12.2.4. Динамическая ошибка

Динамическая ошибка обусловлена изменением дальности до цели за время съёма, определяемого как интервал времени от начала облучения цели до ввода в канал связи информации о её дальности.

Это изменение дальности Δrдин = υ_r t_c = υ_ц t_c cos q, где υ_r — радиальная составляющая скорости цели;

q— ракурс цели (угол между направлением на цель и направлением ее движения); t_c — среднее время съёма. Оно примерно равно: при визуальном съёме —5 с, при полуавтоматическом — 2 ... 3 с, при автоматическом — 0с.

При равновероятном ракурсе цели (р (q) = 1/2π) средняя квадратическая ошибка измерения дальности

и в зависимости от скорости цели может при визуаль­ном съёме достигать значений 1 ... 2 км и более.

Эффективной мерой снижения этой ошибки является использование полуавтоматического и автоматического съёма координат.

12.3. Ошибки измерения угловых координат и технические решения, обеспечивающие их снижение

12.3.1. Потенциальная ошибка

Потенциальная ошибка измерения угловой координаты опре­деляется формой и шириной диаграммы направленности антенны в соответствующей плоскости, отношением сигнал—шум на входе измерителя и способом измерения координаты.

где Θ_0,5Р — ширина ДН антенны; к — коэффициент пропорциональности, зависящий от формы ДН и способа измерения Θ.

Числовое значение коэффициента к составляет; к = 0,4 ...0,6 — при измерении углового положения цели методом линейного сканирования антенного луча (используется при измерении азимута в обзорных РЛС и угла места в радиовысотомерах); к — 0.6...1 — при измерении Θ методом парциальных диаграмм (в трёхкоординатных РЛС).

Потенциальная ошибка может быть значительной, особенно в РЛС метрового диапазона. Так, например, при β_{0,5 Р} = 4 ⁰ и γ₁ = 13дБ на границе зоны обнаружения (r = R) потенциальная ошибка измерения азимута составляет σβпот = 0,4°.

Для снижения потенциальной ошибки необходимо:

уменьшать ширину ДН антенны путем увеличения соответствующего размера антенны или уменьшения длины волны;

увеличивать энергию, излучаемую в зону обзора, с целью уве­личения R.

12.3.2. Ошибки измерения угловых координат за счёт особенностей распространения радиоволн

Ошибки за счёт рефракции. На точность измерения азимута рефракция радиоволн практически не влияет, ввиду малости гради­ента показателя преломления в азимутальной плоскости.

При измерении угла места, ошибки, обусловленные рефракци­ей, могут быть значительными. Это связано, во-первых, с тем, что состояние атмосферы меняется существенно с изменением высоты, а, во-вторых, с тем, что в угломестной плоскости отсутствуют ори­ентиры, отражение от которых можно было бы использовать для коррекции измерений угла места.

Показатель преломления n в тропосфере зависит от темпера­туры, давления и содержания водяных паров и определяется соот­ношением

где Т — температура воздуха, К;

р — барометрическое давление, Па;

l — парциальное давление водяного пара, Па.

Параметр Nр называют индексом рефракции. В диапазоне 100... 10000 МГц индекс рефракции не зависит от частоты. Поскольку с увеличением высоты р и l уменьшаются, то уменьшается и показатель рефракции. При нормальных атмосферных условиях показатель преломления с увеличением высоты уменьшается со скоростью 4 • 10 м^-1. Его типовое значение у поверхности земли составляет n = 1,0003 (индекс рефракции Np = 300).

На рис. 12.2 представлена зависи­мость ошибки измерения угла места в тропосфере от высоты для различных углов места и влажности. Видно, что ошибка существенно зависит от ука­занных факторов и увеличивается с уменьшением углов места и увеличе­нием влажности.

Классическим методом учета ат­мосферной рефракции в угломестной плоскости является замена действительного радиуса Земли (Rз = 6371 км) эквивалентным радиусом при вычислениях высоты: Rз экв = кRз, к = [1 + Rз (dn/dH)]^-1, где dn/dH — скорость изменения показателя преломления с вы­сотой (в общем случае зависит от высоты).

Для нормальной атмосферы (стандартная рефракция) dn/dH = - 4 • 10^-8 м^-1, к = 4/3 и R3 = 8500 км. При точных изме­рениях требуется учёт реальной рефракции. Поправка па рефракцию при малых ε составляет Δεрефр = r(dn/dH)/2.

Рис. 12.2. Ошибка измерения угла места в тропосфере при влажности 100% (сплошные линии) и 0% (пунктирные линии) в зависимости от высоты и угла места цели.

Для введения поправки на рефракцию с учетом конкретных атмосферных условий на РЛС необходимо иметь специальные приборы, измеряющие температуру, влажность и давление окружающей среды, а также таблицы для определения dn/dH.

При учёте рефракции ошибка измерения угла места σεРВВ не превышает 2 ...3'.

Ошибки, обусловленные влиянием земли. Переотражения ра­диоволн от подстилающей поверхности и местных предметов ска­зываются, прежде всего, на точность намерения угловых коорди­нат МВЦ. Ошибка измерения азимута, обусловленная влиянием земли, для среднепересечённой местности составляет примерно 1 ...2', а для горной — 15...20'. Ошибки измерения угла места особенно велики на малых углах места, когда значительная часть антенного луча облучает земную поверхность. Они могут иметь значение от единиц минут до единиц градусов [8,12]. Для их сни­жения необходимо уменьшать ширину ДН антенны в угломестной плоскости, уровень первых боковых лепестков и правильно выби­рать позицию РЛС.

Ошибки, обусловленные аномалиями в атмосфере. Ошибку из­мерения угловой координаты, обусловленную наличием нерегулярных неоднородностей (аномалий) в атмосфере, можно оцепить по формуле

где σп — среднее квадратическое значение коэффициента преломления радиоволн в неоднородности;

L0 — размер неоднородности;

L — протяженность трассы с неоднородной атмосферой.

Эта ошибка может составлять от 0,5' (для коротких неоднородных трасс) до 10...15' при распространении радиоволн вдоль границы суши и водной поверхности.