что такое угол закрытия рлс

Выбор позиции радиолокатора

radarsiting

Рисунок 1. Результат расчета зоны действия радиолокатора ASR 910 в Нойбранденбурге-Тролленхагене, Германия.

radarsiting

Рисунок 1. Результат расчета зоны действия радиолокатора ASR-910 в Нойбранденбурге-Тролленхагене, Германия.

Выбор позиции радиолокатора

Выбор позиции радиолокатора заключается в проведении комплекса измерений и / или расчетов с целью выбора такого места расположения радиолокатора в заданном районе, которое обеспечивало бы достижение оптимальных (максимально возможных в данных условиях) характеристик функционирования.

Главным образом при выборе позиции анализируется реализуемая зона действия радиолокатора с учетом влияния кривизны Земли и дальности прямой видимости, определяемой характером рельефа местности. Кроме этого, может выполняться оценка рефракции электромагнитных волн в атмосфере.

Ранее при выборе позиции выполнялся значительный объем измерений по топогеодезической съемке местности в районе позиции с применением специальных приборов (теодолит, буссоль). При этом измерялись углы наклона местности и углы закрытия позиции. Измеренные значения углов наклона позиции использовались при выборе места установки радиолокатора, в котором можно было бы обеспечить горизонтирование антенны. По измеренным значениям углов закрытия на кальке графическим методом строили реализуемую (то есть с учетом влияния рельефа местности) зону действия радиолокатора на малых высотах.

В настоящее время при решении таких задач используются цифровые карты местности и вычислительные мощности современных компьютеров. Это позволяет анализировать несколько возможных мест расположения радиолокатора, сравнивать их между собой и выбирать лучшее в соответствии с заранее установленным критерием. К таким критериям могут относиться дальность обнаружения маловысотных целей вкруговую или в заданном секторе, максимальная площадь зоны действия радиолокатора, требуемая степень перекрытия зон действия соседних радиолокаторов и другие.

Упрощенные, базовые программы позволяют рассчитывать только углы закрытия местности. Они позволяют строить изображения зоны действия радиолокатора для заданных высот полета цели (Рисунки 1, 2).

Как правило, в базовых программах не учитываются такие факторы, как диапазон частот радиолокатора, а также возможные отражения от земной поверхности. Тем не менее, даже такие результаты можно использовать для широкого диапазона высоких частот при первоначальном выборе места расположения радиолокатора или высоты подъема его антенны.

Более сложные, специализированные программы позволяют учитывать максимальную дальность действия радиолокатора, определяемую его энергетическими характеристиками (смотри Уравнение дальности радиолокации), любые значения требуемой вероятности обнаружения, паразитные отражения от поверхности и их взаимодействия, а также возможные аномальные эффекты при распространении радиоволн (например, тропосферные волноводы). Однако такие программы являются очень дорогостоящими и требуют точного ввода вручную большой совокупности значений переменных среды и параметров конкретного радиолокатора.

Bildergalerie

Kiel

Рисунок 2. Результат расчета зоны действия морского радиолокатора (Скриншоты сделаны с любезности компании Cambridge Pixel Ltd.)

Издатель: Кристиан Вольф, Автор: Андрій Музиченко
Текст доступен на условиях лицензий: GNU Free Documentation License
а также Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported License,
могут применяться дополнительные условия.
(Онлайн с ноября 1998 года)

Источник

Что такое угол закрытия рлс

Радиолокационное наблюдение осуществляется в определенной области пространства, которую называют зоной видимости (ЗВ) или зоной обзора (ЗО) РЛС. Размеры этой зоны определяются количеством измеряемых координат и интервалами, в пределах которых возможно измерение.

503 clip image002

В простейшем случае при измерении двух координат – азимута b и дальности Д можно наглядно отобразить зону видимости РЛС в полярных координатах (рисунок 1).

Для большинства современных РЛС зона видимости – трехмерная, а в доплеровских локаторах кроме трех координат, задающих пространственное положение цели, может измеряться и четвертая координата – радиальная скорость.

Зона видимости такой РЛС является четырехмерной и характеризуется четырьмя координатными интервалами обзора:

Зона обзора по радиальной скорости может быть представлена в двух вариантах – для приближающихся к РЛС целей и для удаляющихся от РЛС целей, что выражено в формуле знаком модуля.

503 clip image004

Значения координатных интервалов в современных РЛС велики, а разрешающая способность в определении координат очень высока.

Для количественного описания числа элементов разрешения целесообразно пользоваться нормированными единицами, определяемыми отношением интервала обзора по каждой из оцениваемых координат к соответствующему интервалу разрешения:

503 clip image006 503 clip image008; 503 clip image010; 503 clip image012;

то есть количеством разрешаемых элементов в зоне обзора РЛС по каждой из координат.

Общее количество элементов разрешения в ЗО:

Для четырехмерной ЗО число элементов разрешения может достигать миллионов.

5.3.2. Дальность действия РЛС

Потенциальную дальность действия РЛС определяют требования к мощности передатчика, чувствительности приемника и коэффициенту усиления антенной системы РЛС, необходимым для обнаружения цели на заданной дальности. Связь между названными параметрами определяет уравнение дальности действия РЛС для простейшего характерного случая, когда цель находится в максимуме передающей и приемной диаграмм направленности, а помехи отсутствуют

503 clip image014,

l- длина волны излучаемых колебаний (м);

Дальность прямой видимости Дпв в километрах для заданных в метрах высоты расположения антенной системы РЛС HРЛС и высоты полета цели hц определяется по эмпирической формуле

503 clip image016.

Несложно убедиться, что дальность обнаружения самолета на высоте 50 м в 7 раз меньше, чем на высоте 5000 м., поэтому минимальные высоты полета используются СВКН для прорыва системы ПВО. В свою очередь РЛС, предназначенные для работы по маловысотным целям, целесообразно размещать на максимально высоких участках местности, также могут применяться специальные вышки, для увеличения дальности обнаружения.

Читайте также:  что такое социальная работа своими словами

5.3.3. Разрешаемый объем РЛС

503 clip image018

Таким образом, разрешающая способность по дальности оценивается минимальным расстоянием ΔДмин между двумя находящимися на одном направлении целями, при котором эти цели наблюдаются раздельно.

Разрешающая способность по азимуту оценивается минимальной разностью азимутов Δβмин двух целей с одинаковыми дальностью и углом места, при которой эти цели еще наблюдаются раздельно.

Разрешающая способность по углу места оценивается минимальной разностью углов места Δεмин двух целей с одинаковыми дальностью и азимутом, при которой эти цели, еще наблюдаются раздельно.

Разрешающая способность по скорости оценивается минимальной разностью радиальных скоростей ΔVr двух целей с одинаковыми координатами Д, β, ε, при которой эти цели еще наблюдаются раздельно.

Для принятия решения одиночная цель или групповая достаточно разрешения целей по одной координате.

Таким образом, разрешающая способность РЛС является тактической характеристикой, определяющей возможности РЛС разделять близко расположенные объекты при их зондировании.

5.3.4. Методы РЛ обзора пространства.

Задача обнаружения целей (получение ответа на вопрос – есть цель или ее нет) решается для каждого элемента разрешения в пределах зоны видимости.

За время t ан в активных РЛС с пассивным ответом выполняются следующие операции:

Длительность t ан может достигать десятков миллисекунд.

503 clip image020

Очевидно, что для N

10-2сек. время обзора t обз

104сек. (это более 2 часов и 45 минут). Для обнаружения скоростных воздушных объектов такое время обзора неприемлемо.

Практическое значение t обз должно составлять порядка 6 секунд и менее.

5.3.5. Обзор пространства по дальности

503 clip image022

503 clip image024,

где ( i = 1, 2), с = 3 · 108 м/с.

Никаких специальных операций для выполнения такого обзора при использовании импульсных ЗС не требуется. При зондировании целей одиночным сигналом измерение t з i не представляет каких-либо затруднений и может производиться, например, путем визуального измерения расстояния между яркостной отметкой цели и центром экрана индикатора с круговой разверткой по координатам азимут-дальность (b-Д), соответствующим моменту излучения ЗС (рисунок 2).

503 clip image026

503 clip image028

503 clip image030

В общем случае истинное значение времени запаздывания отличается от

t з отн на целое число периодов повторения

503 clip image032

Для исключения потерь сигналов, расположенных на стыке соседних элементов разрешения, используется взаимное перекрытие разрешаемых элементов, характеризуемое коэффициентом перекрытия Кп который показывает минимальное количество просмотров, используемых для каждой точки на временной оси за одно зондирование.

Например, если Кп = 2, то каждую точку на временной оси просматриваем дважды. Для реализации указанного требования число элементов разрешения следует увеличить в Кп раз.

Таким образом, итоговое выражение для определения требуемого числа каналов в приемнике для параллельного обзора по Д с ЗС вида КППРИ составляет

503 clip image034,

5.3.6. Обзор пространства по радиальной скорости

Радиолокационный обзор по радиальной скорости также может быть однозначным или неоднозначным.

Если в качестве ЗС используется монохроматический сигнал, в спектре которого присутствует только одна составляющая, измерение радиальной скорости Vr ц производится однозначно. При этом обзор по Vr ц может осуществляться как последовательно, так и параллельно.

Если же спектр ЗС содержит несколько составляющих (как для КППРИ), то для ответа на вопрос однозначно или неоднозначно будет измеряться радиальная скорость необходимо сравнить максимальное априорное значение доплеровской частоты отраженного сигнала (ОС) с величиной частотного интервала между соседними составляющими спектра ЗС.

АЧС принимаемого сигнала при облучении цели КППРИ показан на рисунке 1, где частота f характеризует положение на частотной оси центрального лепестка спектра ЗС.

Из рисунка видно, что АЧС отраженного сигнала, так же, как АЧС зондирующего, является периодической функцией частоты и содержит

503 clip image002 0000

503 clip image004 0000

В отличие от АЧС ЗС каждый из спектральных пиков сигнала, отраженного от движущейся цели, смещен относительно соответствующего пика ЗС на величину доплеровской добавки частоты:

503 clip image006 0000,

где Vr ц – радиальная составляющая скорости цели.

Из приведенной зависимости следует, что при

503 clip image008 0000,

503 clip image010 0000,

( h ≠ 0) доплеровская частота определяется неоднозначно и обзор по скорости тоже неоднозначен.

5.3.7. Обзор пространства по угловым координатам.

Для реализации параллельного обзора пространства по угловым координатам радиолокационное наблюдение должно осуществляться по всей зоне обзора одновременно, путем использования многолучевой диаграммы направленности (ДН) антенны и многоканального приемника, число каналов в котором больше или равно числу антенных лучей. Такое построение РЛС на практике не используется, как слишком затратное.

Последовательный обзор производится с помощью одного луча и одноканального приемника, что существенно упрощает конструкцию радиолокатора. При этом зона видимости просматривается последовательно во времени путем перемещения (сканирования) ДН антенны по угловой координате.

Круговой обзор может быть реализован, например, путем механического вращения антенны с веерообразной ДН в азимутальной плоскости с постоянной угловой скоростью W а (рисунок 1).

503 clip image012 0000

Однократный просмотр зоны видимости осуществляется за время Тобз, называемое периодом обзора

503 clip image014 0000.

Если в зоне видимости присутствует цель, то сигнал, отраженный целью и принятый антенной РЛС, пропорционален зондирующему сигналу, промодулированному квадратом сечения ДН в плоскости сканирования антенны (рисунок 2). При совпадении максимума ДН с угловым

Читайте также:  что такое стоматит у кошек

положением цели амплитуда принятого сигнала достигает максимума.

503 clip image016 0000

Из рисунка видно, что в случае углового сканирования с непрерывным перемещением луча вид принимаемого сигнала существенно зависит от формы ДН.

Как для непрерывного, так и для импульсного сигнала длительность принятой посылки равна времени облучения цели:

где D Q 0,5 – ширина луча ДН по уровню половинной мощности в плоскости сканирования антенны.

Веерная форма диаграммы позволяет охватить всю зону видимости

по e за одно зондирование, однако не позволяет измерить значение этой координаты, поэтому РЛС, использующие такую ДН, как правило, двухкоординатные.

В трехкоординатных РЛС, измеряющих дальность и обе угловые координаты, используется ДН игольчатой формы, а обзор осуществляется последовательным перемещением луча в обеих плоскостях. Рассмотрим один из вариантов кругового обзора для РЛС с фазированной антенной решеткой (рис. 3).

503 clip image018 0000

Секторный обзор по угловым координатам, как правило, используется в РЛС сопровождения целей и ракет. Он предусматривает излучение и прием пачки импульсов для текущего углового направления и лишь затем перенос луча на следующее направление. При этом линия огибающей принимаемого сигнала имеет прямоугольную форму, и не зависит от параметров ДН.

Рассмотренные примеры последовательного обзора по угловым координатам относятся к случаю обзора по жесткой программе, когда ДН перемещается независимо от результатов радиолокационного наблюдения. На практике РЛС обнаружения и сопровождения целей могут использовать и гибкие программы обзора. Например, в нечетные периоды происходит обзор, аналогичный рассмотренным жестким программам обзора, а в четные осуществляется подсвет лишь тех угловых направлений, в которых зафиксированы цели. При этом повышается темп обновления радиолокационной информации о целях.

Источник

Основы радиолокации, ликбез для тех кто не в теме.

picture 20810 1448700569

По комментариям и вопросам к прошлым статьям, решил что надо более подробно и основательно рассказать так называемую элементарную базу. Поэтому в этой статье я в обычном своём стиле попытаюсь о принципах классической радиолокации, объясню разницу между обычным полицейским радаром и современной трёх координатной РЛС. Для избежания вбросов и нездорового интереса, к точным техническим характеристикам, в статье, в качестве примеров, буду рассматривать только старые системы о характеристиках которых гугл давно всё знает. Приятного чтения, конструктивная критика как всегда приветствуется.

ОБНАРУЖЕНИЕ ЦЕЛИ И ОСНОВНЫЕ ТИПЫ РЛС

Основной принцип: передатчик посылает радио сигнал, сигнал распространяясь в пространстве отражается от объекта (цели), отражённый сигнал принимается приёмником. Как правило в классической РЛС приёмник и передатчик находятся в одном месте и на одной оси, возможны только вариации когда каждый использует свою собственную антенну, но чаще используется одна. Так же станции различаются по виду излучения постоянное и импульсное, если используется постоянное то у станции две антенны, при постоянном сигнал излучается постоянно только меняется со временем, при импульсном передатчик генерирует короткие импульсы с временным промежутком. Импульсные станции, как правило более мощные и дальнобойные, потому что использование импульсов позволяет накопить большую энергию между импульсами и излучить эту энергию во время короткого времени. Обычно время между импульсами в десять или больше раз больше чем длина импульса, то есть такая станция позволяет излучить сигнал большей мощности при том же потреблении энергии. Так же есть РЛС которые используют удалённый подсвет цели, в качестве передатчика для таких РЛС служат вышки сотовой связи, теле и радио вещания или другие мощные источники меняющихся во времени радио сигналов. Для обнаружения цели таким типом РЛС, цель не должна находиться на прямой или близко к прямой линии между РЛС и передатчиком сигнала, вычислительный комплекс должен знать точное место расположение передатчика. Как вычисляется место расположение цели это отдельный разговор, для тех кому очень интересно гуглить «пространственная задача обнаружения цели РЛС с внешним (сторонним) подсветом». Недостатки РЛС с внешним подсветом: низкая дальность обнаружения из-за использования маломощных сигналов слабо подходящих для радиолокации. Вот в принципе и всё что хотел сказать об обнаружении цели при помощи стороннего подсвета, не путать с наведением. На вопросы на тему подсвет цели для её обнаружения удалённой военной РЛС, или использования специальных устройств подсвета, отвечать не буду и комментарии с этим вопросом буду удалять.

ОБНАРУЖЕНИЕ ПО ПЕРВОЙ КООРДИНАТЕ

Первые РЛС были либо чисто сигнальными (есть цель, нету цели), пример РУС-1 (радиоулавливатель самолётов, первый) либо определяли наличие цели по одной координате дальности. Для этого требовалось засекать время между моментом излучения импульса и моментом его получения на радио приёмнике, если умножить это время на скорость света и поделить на два то получим дальность до цели. Пример на картинке:

Эта схема работает по следующему принципу, генератор импульса генерирует в нужное время импульс определённой длительности, этот импульс поступает и на вычислительное устройство индикатора и на передатчик который усиливает этот импульс для излучения. Во время импульса переключатель подключает антенну на передатчик, всё остальное время антенна подключена к приёмнику. Импульс излучается антенной, распространяться в пространстве, отражается от цели, возвращается на антенну. С антенны импульс попадает на приёмник, где происходит его фильтрация и усиление. После приёмника принятый импульс попадает на вычислительное устройство индикатора, где сравнивается время начального импульса и принятого, на основе этого на индикаторе появляется отметка пропорционально рваная дальности. Так определяется первая координата, дальность. Кстати на будущие, почти все РЛС работают в сферической системе координат, где центр сферы (точка отсчёта) это антенна РЛС, поэтому в статье я то же буду использовать сферическую систему. Разрешающая способность РЛС по дальности определяется минимальным расстоянием между двумя объектами находящимися в одной плоскости с антенной РЛС, когда РЛС будет видеть их как две отдельные цели. Простыми словами расстояние на котором два самолёта на экране не будут выглядеть как один. У метровых РЛС этот показатель хуже, у сантиметровых наоборот лучше.

Читайте также:  категория земли не установлена что делать

Пример метровая РЛС П-18, разрешающая способность по дальности (погрешность) 1800-1400 метров в зависимости от модификации.

РЛС сантиметрового диапазона П-37, разрешающая способность 900 метров.

Исключение из правил это классический полицейский радар (не путать с лидаром), который используют гаишники для ловли нарушителей. Она работает по другому принципу, и не определяет расстояние до объекта, а измеряет его скорость. это происходит за счёт доплеровского эффекта. В двух словах суть этого эффекта такова. Если объект обладает какой либо скоростью, то отражённые от него волны будут иметь сдвиг по частоте пропорциональный скорости объекта, чем быстрее движется объект тем сильнее измениться частота отражённого сигнала. Как раз по разнице отражённого сигнала и излучённого, полицейский радар определяет точную скорость нарушителя. Отсюда интересный эффект, если замерить скорость летящего спорткара на фоне медленно ползущей фуры то прибор покажет скорость фуры, так как от фуры сигнал будет более сильным. Так будет в теории, а на практике могут случаться любые чудеса))) Поэтому я сторонник лидара для таких целей, так как, в отличии от радара, его обмануть практически нельзя, и точность с погрешностью гораздо меньше.

По мимо того что бы определить где находиться цель неплохо бы знать её высоту если речь идёт о стандартной прямоугольной системе координат, или угол места в сферической. Как я говорил РЛС работают в последней системе координат. Что такой угол места, он же угол возвышения или эливации? Это величина угла между прямой от РЛС до цели и горизонтальной плоскостью, пример на картинке (угол места обозначен ε):

Раньше во время активной службы станций типа П-18, П-37 и прочих, вместе с ними использовался специальный тип РЛС который назывался радиовысотомерами. Этот тип по принципу работы очень похож на обычный двух координатные РЛС, которые ещё называют РЛС обзора. Отличие состояло в том что сканирующий луч двигался не в горизонтальной плоскости, а в вертикальной. Алгоритм действий был следующий. РЛС обзора обнаруживала цель (определяла дистанцию и азимут), если необходимо было узнать высоту на которой находиться цель. В её сторону разворачивали высотомер и он определял угол места, по которому высчитывалась высота цели. Как высчитывалась, школьная задача про прямоугольный треугольник в котором надо найти длину катета имея значения другого катета, гипотенузы и угла между ними. Пример такого высотомера ПРВ-16 на картинке снизу:

Как правило точность определения высоты такими высотомерами была не высокой, из-за особенностей которые скучно описывать, они определяли эшелон на котором находиться цель. Что интересно у такого типа РЛС антенна вращается в двух плоскостях, в вертикальной и горизонтальной, тоесть по большому счёту это уже трёх координатная РЛС так как может определять все три координаты, но есть одно НО. В таком режиме высотомеры применяют редко, как правило в крайних случаях. Причины этому: антенна имеет широкую ДН в горизонтальной плоскости, отсюда очень малую разрешающую способность по азимуту, из-за того что антенну надо двигать в двух плоскостях (быстро это не сделаешь), время обзора то же увеличивается по сравнению с обычными РЛС кругового обзора.

В описанных выше РЛС перемещение сканирующего луча в пространстве осуществляется при помощи вращения антенны, из-за солидных размеров антенны делать быстро это нельзя. Поэтому в настоящее время для создания сканирующего луча используют фазированные антенные решётки (ФАР), которые могут создавать намного более узкий луч, чем обычные антенны, и перемещать его в пространстве намного быстрее. Как правило современные РЛС в ФАРой сканируют пространство минимум двумя лучами, один определяет азимут другой угол места.

Решил на этом закончить, так как будет следующая статья в которой расскажу о принципах подавления помех в радиолокации. Если что-то не понятно или надо рассказать что-то подробно что я пропустил, пишите в комментариях, включу в следующую статью или отвечу в комментариях. Как всегда конструктивная критика приветствуется.

И на последок анекдот про пианиста:

Источник

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Праздники по дням и их значения
Adblock
detector