2. Особенности траекторий целей и

их влияние на параметры РЛС.

 

Траектория – это кривая, описываемая центром массы цели при её движении. Форма траектории может быть закономерной и случайной. Закономерными траекториями обладают баллистические ракеты, искусственные спутники. Закономерная траектория может быть однозначно определена, если измерено необходимое количество её параметров.

Закономерный характер движения цели обусловливает и закономерность изменения параметров принимаемых отражённых сигналов. Это обстоятельство является весьма важным, так как оно допускает длительное накопление энергии принимаемых сигналов. Такое накопление энергии большого количества отражённых сигналов, каждый из которых несёт малую энергию, позволяет при прочих равных условиях обеспечить очень большую дальность обнаружения и высокую точность измерения параметров траектории движущихся целей.

Однако при обнаружении целей, имеющих случайные траектории, нельзя использовать длительное накопление энергии принимаемых сигналов для увеличения дальности обнаружения, так как изменение их параметров не имеет закономерного характера на больших интервалах времени. Эффективное накопление в таких случаях может быть осуществлено лишь за время облучения цели сканирующим лучом антенны.

Случайность траекторий маневрирующих целей требует определение характеристик обзора пространства радиолокационной станцией. Чем быстрее маневрирует цель, тем чаще должно производиться её облучение и измерение координат, для того чтобы можно было точно воспроизвести траекторию её движения. Траектория представляет непрерывную пространственно – временную функцию S(t) (рис.3.2), которая может быть задана совокупностью зависимостей D(t), _аз(t) и _ум(t), выражающих полярные координаты цели как функции времени. За интервал наблюдения Т_н каждая из этих функций может быть описана конечным числом дискретных отсчётов. Число этих отсчётов может быть определено по теореме Котельникова:

,

где F_В – наивысшая частота спектра воспроизводимой функции.

 

 

Рис.3.2. Траектория маневрирующей цели.

 

Следовательно, конкретная траектория цели может быть воспроизведена, если период обзора РЛС будет удовлетворять неравенству

,

причём F_В – это наиболее высокая частота из определённых по спектрам функций D(t), _аз(t) и _ум(t).

Так как различных траекторий может быть бесчисленное множество, а обзор проще осуществлять с постоянной скоростью, то при выборе периода обзора следует ориентироваться на самую неблагоприятную траекторию, для которой спектры функций D(t), _аз(t) и _ум(t) наиболее широкие.

 

 

3.Особенности движения целей вокруг центра массы и их влияние на характер отражённого сигнала.

 

Случайные колебания цели относительно центра массы происходят вследствие возмущений в окружающей среде и в системе управления полётом. Баллистические ракеты и искусственные спутники в полёте испытывают случайные колебания и вращения вокруг осей, случайно меняющих своё направление («кувыркаются») с «периодом» от нескольких минут до нескольких десятков минут. Случайные рыскания, продольные и поперечные крены самолётов по результатам многочисленных экспериментальных исследований имеют среднее значение амплитуды колебаний около 1-2⁰ и средний «период» в несколько секунд. Однако для различных типов самолётов эти данные могут значительно расходиться и, кроме того, на них в сильно степени влияет состояние атмосферы. Поэтому приведённые величины следует рассматривать как весьма ориентировочные.

В первом приближении моделью сложной цели, такой, как самолёт, может служить цель, состоящая из двух стабильно отражающих точек 1и 2, расположенных на расстоянии l_ц, равном размеру самолёта (рис.3.3).

 

 

Рис.3.3. Модель цели, состоящая из двух точек.

 

Оценим характер переизлучения такой цели. Для этого надо сначала определить напряженность поля результирующего сигнала в отдалённой точке В, находящейся на расстоянии D от центра О цели (Dl_ц). Сигнал, пришедший от точки 1, имеет вид

.

(3.8)

Сигнал, пришедший от точки 2:

.

(3.9)

Если бы существовал только один изотропный источник излучения в точке О, то сигнал от него в точке В имел бы вид

.

(3.10)

 Таким образом, сигнал, пришедший от точки 1, отстаёт по фазе на угол

(3.11)

от сигнала е₀, а сигнал от точки 2 опережает его на такой же угол (рис.3.4).

 

 

Рис.3.4. Векторная диаграмма сигналов, отражённых от точек 1 и 2 цели рис. 3.3.

 

Нетрудно видеть, что амплитуда результирующего сигнала

(3.12)

а фазовый сдвиг по отношению к сигналу е₀ равен

.

(3.13)

Таким образом, результирующий сигнал, принятый от точек 1 и 2, имеет вид:

.

(3.14)

Выражение (3.12) показывает, что при Е₁=Е₂=Е₀ амплитуда результирующего сигнала при измени направления облучения может изменяться от нуля (при  ) до 2Е₀ (при  ). Ширина «лепестка» диаграммы переизлучения по «нулям» может быть найдена из условия

(3.15)

или

.

(3.16)

Считая приближённо sin, получим ширину «лепестка» равной

.

(3.17)

Принимая =3см, l_ц=10м, находим

.

(3.18)

При =10см  . Таким образом, диаграмма переизлучения рассмотренной цели является весьма «изрезанной», состоящей из множества узких лепестков.

В реальных условиях при случайных движениях цели относительно центра массы и при её манёврах амплитуда отражённого сигнала будет случайной функцией времени с резкими изменениями, доходящими до нескольких десятков децибел.

Закон распределения амплитуд сигналов, отражённых от различных сложных целей (самолёта, корабля, облака искусственных отражателей), по результатам различных экспериментов хорошо совпадает с распределением Релея:       

,

(3.19)

где ²_и – дисперсия амплитуды сигналов.