Радиолокационный мониторинг (стр. 4 )

В РТС передачи аналоговых сообщений и во многих РТС извлечения информации ошибка имеет непрерывный характер и качество системы целесообразно определять величиной ошибки.

Различают систематические ошибки и случайные. Систематические ошибки обусловливаются известными и закономерными факторами. Поэтому их можно оценить расчетным путем или экспериментально, а затем учесть при проведении измерений. Случайные ошибки возникают из-за действия помех: шумов приемника, помех в среде распространения радиоволн, случайного изменения отражающих свойств объектов и т. п. Важными характеристиками случайных ошибок являются плотность распределения вероятности, математическое ожидание, дисперсия, корреляционная функция или спектральная плотность мощности.

Пропускная способность системы - максимальное количество информации, которое может быть передано или извлечено системой за единицу времени. Термин «пропускная способность» обычно применяют к РТС передачи информации и радиолокационным системам.

Быстродействие системы - длительность переходного процесса при подаче на вход системы единичного скачка. Термин «быстродействие системы» применяют к РТС управления. При этом под быстродействием системы понимают способность системы отслеживать быстрые изменения параметров входной величины.

Помехоустойчивость - способность РТС сохранять показатели качества (дальность, точность и т. п.) при воздействии помех. Она зависит от способов кодирования, модуляции, метода приема и т. п.

Для РТС передачи дискретных сообщений помехоустойчивость можно характеризовать вероятностью ошибки при заданном отношении средних мощностей сигнала и помехи в полосе частот, занимаемой сигналами, или требуемым отношением средних мощностей сигнала и помехи на входе приемника системы, при котором обеспечивается заданная вероятность ошибки.

Помехоустойчивость РТС передачи непрерывных сообщений или РТС извлечения непрерывных сообщений удобно оценивать средним квадратом ошибки или отношением средних мощностей сигнала и помехи на входе приемника системы, при котором обеспечивается заданный средний квадрат ошибки.

Электромагнитная совместимость - способность РТС функционировать совместно с другими РТС.

Надежность аппаратуры - способность РТС выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени.

Скрытность действия - способность системы противостоять мерам радиотехнической разведки, направленным на обнаружение сигнала (энергетическая скрытность), определение его структуры (структурная скрытность) и раскрытие смысла передаваемой с помощью сигналов информации (информационная скрытность). Скрытность возрастает, в частности, при увеличении направленности, уменьшении мощности излучения, уменьшении длительности непрерывного функционирования, усложнении структуры сигналов, изменении параметров сигналов.

Масса, габариты, потребляемая мощность, удобства размещения и развертывания - характеристики, особенно важные при размещении РТС на подвижных объектах.

Перспективность - способность РТС в течение длительного времени удовлетворять потребностям общества.

Многие из перечисленных характеристик РТС являются и показателями их качества. В частности, к ним относятся такие, как дальность действия, точность, помехоустойчивость, пропускная способность и др. При рассмотрении характеристик и показателей качества РТС и возможностей их улучшения необходимо учитывать объективные природные ограничения, к которым относятся:

―  ограниченный диапазон частот;

―  наличие помех;

―  особенности распространения радиоволн;

―  ограниченный объем размещения аппаратуры РТС (самолеты, ракеты, ИСЗ и др.).

Необходимо также учитывать экономические факторы (улучшение показателей качества всегда связано с увеличением стоимости аппаратуры), а также психофизиологические возможности человека-оператора, обслуживающего ту или иную РТС, его способность к восприятию, обработке и накоплению информации.

Тенденции развития радиотехнических систем

Научно-технический прогресс в области РТС проявляется в обновлении технической структуры РТС, в замене устаревших технических средств новыми. Вновь создаваемые РТС должны обладать лучшими показателями качества, более широкими функциональными возможностями и в большей степени удовлетворять требованиям получателя информации.

Основой развития РТС являются как достижения фундаментальных наук, открывающие новые физические принципы функционирования устройств и систем, так и успехи современной электроники.

Направления развития радиотехнических систем

В развитии РТС выделяют[11] следующие принципиальные направления:

―  интеллектуализация РТС на основе вычислительных средств;

―  освоение в создаваемой радиоэлектронной технике широкого диапазона радиоволн: от миллиметрового до сверхдлинных;

―  переход в современной аппаратуре от отдельных электронных элементов узкого назначения (транзисторов, логических ячеек, ячеек памяти) к функциональным сложным интегральным микросхемам;

―  повышение роли устройств обработки информации в РТС;

―  расширение областей применения РТС.

Развитие РТС в значительной мере определяется достижениями в области электроники:

―  для современной электроники характерным является все возрастающая степень интеграции, достигающая в настоящее время нескольких миллионов транзисторов на кристалл;

―  большой интерес вызывают разработки монолитных интегральных схем сантиметрового и миллиметрового диапазонов на базе биполярных и полевых транзисторов с гетеропереходами, в частности, приемопередающих модулей систем с активными фазированными антенными решетками;

―  продолжает развиваться функциональная электроника: появились акустоэлектронные процессоры, приборы с зарядовой связью и устройства на их основе.

Усложнение функций, связанных с передачей, накоплением и обработкой информации, решается, главным образом, за счет устройств цифровой техники. Цифровая техника используется в устройствах обработки сигналов, системах формирования луча и управления его сканированием в устройствах с фазированными антенными решетками, в системах связи, радиовещания и телевидения.

Наряду с микропроцессорной техникой быстро развиваются цифровые процессоры сигналов (ЦПС) - приборы, где цифровая техника наиболее тесно взаимодействует с аналоговой. Современные ЦПС характеризуются производительностью в десятки и сотни миллионов операций в секунду.

Таким образом, РТС идут в своем развитии по пути повышения степени функциональной интеграции, что достигается увеличением в системе числа ячеек, выполняющих логические функции или функции хранения информации.

Повышение степени интеграции позволяет повысить надежность и быстродействие системы, снизить стоимость, перейти на высокоскоростные методы передачи и обработки информации, создать интегрированные многофункциональные комплексы с высоким уровнем искусственного интеллекта, адаптивные к помеховой обстановке.

Развитие радиотехнических систем
передачи информации

За последнее десятилетие особенно существенные изменения претерпели РТС передачи информации. Еще совсем недавно в России практически не было междугородних цифровых систем передачи информации. Очень слабо была развита подвижная радиотелефонная связь. Существующие сети, в основном, аналоговые. Плохо удовлетворялся спрос на услуги международной связи. В зачаточном состоянии находились телематические службы «Телетекс», «Телефакс», «Бюрофакс», «Видеотекс» и другие, играющие существенную роль в информатизации общества (телематические службы, согласно определению Международного союза электросвязи, - это службы электросвязи (кроме телефонной, телеграфной и служб передачи данных), которые организуют с целью обмена информацией через сети электросвязи). Отсутствовала общенациональная сеть передачи данных с коммутацией пакетов, сотовые сети подвижной связи и т. п.

Изменения в политической, экономической, культурной и общественной жизни, расширение производственных связей, интеграция в мировое сообщество способствовали бурному развитию систем передачи информации.

Одним из перспективных направлений совершенствования СПИ является создание высокоскоростных сетей для передачи всех видов информации. К приоритетным направлениям относятся такие направления, как создание высокоскоростных цифровых сетей связи, сетей передачи данных с коммутацией пакетов, телематических служб, совершенствование спутниковых систем связи, развитие современных систем подвижной радиосвязи, обеспечивающих как речевой, так и документальный обмен.

Эффективной движущей силой радикальных изменений облика телекоммуникаций являются успехи в развитии подвижной радиосвязи. Хорошо известны возможности такой связи. Системы подвижной связи имеют исключительное значение для больших регионов с низкой плотностью населения и большим числом малых городов и деревень, для труднодоступных районов.

При решении проблем информационного обмена как внутри страны, так и с зарубежными странами важна документальная электросвязь. В последнее время открыты широкие возможности по созданию современных телекоммуникационных технологий в России, резко возрос объем и расширилась номенклатура услуг, предоставляемых документальной электросвязью. Значительное развитие получила международная телеграфная сеть «Телекс». Существенную роль в обмене документальными сообщениями играют различные системы электронной почты, охватывающие все регионы России и предоставляющие возможность обмена сообщениями, в том числе с зарубежными корреспондентами.

К важнейшим средствам организации международной и междугородной телефонно-телеграфной связи, телевидения и радиовещания относится спутниковая связь. Особенно незаменимы спутниковые системы для больших территорий, для районов с малой плотностью населения, суровыми климатическими условиями. В настоящее время создана сеть телефонной связи через спутники с важнейшими районами и городами Дальнего Востока, Сибири, Крайнего Севера. Спутниковая связь позволила распространить многопрограммное телевизионное вещание из Москвы по всей территории России, создать региональное теле - и радиовещание, обеспечить ускоренную телефонизацию удаленных и труднодоступных регионов, организовать дополнительные линии связи и связь с мобильными объектами, ускорить развитие сетей передачи данных и международной спутниковой связи.

Тенденции развития радиолокационных станций

Дальнейшее совершенствование получили РЛС и РНС. Современные радиолокационные системы позволяют решать задачи, которые были недоступны единичным радиолокационным средствам. Они обладают высокой разрешающей способностью по дальности, угловым координатам, радиальной скорости, что обеспечивается применением:

―  сверхширокополосных сигналов;

―  когерентных сигналов большой длительности;

―  антенн со сверхузкими диаграммами направленности.

В развитии РЛС наблюдаются следующие основные тенденции:

―  увеличение числа измеряемых координат (в частности, к созданию трехкоординатных РЛС);

―  многорежимность зондирования и обзора пространства;

―  повышение когерентности сигналов и эффективному ее использованию;

―  автоматизация обработки сигналов и построения трасс целей;

―  сокращение энергозатрат;

―  сочетание перспективных антенных решеток с более дешевыми антеннами при значительном уменьшении уровня боковых лепестков;

―  существенное повышение надежности и ресурса РЛС;

―  диагностика и ускоренное устранение неисправностей;

―  сокращение количества обслуживающего персонала, ограничение функций персонала;

―  применение дистанционного контроля.

В области РЛС обнаружения маловысотных целей предпочтение отдается антеннам, поднимаемым на вышки (мачты) высотой 10...20 м.

Большое внимание уделяется РЛС с активным ответом. К ним относятся, прежде всего, РЛС управления воздушным движением. Большинство РЛС военного назначения имеют также каналы опознавания государственной принадлежности. Для этих РЛС повышенное внимание уделяется защите от помех, а в ряде случаев и от самонаводящихся на излучение снарядов. В связи с широким применением малозаметных воздушных целей существенно повысилась роль РЛС метрового диапазона. Во всех диапазонах проводятся работы по распознаванию классов (и даже типов) воздушных целей.

Подповерхностная радиолокация

В последние годы значительно возрос интерес к подповерхностной радиолокации[12]. Работа радиолокационной станции подповерхностного зондирования (георадара) основана на использовании классических принципов радиолокации. Передающая антенна излучает сверхкороткие электромагнитные импульсы, имеющие 1,0-1,5 периода квазигармонического сигнала. Такие импульсы относятся к классу широкополосных сигналов, у которых отношение ширины спектра к частоте его максимума близко к единице. Центральная частота сигнала и длительность определяются необходимой глубиной зондирования и разрешающей способностью георадара. Излучаемый импульс отражается от неоднородностей исследуемой среды и принимается приемной антенной. После обработки сигнала полученная информация отображается на индикаторе.

Подповерхностная радиолокация применяется в самых различных областях:

―  геофизика;

―  инженерная геология;

―  транспортное, промышленное и гражданское строительство;

―  археология;

―  космические исследования планет Солнечной системы и их спутников;

―  оборонная промышленность и т. д.

Области применения методов подповерхностной радиолокации:

―  построение геологических разрезов и профилей дна водоемов;

―  определение положения уровня грунтовых вод;

―  определение границ распространения полезных ископаемых;

―  измерение толщины пресноводных и морских льдов;

―  выявление местоположения инженерных сетей (металлических и пластиковых труб, кабелей и др.);

―  оценка качества бетонных конструкций (мостов, дамб и плотин);

―  обнаружение утечек из нефтепроводов;

―  обнаружение захоронения экологически опасных отходов;

―  установление местонахождения археологических объектов и тайников;

―  исследование структуры торфяных месторождений, песчаников, известняков, мерзлых почв.

В оборонной промышленности георадары могут использоваться для:

―  обнаружения мест установки мин;

―  обнаружения расположения подземных тоннелей, коммуникаций, складов;

―  выявления подкопов к охраняемым объектам.

2.2. Принципы радиолокационного мониторинга

Принципы построения радиолокационных систем

Задачи и условия функционирования радиолокационных систем. Радиолокация - отрасль радиотехники, обеспечивающая получение сведений об объектах путем приема и анализа радиоволн. Объекты, сведения о которых необходимо получить, называют радиолокационными целями. Различают следующие цели:

―  аэродинамические (самолеты, крылатые ракеты, вертолеты и др.);

―  наземные и надводные (автомашины, танки, корабли и др.);

―  космические (космические аппараты, баллистические ракеты и др.), подземные и подводные (полости в грунте, различные объекты в земле и воде и др.);

―  природного происхождения (облака, естественные ориентиры на местности, метеоры, планеты) и другие.

Совокупность сведений о наличии целей в отдельных областях пространства, об их координатах и других параметрах движения, о числе целей и их характеристиках называют радиолокационной информацией. Технические средства получения радиолокационной информации называют радиолокационными средствами, радиолокационными станциями (РЛС), или радиолокаторами. Для расширения информационных возможностей радиолокационных средств их объединяют в радиолокационные системы (комплексы), включающие средства передачи данных и управления.

Термин «радиолокация» составлен из латинских слов locus - место и radio - излучение, характеризующих важнейшую из решаемых задач и пути ее решения. В зарубежной литературе используется термин «радар» (radar), происходящий из словосочетания radio detection and ranging (от англ. обнаружение и измерение дальности с помощью радиоволн). В современных РЛС используются электромагнитные излучения декаметровых, метровых, дециметровых, сантиметровых и миллиметровых волн.

Термин «мониторинг» в самом общем смысле означает[13] «постоянное наблюдение за каким-либо процессом с целью выявления его соответствия желаемому результату или первоначальным предположениям». В более узком смысле – это «наблюдение, оценка и прогноз состояния окружающей среды в связи с хозяйственной деятельностью». Большой Энциклопедический словарь дает[14] следующее определение: «Мониторинг – это комплексная система наблюдений за состоянием окружающей среды (атмосферы, гидросферы, почвенно-растительного покрова и др.) с целью её контроля, прогноза и охраны. Различают глобальный, региональный и локальный уровни мониторинга. Наиболее важны в системе мониторинга контроль за химическим составом атмосферы, осадков, поверхностных и грунтовых вод, почвы, за концентрацией и основными путями распространения загрязнений. Проводится мониторинг сейсмических явлений, водных и минеральных ресурсов, численности и видового состава животных и растений и т. д. В службе мониторинга используют физические, химические и биологические методы исследований, авиационную и космическую технику и др. Сведения о состоянии различных природных объектов поступают от специализированных наземных и морских станций, из биосферных заповедников, с космических аппаратов. Космический мониторинг позволяет оперативно выявлять очаги и характер изменений окружающей среды, прослеживать интенсивность процессов и амплитуды экологических сдвигов, изучать взаимодействие техногенных систем. Служба мониторинга создана во многих странах: в 1988 организован Всемирный центр мониторинга охраны природы (ВЦМОП)».

Основными информационными задачами радиолокации являются следующие:

- обнаружение целей;

- измерение координат целей и других параметров их движения;

- разрешение целей;

- классификация целей.

Эти задачи решаются на всех этапах обработки радиолокационной информации: первичной, вторичной и третичной.

Задача обнаружения состоит в принятии решения о наличии или отсутствии цели в каждом выделенном элементе пространства, входящем в зону ответственности (контроля) РЛС, с минимальными вероятностями ошибок при первичной обработке и во всей зоне ответственности РЛС при вторичной (третичной) обработке.

Задача измерения сводится к оцениванию координат и других параметров движения целей с минимально возможными погрешностями. Измеряют, в первую очередь:

―  дальность до цели;

―  азимут цели;

―  угол места;

―  производные координат (в частности, радиальную скорость) элементы траектории.

Могут измеряться параметры, не связанные непосредственно с координатами целей: элементы поляризационной матрицы рассеяния, радиальная протяженность целей и др.

Задача разрешения заключается в обнаружении и измерении параметров произвольной цели в присутствии других объектов (целей).

Задача классификации (распознавания) состоит в установлении принадлежности цели к определенному классу и разделяется на решение двух основных задач. Первая состоит в определении государственной принадлежности «свой-чужой» с помощью запросно-ответных устройств опознавания, установленных на своих объектах, вторая - в распознавании цели, не отвечающей на запрос.

Всю совокупность информационных задач радиолокации характеризуют часто термином радиолокационное наблюдение.

Информационные задачи решаются за ограниченное время:

―  для первичной обработки это время определяется временем однократного контакта РЛС с целью;

―  для вторичной - временем нахождения цели в зоне ответственности РЛС.

Обнаружение, измерение и разрешение часто представляют единый процесс обнаружения-измерения-разрешения, а визуальное наблюдение дополняется автоматизированным (без участия оператора) или полуавтоматизированным (с участием оператора). Скоротечность изменения радиолокационной обстановки требует высокого темпа выдачи данных.

На радиолокационные средства воздействуют помехи:

―  природного происхождения (естественные);

―  от других радиоэлектронных средств (взаимные);

―  а в ряде случаев - организованные (умышленные).

Помехи природного происхождения в той или иной степени воздействуют на любое радиолокационное средство. Влияние взаимных помех в последнее время значительно возросло в связи с внедрением различных радиоэлектронных средств в народное хозяйство и военную технику. Стало актуальным обеспечение электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств. Основными способами противодействия средствам военной радиолокации со стороны противника являются создание организованных помех и прямое уничтожение РЛС, т. е. их радиоэлектронное подавление и огневое поражение.

Независимо от происхождения различают помехи в виде:

―  мешающих излучений - активные;

―  мешающих отражений - пассивные;

―  их комбинаций - комбинированные.

Помехи могут маскировать полезные сигналы и имитировать цели, снижая эффективность радиолокационных средств и систем. В связи с этим к РЛС предъявляются требования по обеспечению помехозащищенности, т. е. по поддержанию качества информации в помеховых ситуациях на допустимом уровне. Для повышения помехозащищенности используют различные меры защиты от помех, в том числе приспособление (адаптацию) к помеховой обстановке и использование помех для непосредственного получения информации о целях (постановщиках помех). Целесообразное объединение радиолокационных средств в системы - одна из мер повышения качества информации в сложных конфликтных ситуациях. Объединять необходимо достаточно информационные средства. Однако объединение и малоинформативных средств может повысить эффективность радиолокации.

Усложнение условий работы, необходимость повышения качества наблюдения и живучести радиолокационных средств и систем требуют развития информационных технологий для всестороннего использования современных возможностей получения радиолокационной информации в пределах допустимых экономических затрат.

Принципы получения радиолокационной информации и построения радиолокационных систем. Носителями информации о целях являются принимаемые радиолокационные сигналы. Возможность приема радиолокационных сигналов обеспечивается в результате вторичного излучения, переизлучения или собственного излучения радиоволн. Различают, соответственно, активную радиолокацию с пассивным ответом, активную радиолокацию с активным ответом и пассивную радиолокацию. Возможна также пассивная радиолокация с активным ответом.

Активная радиолокация с пассивным ответом основана на использовании эффекта вторичного излучения (отражения) радиоволн. Активный ее характер состоит в облучении пространства мощными зондирующими колебаниями. Пассивным ответом на облучение является вторичное излучение радиоволн. На характер активной радиолокации, кроме особенностей вторичного излучения, существенно влияет также характер размещения приемной и передающей аппаратуры. Если приемная позиция совмещена с передающей, то активное радиолокационное средство называют совмещенным. Совмещенное средство часто содержит одну антенну, коммутируемую поочередно на передачу и прием сигналов. Возможен разнос приемной и передающей позиций на расстояние, называемое базой. Базы бывают не только постоянными, но и переменными, например, когда приемный пункт - головка самонаведения - располагается на ракете. Наряду с однобазовыми (двухпозиционными) разнесенными активными радиолокационными средствами возможны многобазовые (много-позиционные). В связи с усложнением задач радиолокации интерес к разнесенным радиолокационным средствам в последнее время возрастает[15].

Рис. 2.4. Виды радиолокации: а - активная радиолокация с пассивным ответом; б - разнесенная активная радиолокация с постоянной базой и в - с переменной базой; г - активная радиолокация с активным ответом; д - пассивная радиолокация

Радиолокация с активным ответом (вторичная радиолокация) - это активная радиолокация с активным ответом. Такой вид локации позволяет получать надежную информацию о своих объектах (например, о кораблях, самолетах и т. д.). Их облучают запросными (зондирующими) сигналами. На объектах устанавливают ответчики, т. е. приемопередатчики, переизлучающие (ретранслирующие) принятые сигналы. Несущие частоты и законы модуляции (коды) запросных и ответных сигналов могут изменяться в широких пределах. Это обеспечивает опознавание государственной принадлежности объектов («свой-чужой») и индивидуальное опознавание. Активный ответ широко применяется также для радионавигации самолетов, морских судов и т. д.

Пассивная радиолокация использует собственные излучения элементов цели и их ближайшей окрестности. Излучения создают:

―  нагретые участки поверхности;

―  радиолокационные и радионавигационные средства;

―  средства радиосвязи и радиоэлектронного подавления;

―  ионизированные образования различного вида и др.

В общем случае средство пассивной радиолокации может быть размещено на одной или нескольких разнесенных позициях. На принципах пассивной радиолокации работают, в частности, средства радиотехнической разведки излучений.

Пассивные и активные радиолокационные средства можно использовать совместно. Тогда говорят об активно-пассивных радиолокационных средствах (системах или комплексах).

Важное значение для активных и активно-пассивных радиолокационных средств имеет характер зондирования пространства. Высокая направленность зондирующего излучения обеспечивает концентрацию его энергии, облегчая последующее выделение отраженных сигналов, поэтому зондирование различных участков пространства часто проводится неодновременно, т. е. наряду с одновременным обзором участков пространства реализуется последовательный обзор. Поскольку колебания, излучаемые в каждом направлении, обычно модулированы во времени, законы модуляции для различных направлений не совпадают. Это позволяет говорить о пространственно-временной модуляции зондирующих колебаний. Она достигается временной модуляцией в передатчиках и перемещением диаграмм направленности передающих антенн. Возможные виды пространственно-временной модуляции обеспечивают последовательный обзор пространства по жесткой либо по гибкой программе, в зависимости от результатов текущих наблюдений. Для повышения оперативности обзора используют антенны с электрическим управлением положением луча: антенные решетки, антенны с частотным качанием (сканированием луча).

Информация о дальности до цели заключена во временной структуре принимаемых колебаний. Для совмещенных радиолокаторов дальность однозначно определяется временем запаздывания.

При использовании разнесенных пунктов приема или одной многоэлементной антенны можно говорить о пространственно-временной структуре принимаемых колебаний. Набор временных запаздываний характеризует не только дальности, но и угловые координаты целей.

При малом разносе приемных элементов (в пределах антенной решетки), когда разностью запаздываний огибающих сигналов до приемных элементов можно пренебречь, угловая координата цели определяется распределением начальных фаз принимаемых колебаний. С этим же распределением связано формирование характеристик направленности антенн.

При вращении антенной системы (сканировании), можно сравнительно просто измерять угловые координаты - азимуты и углы места целей, например, по оценке временного положения максимума отраженного сигнала (рис. 2.5, а), обеспечивать их угловое разрешение (рис. 2.5, б). При одноканальном приеме информация о различных угловых направлениях поступает последовательно во времени, при многоканальном, когда характеристики (см. рис. 2.5, б) относятся к разным каналам приема, ее можно получать параллельно, практически одновременно.

Рис.2.5. Определение угловой координаты цели (а), угловое разрешение целей (б)

Реализацию основных операций обнаружения целей, измерения их угловых координат и дальности поясним на примере структурной схемы (рис. 2.6) простейшего совмещенного активного импульсного радиолокатора с общей приемопередающей антенной и одним приемником. Важным элементом радиолокатора является синхронизатор, определяющий последовательность работы его основных элементов. Зондирование короткими радиоимпульсами обеспечивает неодновременность приема и излучения. Это позволяет использовать общую антенну, коммутируемую антенным переключателем на передачу и прием. После излучения зондирующего радиоимпульса антенна соединяется с приемником. Индикаторное устройство обеспечивает возможность обнаружения оператором вторичного излучения цели, измерения дальности до цели и ее угловых координат. Системы автоматики связывают индикаторное устройство с антенной, что позволяет получать информацию о положении диаграммы направленности антенны, а значит, об угловых координатах целей, а также управлять антенной (система управления на рис. 2.6 не показана).

Рис. 2.6. Структурная схема простейшего совмещенного
активного импульсного радиолокатора

В общем случае прием может быть многоканальным, длительность сигнала не должна быть обязательно малой. Приемная и передающая антенны могут быть пространственно разделены (даже в условиях совмещенной локации).

Возможности съема и обработки данных существенно расширяются при использовании средств вычислительной техники, обеспечивающих более полную автоматизацию радиолокационного наблюдения.

В случае радиолокации движущихся целей происходит изменение временных запаздываний отдельных элементов, а значит, всей структуры сигналов. Так, радиальное движение цели относительно совмещенного импульсного радиолокатора:

―  изменяет запаздывания последовательно принимаемых импульсов;

―  приводит к известному из физики изменению несущей частоты - эффекту Доплера.

Оба эффекта в отдельности можно использовать для измерения радиальных скоростей целей и их скоростного разрешения. Селекцию по скорости широко используют для защиты от пассивных помех.

При любом из методов радиолокации приходящие сигналы оказываются часто слабыми. Особенно это относится к активной радиолокации, когда ослабление обусловлено двукратным рассеянием энергии: на пути до цели и обратно. Принимают ряд мер для выделения слабых сигналов:

―  увеличивают по возможности габариты передающей и приемной антенн, среднюю мощность зондирующих колебаний;

―  применяют высокочувствительные (малошумящие) входные элементы радиоприемных устройств.

―  оптимизируют обработку принимаемых колебаний с учетом внешних помех и внутренних шумов приемника.

Оптимизация обработки означает наилучший (в статистическом смысле) учет взаимных различий сигналов и помех. Учет этот существен на всех этапах получения радиолокационной информации, в первую очередь, при обнаружении цели и измерении их координат и параметров движения. Радиоприемное устройство по существу становится специализированной ЭВМ, точно или приближенно выполняющей линейные и нелинейные операции оптимальной обработки принимаемых колебаний. Постепенно стираются грани между обработкой в цепях приемника, элементах автоматики и вычислительной техники. Существенна лишь совокупность выполняемых операций, подлежащих совместной оптимизации. При использовании многоэлементных антенн необходимые операции оптимальной обработки проводят уже над колебаниями, принятыми элементами антенн. Антенные операции оказываются начальными звеньями единой цепи обработки (аналоговой, цифровой, комбинированной). Оптимизируя обработку, учитывают также условия распространения радиоволн в средах, отличающихся от свободного пространства.

Параметры помех и сред распространения обычно заранее неизвестны. Важна поэтому адаптация (приспособление) пространственно-временной обработки сигналов к текущим условиям работы радиолокационного средства или системы. Наряду с этим повышается роль адаптации по отношению к пространственно-временной модуляции излучаемых сигналов.

Классификация радиолокационных систем

Классификацию радиолокационных систем так же, как и классификацию радиотехнических систем, можно проводить по различным признакам. В зависимости от используемых классификационных признаков радиолокационные системы подразделяются:

―  по месту установки (на наземные, корабельные, авиационные, космического базирования);

―  по назначению (на РЛС обнаружения целей, управления оружием, обеспечения полетов, метеорологические, навигационные, опознавания государственной принадлежности, многофункциональные);

―  по рабочему диапазону длин волн (на станции декаметрового, метрового, дециметрового, сантиметрового, миллиметрового диапазонов длин волн, многодиапазонные);

―  по виду излучения (на РЛС импульсного, непрерывного, квазинепрерывного, шумового и комбинированного излучения);

―  по числу измеряемых координат (на двухкоординатные - обычно дальность и азимут, трехкоординатные - обычно дальность, азимут и угол места);

―  по числу занимаемых позиций (на однопозиционные и многопозиционные).

Рассмотрим задачи, решаемые РЛС в зависимости от места их установки.

Наземные РЛС можно разделить на:

―  РЛС надгоризонтного обнаружения (НГО);

―  РЛС загоризонтного обнаружения (ЗГО);

―  РЛС подповерхностной радиолокации.

Системы НГО работают в метровом, дециметровом, сантиметровом и миллиметровом диапазонах длин волн (0,03...300 ГГц), подразделяются на стационарные и подвижные (мобильные): самоходные, буксируемые, возимые, переносные. По решаемым задачам (назначению) они подразделяются на РЛС: