Тема 2. Способы обзора пространства и измерения координат целей срл ртв
2.1. Зона обнаружения целей снк
Радиолокационное
поле активной радиолокации, формируемое
CHK
радиотехнических подразделений, является
материальной основой, которая обеспечивает
решение РТВ задач радиолокационной
разведки, выдачи разведывательной и
боевой информации. Сплошное радиолокационное
поле создается с помощью зон обнаружения
РЛС (трехкоординатных РЛС или дальномеров
и радиолокационных высотомеров) и
оценивается внешней границей (максимальной
дальностью обнаружения
).
На заданной высоте, высотой нижней
границы
и верхней границей
.
Зоны обнаружения РЛС, в свою очередь,
должны быть такими, чтобы обеспечивать
надежное обнаружение и проводку
современных и перспективных СВН
противника во всем диапазоне высот их
полета на максимально возможной
дальности. Выполнение требований к зоне
обнаружения обеспечивается применением
различных способов обзора пространства.
Зоной обнаружения РЛС называется область пространства, в пределах которой РЛС обеспечивает обнаружение целей, обладающих заданной ЭПР, с вероятностями правильного обнаружения и ложной тревоги не хуже требуемых.
Для оценки параметров зоны обнаружения пользуются не пространственной зоной, а её полусечением вертикальной плоскостью (рис. 2.1)
Форма
зоны обнаружения характеризуется
зависимостью дальности обнаружения от
высоты
.
Параметрами зоны обнаружения РЛС
являются минимальный (
)
и максимальный (
)
углы места, максимальные высота (
)
и дальность (
)
обнаружения цели. Угол места
(см.
рис. 2.1) делит полусечение зоны обнаружения
на два участка: изодальностный и
изовысотный.
Рис. 2.1. Вид полусечения зоны обнаружения РЛС вертикальной плоскостью
Для
изодальностного участка зоны обнаружения
дальность обнаружения цели с заданной
ЭПР
при
.
Из треугольника ОАВ найдем дальность
обнаружения цени в пределах изовысотного
участка
.
Из
треугольника ОВС находим
.
Отсюда для некоторого фиксированного
угла
в пределах изовысотного участка зоны
обнаружения
.
Таким образом, аналитическое выражение для зоны обнаружения РЛС как зависимость дальности обнаружения цели от угла места можно представить в виде
, при
= 
, при
0, при
и
Такую форму зоны обнаружения называют комплексной.
Радиус
мертвой воронки характеризует область
зоны обнаружения, где цели под углами
места
не
обнаруживается РЛС.
Параметры
зоны обнаружения выбираются с учетом
тактических требований и технических
возможностей их реализации. Значение
в
РЛС сантиметрового диапазона ограничивается
условиями распространения сантиметровых
волн в приземном слое атмосферы. С одной
стороны необходимо выбрать
как
можно более близким к нулю, с другой –
необходимо оторвать ДНА от Земли, так
как облучение земной поверхности в
сантиметровом диапазоне волн приводит
к сильной изрезанности зоны обнаружения
на малых углах места вследствие
интерференции прямого и отраженного
от неровной поверхности лучей. Из-за
движения под действием ветра, покрывающих
земную поверхность кустов, травы и др.
непрерывно изменяется амплитуда и фаза
отраженного луча и, следовательно,
непрерывно изменяется форма зоны.
Поэтому практически в сантиметровом
диапазоне выбирают
.
Для снижении я
до
нуля и даже до отрицательных значений,
где это позволяет позиция и высота
подъема антенны, предусматривают
изменение наклона антенны в вертикальной
плоскости.
В
метровом и нижней части дециметрового
диапазона волн зона обнаружения
формируется с учетом влияния Земли и
значение
для
ровного участка поверхности практически
однозначно определяется отношением
длины
к высоте подъема
фазового центра антенны
.
Максимальный
угол места
зоны обнаружения для исключения мертвой
воронки желательно было бы выбирать
равным 90° или близким к нему. Однако это
привело бы к значительному усложнению
конструкции антенной системы. В настоящее
время считается целесообразным выбор
значений
порядка
35…45° в сантиметровом диапазоне и 20…30°
– в метровом. При этом радиус мертвой
воронки равный
составляет
(1…1,5)
и (2…4,5)
соответственно.
Верхняя
граница зоны обнаружения
должна быть не меньше потолка полёта
состоящих на вооружении и перспективных
СВН противника. Для современным РЛС
.
СТР 3
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Максимальную
дальность
обнаружения
целей, летящих на максимальной высоте
,
желательно получить равной дальности
прямой видимости
где
в километрах,
и
-
в метрах.
Однако
обеспечение таких дальностей обнаружения
связано со значительным увеличением
мощности передающего устройства и , как
следствие, с увеличением стоимости и
объема аппаратуры РЛС. Поэтому в настоящее
время обеспечивают дальность обнаружения,
близкую к дальности прямой видимости,
только лишь для маловысотных целей, и
целей с большими средними значениями
ЭПР * (например, стратегических
бомбардировщиков). По цели с
(истребитель) в РЛС обнаружения и
наведения считается применимым получение
дальности
.
Дальность обнаружения целей РЛС определяется уравнением радиолокации, которое устанавливает связь тактических характеристик РЛС с техническими параметрами её системы, характеристиками цели и внешними условиями. Уравнение радиолокации является основой при проектировании РЛС любого назначения, предъявлении требований к основным трактам и системам, выборе оптимального режима работы в конкретной воздушной и поверхностной обстановке, оценке степени влияния качества эксплуатации на боевые возможности РЛС и т.д.
Представим уравнение радиолокации с учетом обзора РЛС зоны обнаружения произвольным способом:
,
(2.1)
где
- дальность обнаружения цели РЛС в
направлении с условными координатами
и
;
СТР 4
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
-
максимальная дальность обнаружения
цели в зоне;
-
нормированная дальность действия РЛС;
-
коэффициент усиления излучающей
(передающей) антенны РЛС.
-
энергия, излучаемая передающей антенной
РЛС;
-
эффективная площадь приемной антенны
в направлении с координатами
и
;
-
максимальное значение эффективной
площади приемной антенны;
-
нормированная эффективная площадь
приемной антенны;
-
средне значение ЭПР цели;
-
коэффициент различаемости (отношение
сигнал/шум на входе приемника, при
котором обеспечивается заданное качество
обнаружения);
-
отношение сигнал/шум на входе устройства
сравнения с порогом, при котором
обеспечивается заданное качество
обнаружения;
-
коэффициент потерь, учитывающий,
во-первых, отличие параметров реальной
пачки с прямоугольной огибающей;
во-вторых, отличие реальной обработки
отраженных сигналов от оптимальной;
-
спектральная плотность собственных
шумов приемника, пересчитанная на его
вход.
Преобразуем уравнение (2.1). Из теории антенны известно, что коэффициент усиления антенны в соответствии с его определением может быть представлен в виде
,
(2.2)
где
-
эквивалентный телесный угол диаграммы
направленности излучающей антенны в
направлении с угловыми координатами
и
.
СТР 5
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Подставив соотношения (2.2) в уравнение (2.1) , получим
(2.3)
В уравнении (2.3) отношение
(2.4)
представляет
собой энергию, излучаемую радиолокатором
в единицу телесного угла зоны обнаружения.
Интегрируя отношение (2.4) в пределах
телесного угла зоны обнаружения
,
получаем суммарную энергию, излучаемую
РЛС в зону обнаружения за время
однократного ее обзора:
(2.5)
где
-
элементарный телесный угол.
Понятие телесный угол вводится по аналогии с понятием угол на плоскости. Из курса геометрии известно, что угол на плоскости определяется соотношением
(2.6)
где
- длина дуги, вырезаемая углом на
окружности с радиусом
.
По аналогии с выражением (2.6)
(2.7) где
-
площадь участка поверхности сферы с
радиусом
,
вырезаемого телесным углом
(рис.
2.2)
Рис. 2.2 К определению понятия телесного (пространственного) угла.
СТР 6
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
В соответствии с определением телесного угла элементарный телесный угол, входящий в (2.5):
(2.8)
где
-
площадь элементарного участка на
поверхности сферы с радиусом, равным
.
Значение
находят,
используя рис. 2.2:
(2.9)
С учетом (2.8) и (2.9)
(2.10)
После подстановки в соотношение (2.5) значения подынтегральной функции, найденного из (2.3), получаем
(2.11)
Из последнего выражения находим
(2.12)
Уравнение
(2.12) определяет максимальную дальность
обнаружения РЛС цели с ЭПР
в режиме обзора при произвольных способе
обзора и форме зоны обнаружения. Из него
следует, что максимальная дальность
действия РЛС при заданных значениях
энергии, излучаемой в зону за время
однократного обзора, и эффективной
площади приемной антенны зависит от
формы зоны обнаружения (функция
в
сферической системе координат с точностью
до постоянного коэффициента определяет
граничную поверхность зоны обнаружения)
и способа просмотра зоны обнаружения
приемной антенной РЛС (вид функциональной
зависимости
определяется
способом обзора зона обнаружения).
Энергию, получаемую в зону обнаружения, можно выразить через среднюю мощность излучения и время облучения цели СТР 7
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
(2.13)
где - средняя мощность, излучаемая передающей антенной РЛС в телесный угол диаграммы направленности;
где- длительность зондирующего импульса (в принципе может изменяться в зависимости от углового положения ДНА);
где
-
число импульсов в пачке отраженных
эхо-сигналов;
где - время облучения цели для получения отраженных сигналов.
Из выражения (2.13) следует, что перераспределение энергии, излучаемой в зону обнаружения, возможно следующими способами:
Изменением средней мощности в процессе обзора;
Изменением времени облучения целей ;
Выбором формы диаграммы направленности передающей антенны
СТР 8
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------