерного пучка на дальности
,
(П1.2)
где
-
телесный угол, занимаемый лазерным
пучком с раствором (углом расходимости)
.
Подставляя (П1.2) в (П1.1), получим
.
(П1.3)
Рассмотрим следующие два случая: и .
Случай 1. При (протяженная диффузная цель) сила отраженного от диффузной поверхности цели излучения (плотность потока мощности этого излучения, приходящаяся на единицу телесного угла) равна
.
(П1.4)
Площадь проекции пятна, засвечиваемого на цели лазерным пучком, на плоскость, перпендикулярную пучку
.
(П1.5)
Коэффициент
отражения диффузной цели в направлении
по отношению к перпендикуляру к ее
поверхности
,
(П1.6)
где
- коэффициент отражения цели по нормали
к ее поверхности. Подставляя (П1.3), (П1.5)
и (П1.6) в (П1.4), найдем
.
(П1.7)
Мощность сигнала на входе приемника ЛЛ равна
,
(П1.8)
где
- телесный угол, стягиваемый приемной
оптической антенной (телескопом) ЛЛ,
имеющей площадь
с вершиной на отражающей поверхности
цели. Учитывая (П1.7), имеем
,
(П1.9)
где
- коэффициент общего пропускания
приемно-передающей оптической системы
ЛЛ.
Записывая уравнение
(П1.9) относительно
,
можно получить расчетную формулу для
дальности действия импульсного ЛЛ в
свободном пространстве
при работе
с диффузной целью
.
(П1.10)
Случай 2.
При
(точечная диффузная цель) сила отраженного
лазерного излучения равна
,
(П1.11)
где
- площадь проекции цели на плоскость,
перпендикулярную лазерному пучку.
Мощность отраженного излучения на входе
приемника ЛЛ
. (П1.12)
Подставляя в
(П1.11) выражение для
(П1.3) и учитывая, что
,
окончательно получаем
,
(П1.13)
где
- эффективная площадь рассеяния (ЭПР)
точечной диффузно отражающей цели. Из
(П1.13) непосредственно следует выражение
для дальности действия ЛЛ
.
(П1.15)