1.Методы определения координат объекта радиотехническими средствами. Различают активную и пассивную радиолокации. При радиолокации с активным ответом обнаружение производят по сигналу, ретранслированному объектом. При этом прямой сигнал называют запросным, а сигнал приходящий от цели, ответным. Дальность действия этих РЛС намного больше дальности действия РЛС с пассивным ответом. Однако такие РЛС могут работать только со «своими» объектами. Их в основном используют для сопровождения ракет и других объектов, обладающих слабыми отражающими свойствами, а также для опознавания «своих» объектов. Пассивная радиолокация основана на приёме собственного радиоизлучения объектов. РЛС с пассивной радиолокацией не имеет передатчика. Она имеет лишь направленную приёмную антенну, улавливающую излучения объекта, приёмник, усиливающий принятые радиосигналы, и устройства, с помощью которых происходят регистрация и анализ этих сигналов. Такие РЛС используют для исследования явлений, происходящих в космическом пространстве (радиотелескопы), а также для определения местоположения кораблей и самолетов по радиомаякам (радиопеленгация). Различают два основных режима работы РЛС: режим обзора (сканирования) пространства и режим слежения за целью. В режиме обзора луч РЛС по строго определенной системе просматривает все пространство или заданный сектор. Антенна, например, может медленно поворачиваться по азимуту и в то же время быстро наклоняться вверх и вниз, сканируя по углу места. В режиме слежения антенна все время направлена на выбранную цель, и специальные следящие системы поворачивают ее вслед за движущейся целью. 2.Частотный диапазон радиоволн, используемый для определения координат объекта. Диапазон Наименование диапазона Наименование Длина волны частот (сокращенное наименование) диапазона волн 3–30 кГц Очень низкие частоты (ОНЧ) Мириаметровые 100–10 км 30–300 кГц Низкие частоты (НЧ) Километровые 10–1 км 300–3000 кГц Средние частоты (СЧ) Гектометровые 1–0.1 км 3–30 МГц Высокие частоты (ВЧ) Декаметровые 100–10 м 30–300 МГц Очень высокие частоты (ОВЧ) Метровые 10–1 м 300–3000 МГц Ультра высокие частоты (УВЧ) Дециметровые 1–0.1 м 3–30 ГГц Сверхвысокие частоты (СВЧ) Сантиметровые 10–1 см 30–300 ГГц Крайне высокие частоты (КВЧ) Миллиметровые 10–1 мм 300–3000 ГГц Гипервысокие частоты (ГВЧ) Децимиллиметровые 1–0.1 мм Примеры выделенных радиодиапазонов Диапазон средних волн с амплитудной модуляцией (530—1610 кГц). Различные диапазоны коротких волн (5,9—26,1 МГц). Гражданский диапазон (26,965—27,405 МГц). Частоты телевизионных каналов (48,5—862,0 МГц). Диапазон ультракоротких волн c частотной модуляцией (87,5—108 МГц, кроме 76—90 МГц в Японии; в России также 65,9— 74 МГц). ISM диапазон. Диапазоны военных частот. Диапазоны частот гражданской авиации (118—135,975 МГц). Морской и речной диапазон (330—336 МГц). [править] Диапазоны радиочастот в гражданской радиосвязи 3.Поглощение сигнала атмосферой Влияние атмосферы На качество спутниковой связи оказывают сильное влияние эффекты в тропосфере и ионосфере - Поглощение в тропосфере Поглощение сигнала атмосферой находится в зависимости от его частоты. Максимумы поглощения приходятся на 22,3 ГГц (резонанс водяных паров) и 60 ГГц (резонанс кислорода)[26]. В целом, поглощение существенно сказывается на распространении сигналов с частотой выше 10 ГГц (то есть, начиная с Ku-диапазона). Кроме поглощения, при распространении радиоволн в атмосфере присутствует эффект замирания, причиной которому является разница в коэффициентах преломления различных слоев атмосферы. [править] - Ионосферные эффекты Эффекты в ионосфере обусловлены флуктуациями распределения свободных электронов. К ионосферным эффектам, влияющим на распространение радиоволн, относят мерцание, поглощение, задержку распространения, дисперсию, изменение частоты, вращение плоскости поляризации[27]. Все эти эффекты ослабляются с увеличением частоты. Для сигналов с частотами, большими 10 ГГц, их влияние невелико.[28]Эффект 100 МГц 4. Структура импульсной РЛС. Индикаторы. Индикатор (лат. indicator — указатель) — прибор, устройство, информационная система, вещество — объект, отображающий изменения какого-либо параметра контролируемого процесса или состояния объекта в форме, наиболее удобной для непосредственного восприятия человеком визуально, акустически, тактильно или другим, легко интерпретируемым, способом. Передатчик – прибор, в котором генерируются и формируются высокочастотные импульсы электромагнитной энергии, подводящиеся по волноводным трактам к антенне и излучающиеся в пространство. Антенна – устройство, формирующее радиолокационный луч высокочастотной электромагнитной энергии, излучаемой в пространство. Радиолокационный луч имеет форму лепестка, узкого в горизонтальной и широкого в вертикальной плоскостях. Эта же антенна принимает энергию, отражённого объектом. Луч антенны вращается по азимуту с постоянной скоростью. Приемник – устройство, выделяющее и усиливающее принятые антенной эхо-сигналы от объектов и преобразу-ющее их в видеоимпульсы, которые поступают для отображения на электронно-лучевую трубку (ЭЛТ) индикатора. Индикатор – это ЭЛТ с длительным послесвечением экрана. На нём эхо-сигнал изображается в виде яркой точки на дистанции от центра экрана, пропорциональной действительному расстоянию. На данный момент времени широкое применение получили жидкокристальные цветные или монохромные мониторы (LCD). РЛС готовят к работе в соответствии с требованиями инструкции по эксплуатации радара, установленного на судне. После внешнего осмотра, убедившись, что возле антенны нет посторонних предметов, РЛС включают, проверяют согласование с основным прибором гирокомпаса и работоспособность РЛС на всех шкалах дальности и режимах. Общими признаками исправной работы РЛС являются стабильность и четкость изображения объектов, подвижного и неподвижных кругов дальности, электронных визира и отметки курса. Проверяют возле каждого РЛС наличие схемы его теневых секретов и мертвой зоны. 5. Методы измерения дальности, высоты – по временной задержке, фазовый. Импульсный метод импульсный метод измерения дальности основывается на определении времени запаздывания характерного изменения амплитуды принимаемого радиолокационного сигнала. Антенна РЛС посылает мощный радиоимпульс, который отражается от цели и ей же и принимается. Т.к. скорость распространения СВЧ сигнала, в виде которого распространяется радиоимпульс, много больше скорости цели, то в хорошем приближении цель можно считать неподвижной. Тогда время, за которое радиосигнал достигнет цели. 6.Радиолокационные цели. Эффективная поверхность рассеяния (ЭПР) В тех случаях, когда длина волны велика по сравнению с линейными размерами цели, падающая волна огибает цель и интенсивность отраженной волны ничтожно мала. С точки зрения формирования сигнала при отражении объекты радиолокационного наблюдения принято делить на малоразмерные и распределенные в пространстве или на поверхности. К малоразмерным относятся объекты, размеры которых значительно меньше размеров элемента разрешения РЛС по дальности и угловым координатам. В ряде случаев малоразмерные объекты имеют простейшую геометрическую конфигурацию. Их отражающие свойства могут быть легко определены теоретически и предсказаны для каждого конкретного относительного расположения рассматриваемой цели и РЛС. В реальных условиях цели простейшего типа встречаются довольно редко. Чаще приходится иметь дело с объектами сложной конфигурации, которые состоят из целого ряда жестко связанных между собой простейших отражающих элементов. Эффективная поверхность рассеяния (ЭПР) Эффективная площадь рассеяния цели (ЭПР). Расчет дальности радиолокационного наблюдения требует количественной характеристики интенсивности отраженной волны. Мощность отраженного сигнала на входе приемника станции зависит от целого ряда факторов и прежде всего от отражающих свойств цели. Обычно радиолокационные цели характеризуются эффективной площадью рассеяния. Под эффективной площадью рассеяния цели в случае, когда антенна РЛС излучает и принимает электромагнитные волны одной и той же поляризации, понимается величина уц, удовлетворяющая равенству уцП1=4рК2П2, где П1 -плотность потока мощности прямой волны данной поляризации в точке расположения цели; П2 — плотность потока мощности отраженной от цели волны данной поляризации у антенны РЛС; R — расстояние от РЛС до цели. Значение ЭПР непосредственно может быть вычислено по формуле уцП1=4рR2П2/ П1 Как следует из формулы приведенной выше, уц имеет размерность площади. Поэтому ее условно можно рассматривать как некоторую эквивалентную цели нормальную радиолучу площадку площадью уц, которая, изотропно рассеивая всю падающую на нее от РЛС мощность волны, создает в точке приема ту же плотность потока мощности П2, что и реальная цель. Если задана ЭПР цели, то при известных величинах П1 и R можно вычислить плотность потока мощности отраженной волны П, а затем, определив мощность принимаемого сигнала, оценить дальность действия радиолокационной станции. Эффективная площадь рассеяния уц не зависит ни от интенсивности излучаемой волны, ни от расстояния между станцией и целью. Действительно, всякое увеличение П1 ведет к пропорциональному увеличению П2 и их отношение в формуле не изменяется. При изменении расстояния между РЛС и целью отношение П2/П1 меняется обратно пропорционально R2 и величина уц при этом остается неизменной. 7.Дальность действия РЛС. Влияние атмосферы, отражений от земли. Влияние атмосферы Атмосферные потери особенно велики в сантиметровом и миллиметровом диапазонах и вызываются дождем, снегом и туманом, а в миллиметровом диапазоне также кислородом и парами воды. Наличие атмосферы приводит к искривлению траектории распространения радиоволн (явление рефракции). Характер рефракции зависит от изменения коэффициента преломления атмосферы при изменении высоты. Из-за этого траектория распространения радиоволн искривляется в сторону поверхности земли. Максимальная дальность действия задается тактическими требованиями и зависит от многих технических характеристик РЛС, условий распространения радиоволн и характеристик целей, которые в реальных условиях использования станций подвержены случайным изменениям. Поэтому максимальная дальность действия является вероятностной характеристикой. Уравнение дальности в свободном пространстве (т. е. без учета влияния земли и поглощения в атмосфере) для точечной цели устанавливает связь между всеми основными параметрами РЛС. где: Pu - мощность излучения; Da - коэффициент направленного действия антенны; Sa - эффективная площадь антенны; Sэф - эффективная отражающая поверхность цели; Pnmin - чувствительность приемника. Максимальная дальность действия РЛС задана в условии и равна: Rmax = 450·103 м. 8.Селекция подвижных целей. Методы. Слепая скорость. (от лат. selectio - выбор, отбор) - выделение из совокупности всех отражённых сигналов, поступающих на вход приёмника радиолокац. станции, только тех сигналов, к-рые отражаются от быстро движущихся объектов. С. п. ц. позволяет исключить мешающее действие сигналов, отражённых от неподвижных или медленно движущихся объектов Селекцией подвижных целей (СПЦ) называется выделение сигналов от подвижных целей из всех сигналов, принимаемых радиолокационной станцией. Радиолокационная станция, снабженная устройством для СПЦ, позволяет наблюдать отражения от самолетов при наличии сильных отражений от земли, туч или металлизированных лент, а также наблюдать движущиеся наземные цели среди различных местных предметов. Обнаружить цель на фоне местных предметов можно по различной отражающей способности цели и фона или по движению цели относительно фона. Если цель значительно лучше отражает радиоволны, чем окружающие ее местные предметы, то ее можно обнаружить обычными радиолокационными станциями без специального устройства для СПЦ при условии, если эти станции обладают высокой разрешающей способностью, т. е. имеют очень узкий радиолуч и работают очень короткими импульсами. Высокая разрешающая способность станции требуется для того, чтобы пакет радиоволн, излучаемый антенной станции, покрывал цель и возможно меньше захватывал окружающие предметы. Если «острота зрения» таких станций оказывается достаточной, то отметка цели будет выделяться на экране индикатора среди отражений от местных предметов. Однако обнаруживать цели таким методом часто бывает затруднительно. СЛЕПАЯ СКОРОСТЬ радиальная скорость перемещения объекта радиолокац. наблюдения, при к-рой доплеровский сдвиг частоты отражённого от объекта сигнала равен или кратен частоте повторения излучаемых (зондирующих) импульсов, что исключает возможность измерения радиолокац. станцией скорости объекта. 9.Антенны РЛС. Директорные, зеркальные антенны. Фазированные решетки. 10.РЛС подповерхностного зондирования. Ледовая разведка. Подповерхностное зондирование. Главные тенденции РЛС подповерхностного зондирования – качественное повышение информативности и достоверности интерпретации радиоизображений подповерхностных сред и объектов, сокращение времени мониторинга, исследование и внедрение новых технологий, касающихся как алгоритмов реконструкций и совершенствования программного комплекса, так и аппаратуры георадаров. При подповерхностном зондировании длина волны и поляризация выбираются исходя из условий зондирования, и можно выбрать их оптимальное значение в зависимости от решаемых задач Большое погонное затухание в грунте, обусловленное конечной проводимостью диэлектрика (в радиодиапазоне земной покров является диэлектриком), Использование сверхширокополосных (СШП) сигналов позволило устранить вышеуказанные трудности ]. Георадары с ЛЧМ (линейная частотная модуляция) сигналом интересны тем, что они не требует высокой мощности от передатчика при достаточно высоком энергетическом потенциале [7]. Ледовая разведка — инструментальное и визуальное наблюдение за ледовой обстановкой. Разведка проводится с помощью вертолётов, искусственных спутников Земли, судов, наземных гидрометеостанций, дрейфующих радиометеостанций. 11. РЛС бокового обзора. Разрешающая способность. РЛС бокового обзора, предназначенные для картографирования земной поверхности, решения задач воздушной разведки и т.д., имеют высокую разрешающую способность,определяющую качество радиолокационного изображения, его детальность. Это достигается либо значительным увеличением размера антенны, располагаемой вдоль фюзеляжа самолёта, что позволяет увеличить разрешающую способность по сравнению с панорамными РЛС кругового обзора на порядок, либо применением метода искусственного раскрыва антенны, позволяющего приблизиться к разрешающей способности оптических средств наблюдения; при этом разрешающая способность не зависит от дальности наблюдения и длины волны зондирующего сигнала. В РЛС с искусственным раскрывом антенны часто используют сложные оптические системы многоканальной (по дальности) обработки сигналов с когерентным накоплением их в каждом канале. Сопряжение таких систем с фотографическими устройствами позволяет получать высококачественную запись информации. 12.Синтезированная апертура антенны. Радиолокационное синтезирование апертуры (РСА) — это способ, который позволяет получать радиолокационные изображения земной поверхности и находящихся на ней объектов независимо от метеорологических условий и уровня естественной освещенности местности с детальностью, сравнимой с аэрофотоснимками. Особенности получения радиолокационного изображения Наиболее простым способом получения радиолокационного изображения (РЛИ) местности является использование режима реального луча, когда радиолокационная станция (РЛС), установленная на самолете-носителе, осуществляет обзор земной поверхности путем сканирования антенной в горизонтальной плоскости, например, в секторе ±90° относительно вектора скорости носителя. Основным недостатком этого режима является низкая разрешающая способность по азимуту, которая при некогерентной обработке определяется шириной диаграммы направленности (ДН) реальной антенны в горизонтальной плоскости. Ширина ДН зависит от горизонтального размера антенны (апертуры) и длины волны электромагнитных колебаний, излучаемых РЛС 13. РЛС космического базирования. Радиолокационные станции, комплексы и системы, расположенные на космических аппаратах (ИСЗ). Наиболее часто встречаются термины для РЛС: картографирования земной поверхности, с синтезированием апертуры, радиолокационной разведки, землеобзора. Космическим средствам разведки придают все большее значение и военные, и гражданские специалисты. Применение на борту космического аппарата РЛС с синтезированной апертурой расширяет возможности разведывательных средств, обеспечивая высокоточное наблюдение за действиями вероятного противника, создание подробных карт местности, уточнение традиционных карт и т.д. Большой интерес вызывают два проекта Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА), которые используют РЛС с синтезированной апертурой, размещаемые на космических аппаратах. 14. Гиперболические радионавигационные системы. Системы Лоран, Омега. LORAN (англ. LOng RAnge Navigation) — радионавигационная система наземного базирования. Система LORAN была разработана Альфредом Лумисом (en:Alfred Lee Loomis) и широко использовалась кораблями ВМС США и Великобритании в годы Второй мировой войны. Передатчик LORAN в заливе Кембридж, Канада (высота 189 м) Импульсно-фазовая разностно-дальномерная система LORAN-C работает на частоте 100 кГц. На этих частотах поглощение радиоволн в ионосфере может быть значительным, особенно при больших углах падения. Система LORAN-C относится к классу гиперболических систем, хотя и основана на измерении не фазы, а задержки импульсов, принимаемых от цепочки передающих станций. В каждой цепочке одна из станций является ведущей, а остальные — ведомые. Все они точно синхронизируются. Приемник измеряет точность прихода импульсов с точностью 0,1 мкс, и, если используется земная волна, местоположение может определяться с точностью 150 м на расстояниях до 1500 км (на море). В общем случае сигнал представляет собой сумму земной волны и сигналов, отраженных один или несколько раз от ионосферы. На расстояниях свыше 2000 км ионосферная волна преобладает и точность будет зависеть от состояния ионосферы. Испытания показали, что в отдельных случаях могут возникнуть ошибки в несколько километров. Таким образом, даже при идеальных условиях система LORAN-C не будет иметь точность, которую обеспечивают спутниковые системы GPS и ГЛОНАСС. На сегодняшний день навигационная система LORAN-C имеет в мире 34 цепи, охватывающие территорию США, Северной Европы и прилегающих морских районов в северном полушарии. Приемниками LORAN-C оснащены отдельные образцы терминалов американской системы Omnitracs. В России эксплуатируется система аналогичного назначения, что и LORAN-C, получившая название «Чайка». В ноябре 2009 года береговая охрана США объявила, что система LORAN-C не требуется для морской навигации. Это решение ставило дальнейшее существование LORAN и eLORAN в США на усмотрение секретаря министерства национальной безопасности США.[1] В соответствии с актом об ассигнованиях министерства национальной безопасности США береговая охрана США прекратила передачу всех сигналов LORAN-C 8 февраля 2010 года. Это прекращение не затронуло участие США в российско-американской или канадской сети Canadian LORAN-C. Участие США в этих сетях продолжилось временно в соответствии с международными соглашениями.[2] Пользователям системы LORAN-C было рекомендовано для навигации использовать систему GPS. С 1 августа 2010 года была прекращена работа американских станций LORAN-C в составе российско-американской цепи, а с 3 августа 2010 года и в составе американо-канадской цепи. Таким образом в настоящее время работа системы LORAN-C на территории США полностью завершена.[3] Omega (навигационная система) Материал из Википедии — свободной энциклопедии Перейти к: навигация, поиск «Омега» — первая глобальная радионавигационная система для воздушных судов, поддерживалась США и ещё 6 другими странами. История «Омега» была разработана ВМС США для нужд военной авиации. Разработка началась в 1968 и планировалось глобальное покрытие океанов с помощью 8 передатчиков, с точностью определения местоположения равной 4 милям. Изначально система использовалась атомными бомбардировщиками в приполярных районах. Позже было обнаружено, что она может использоваться и подводными лодками.[1] 15. Спутниковые радионавигационные системы Глонасс, GPS. Глоба́льная Навигацио́нная Спу́тниковая Систе́ма (ГЛОНА́СС, GLONASS) — советская и российская спутниковая система навигации, разработана по заказу Министерства обороны СССР. Одна из двух функционирующих на сегодня систем глобальной спутниковой навигации[1]. Основой системы должны являться 24 спутника, движущихся над поверхностью Земли в трёх орбитальных плоскостях с наклоном орбитальных плоскостей 64,8° и высотой 19 100 км. Принцип измерения аналогичен американской системе навигации NAVSTAR GPS. В настоящее время развитием проекта ГЛОНАСС занимается Федеральное космическое агентство (Роскосмос) и ОАО «Российские космические системы»[2]. ГЛОНАСС предназначена для оперативного навигационно-временного обеспечения неограниченного числа пользователей наземного, морского, воздушного и космического базирования. Доступ к гражданским сигналам ГЛОНАСС в любой точке земного шара, на основании указа Президента РФ, предоставляется российским и иностранным потребителям на безвозмездной основе и без ограничений. Для обеспечения коммерциализации и массового внедрения технологий ГЛОНАСС в России и за рубежом Постановлением Правительства РФ в июле 2009 г. был создан «Федеральный сетевой оператор в сфере навигационной деятельности», функции которого были возложены на ОАО «Навигационно-информационные системы». Основное отличие от системы GPS в том, что спутники ГЛОНАСС в своем орбитальном движении не имеют резонанса (синхронности) с вращением Земли, что обеспечивает им большую стабильность. Таким образом, группировка КА ГЛОНАСС не требует дополнительных корректировок в течение всего срока активного существования. Тем не менее срок службы спутников ГЛОНАСС заметно короче. GPS (англ. Global Positioning System — глобальная система позиционирования, читается Джи Пи Эс) — спутниковая система навигации, обеспечивающая измерение расстояния, времени и определяющая местоположениe. Позволяет в любом месте Земли (не включая приполярные области), почти при любой погоде, а также в космическом пространстве вблизи планеты определить местоположение и скорость объектов. Система разработана, реализована и эксплуатируется Министерством обороны США. Основной принцип использования системы — определение местоположения путём измерения расстояний до объекта от точек с известными координатами — спутников. Расстояние вычисляется по времени задержки распространения сигнала от посылки его спутником до приёма антенной GPS-приёмника. То есть, для определения трёхмерных координат GPSприёмнику нужно знать расстояние до трёх спутников и время GPS системы. Таким образом, для определения координат и высоты приёмника используются сигналы как минимум с четырёх[1] спутников. 16.Дальность действия радиолокационных станций при пассивной радиолокации, сигнал от передатчика радара по пути к цели ослабевает в раз, отражается, а затем по пути от цели до приемника радара ослабевает еще Дальность действия радиолокатора с пассивным ответом где: — мощность передатчика; — коэффициент направленного действия антенны; — эффективная площадь антенны — эффективная площадь рассеяния цели — минимальная чувствительность приёмника. [править] Дальность действия радиолокатора с активным ответом Активный ответ приходит от радиолокационного ответчика (ретранслятора), установленного на цели. Максимальная дальность действия РЛС зависит от ряда параметров и характеристик как антенной системы станции, так и генератора, и приёмника системы. В общем случае без учёта потерь мощности в атмосфере, помех и шумов дальность действия системы можно определить следующим образом: , где: - мощность генератора; - коэффициент направленного действия антенны; - эффективная площадь антенны - эффективная площадь рассеяния цели - минимальная чувствительность приёмника. При наличии шумов и помех дальность действия РЛС уменьшается. 17. Методы измерения отраженных сигналов: фазовый, частотный, импульсный. Импульсный метод Принцип действия импульсного радара Принцип определения расстояния до объекта с помощью импульсного радара Современные радары сопровождения построены как импульсные радары. Импульсный радар передаёт излучающий сигнал только в течение очень краткого времени, коротким импульсом (обычно приблизительно микросекунда), после чего переходит в режим приёма и слушает эхо, отражённое от цели, в то время как излучённый импульс распространяется в пространстве. Поскольку импульс уходит далеко от радара с постоянной скоростью, время, прошедшее с момента посылки импульса и до момента получения эхо-ответа, — есть прямая зависимость расстояния до цели. Следующий импульс можно послать только через некоторое время, а именно после того как импульс придёт обратно (это зависит от дальности обнаружения радара, мощности передатчика, усиления антенны, чувствительности приёмника). Если импульс посылать раньше, то эхо предыдущего импульса от отдалённой цели может быть спутано с эхом второго импульса от близкой цели. Промежуток времени между импульсами называют интервалом повторения импульса, обратная к нему величина — важный параметр, который называют частотой повторения импульса (ЧПИ) . Радары низкой частоты дальнего обзора, обычно имеют интервал повторения в несколько сотен импульсов в секунду. Частота повторения импульсов является одним из отличительных признаков, по которым возможно дистанционное определение модели РЛС. Достоинства импульсного метода измерения дальности: возможность построения РЛС с одной антенной; простота индикаторного устройства; удобство измерения дальности нескольких целей; простота излучаемых импульсов, длящихся очень малое время [pic], и принимаемых сигналов; Недостатки: Необходимость использования больших импульсных мощностей передатчика; невозможность измерения малых дальностей; большая мертвая зона; Фазовый метод Фазовый (когерентный) метод радиолокации основан на выделении и анализе разности фаз отправленного и отражённого сигналов, которая возникает из-за эффекта Доплера, когда сигнал отражается от движущегося объекта. При этом передающее устройство может работать как непрерывно, так и в импульсном режиме. Основным преимуществом данного метода является то, что он «позволяет наблюдать только движущиеся объекты, а это исключает помехи от неподвижных предметов, расположенных между приёмной аппаратурой и целью или за ней.»[6] Так как при этом используются ультракороткие волны, то однозначный диапазон измерения дальности составляет порядка единиц метра. Поэтому на практике используют более сложные схемы, в которых присутствует две и больше частот. Достоинства: маломощное излучение, так как генерируются незатухающие колебания; точность не зависит от доплеровского сдвига частоты отражения; достаточно простое устройство; Недостатки: отсутствие разрешения по дальности; ухудшение чувствительности приёмника вследствие проникновения через антенну в приёмный тракт излучения передатчика, подверженного случайным изменениям; 18.Судовая навигационная РЛС. Судовая радиолокационная станция (РЛС) предназначена для наблюдения за обстановкой, обеспечения безопасности плавания в условиях ограниченной видимости и для определения места судна по навигационным ориентирам. Кроме этого, РЛС может применяться в целях навигации в стесненных условиях, предупреждения столкновений судов и обнаружения опасных метеорологических явлений (тайфунов, ураганов, шквалов, снежных зарядов и т.п.). РЛС состоит из трех основных приборов: антенны, приемопередатчика и индикатора. Передатчик РЛС генерирует высокочастотные электромагнитные колебания, которые излучаются антенной в виде узкого луча, форму которого называют диаграммой направленности. Отразившие-сяот объектов эхо-сигналы принимаются той же антенной, поступают в приемник, усиливаются, гае чего поступают на индикатор. В цепи антенны имеется переключатель, запирающий приемный канал на время посылки импульсов. Характеристики и возможности радиолокационных станций Антенна РЛС равномерно вращается с частотой 15-40 оборотов в минуту, облучая окружающее пространство. Синхронно с антенной на экране индикатора вращается направление радиуса развертки электронного луча, поэтому в любой момент оно совпадает с направлением излучения и приема антенны. В результате на экране последовательно высвечиваются все окружающие объекты и их части, а вследствие послесвечения экрана на нем образуется радиолокационное изображение. Четкость этого изображения зависит от характеристик и настройки РЛС, расстояний до объектов и их отражающей способности, наличия помех и других факторов. Таким образом, пеленг или курсовой угол на объект (ориентир) измеряется в результате направленного приема эхо-сигнала антенной РЛС, а дальность (D) определяется путем измерения промежутка времени между посылкой импульса и приемом эхо-сигнала. В РЛС автоматически решается зависимость 19. Радиолокация после войны (проблемы и развитие). Ведущая роль в послевоенном развитии и разработке радиолокационных средств для ВВС принадлежит коллективам многих отраслей промышленности и НИИ Министерства обороны. В трудах этих коллективов нашли комплексное отражение достижения в области СВЧ, в антенной, радиоламповой и индикаторной технике. Необходимо отметить огромную работу, проведенную многими предприятиями промышленности, по резкому повышению эксплуатационной надежности радиолокационных устройств, что имело важнейшее значение для радиолокации и радиоэлектронных комплексов различного назначения. Унификация и стандартизация комплектующих изделий радиоаппаратуры и создание нормативно-технической производственной документации в соответствии с планами Совета (Комитета) по радиолокации были первыми ступенями в этом направлении. Дальнейшими, более крупными шагами были разработка и внедрение миниатюрных радиоэлементов и создание принципиально новых изделий – модулей и микромодулей, представляющих собой функциональные узлы радиоаппаратуры. Положительную роль в повышении качества и надежности радиолокационной техники (и всей радиоэлектронной аппаратуры в целом) сыграло широкое внедрение по решению ЦК КПСС и Советского правительства в технологию ее производства передовой производственной технологии автомобилестроителей. С этой целью Министр автомобильной и тракторной промышленности СССР Г. С. Хламов и ряд специалистов-технологов были переведены на некоторое время в радиопромышленность. Развитию авиационной радиолокационной аппаратуры, не уступающей по техническому уровню лучшим зарубежным образцам, способствовали работы по исследованию рассеяния радиоволн сантиметрового диапазона земной поверхностью, природными образованиями, различными стационарными и подвижными объектами, проведенные в ВВС В. П. Балашовым, Б. П. Малиновским, Э. Ф. Крымским, С. П. Розиньковым, Г. Н. Солодовниковым, В. М. Шабановым, И. В. Пединым, М. А. Гуляееым. Работа испытателей получила высокую оценку Министра обороны СССР, а В. П. Балашов и Б. П. Малиновский были удостоены Государственной премии СССР. Выполненные исследования позволили также создать искусственные радиолокационные цели на базе уголковых отражателей, которые не только обеспечили проверку образцов РЛС на практике бомбометания и стрельбы и дальнейшее их совершенствование по результатам проверок, но и позволили расширить возможности учебно-боевой подготовки экипажей самолетов в обстановке, близкой к реальным условиям применения РЛС. Вот коротко те научно-теоретические, практические и производственно-технологические предпосылки, которые определили развитие РЛС в 40-х – 50-х годах. Послевоенные радиолокационные средства для Войск ПВО, ВВС и ВМФ Послевоенное развитие наземных радиолокационных станций для Войск ПВО, ВВС и ВМФ характерно не только использованием новейших достижений радиоэлектроники, но и применением широкого диапазона радиоволн, позволившим обеспечить оперативно-тактическую устойчивость РЛС в условиях радиопротиводействия противника. Из опыта войны следовало, что РЛС РУС-2 и РУС-2с обладали высокой тактической и эксплуатационной надежностью, простотой в производстве и в обслуживании и стабильностью своих тактико-технических характеристик. Поэтому ГАУ решило параллельно с разработками РЛС на новых дециметровом и сантиметровом диапазонах продолжать создание более совершенных станций дальнего обнаружения и наведения и на метровом диапазоне. В модификациях станций, отличавшихся одна от другой, использовались различные схемные устройства для индивидуальной защиты их от радиопомех. 20.Методы измерения угловых координат. Методы измерения угловых координат. Измерение угловых координат по максимуму сигнала Измерение угловых координат по максимуму сигнала основано на том, что отраженный от цели сигнал имеет наибольшую амплитуду тогда, когда ось диаграммы направленности антенны точно направлена на цель. Для определения азимута цели антенну поворачивают по азимуту так, чтобы импульс цели, видимый на индикаторе дальности, имел максимальную амплитуду. При этом антенна оказывается направленной на цель и по положению антенны определяют азимут цели. Если в станции антенна поворачивается по азимуту и по углу места, то таким методом можно определить также и угол места. Точность измерения угловых координат этим методом тем выше, чем уже диаграмма направленности антенны. Если диаграмма направленности широкая, то при повороте антенны на большой угол мощность, излучаемая в направлении на цель, изменяется, кстати, нужно учитывать, что сигнал может отражаться от некоторых типов кирпича лицевого. В таких условиях оператору трудно определить, при каком направлении антенны импульс цели на индикаторе имеет наибольшую величину, тем более что вершина импульса цели все время беспорядочно пульсирует, если диаграмма направленности узкая, то изменение мощности на 10% получается в пределах угла 6°. Ясно, что в этом случае азимут или угол места можно, определить значительно точнее. Антенны станций, работающих на метровых волнах, имеют широкую диаграмму направленности, поэтому измерять рассмотренным методом угловые координаты в волнах, антенны могут иметь очень узкую диаграмму направленности, поэтому в этих станциях можно лишь с очень небольшой точностью. В станциях же, работающих на сантиметровых станциях даже таким простым методом можно измерять угловые координаты с довольно большой точностью. Достоинством метода измерения угловых координат по максимуму отраженного сигнала является его простота. К недостаткам следует отнести сравнительно малую точность измерения, а также и то, что при пользовании им трудно осуществить автоматическое сопровождение цели. Этот метод является основным методом измерения угловых координат при поиске целей и слежении за ними. 21.Методы измерения радиальной скорости. Измерения радиальной скорости Принцип измерения радиальной скорости в радиотехнике основывается на эффекте Допплера. Доплеровские методы измерения радиальной скорости в оптическом диапазоне характеризуются высокой чувствительностью. Для реализации таких методов требуется высокая стабильность ( временная когерентность) излучения, которая может быть достигнута с помощью газовых лазеров. Эффект Доплера легко наблюдать на практике, когда мимо наблюдателя проезжает машина с включённой сиреной. Предположим, сирена выдаёт какой-то определённый тон, и он не меняется. Когда машина не движется относительно наблюдателя, тогда он слышит именно тот тон, который издаёт сирена. Но если машина будет приближаться к наблюдателю, то частота звуковых волн увеличится (а длина уменьшится), и наблюдатель услышит более высокий тон, чем на самом деле издаёт сирена. В тот момент, когда машина будет проезжать мимо наблюдателя, он услышит тот самый тон, который на самом деле издаёт сирена. А когда машина проедет дальше и будет уже отдаляться, а не приближаться, то наблюдатель услышит более низкий тон, вследствие меньшей частоты (и, соответственно, большей длины) звуковых волн. Для волн (например, звука), распространяющихся в какой-либо среде, нужно принимать во внимание движение как источника, так и приёмника волн относительно этой среды. Для электромагнитных волн (например, света), для распространения которых не нужна никакая среда, в вакууме имеет значение только относительное движение источника и приёмник Метод Доплера — метод обнаружения экзопланет, известен также как спектрометрическое измерение радиальной скорости звёзд. Это самый распространённый метод, свыше 90 % экзопланет открыто таким способом. 22.Некогерентная импульсная РЛС комплекса перехвата. Некогерентная импульсная РЛС комплекса перехвата. Структурная схема РЛС комплекса перехвата включает все основные элементы, определяющие особенность такой РЛС для обеспечения обнаружения и сопровождения воздушных целей. Упрощенная структурная схема приведена на рисунке 5.3. В РЛС имеются устройства, относящиеся к радиолокационному каналу, в который входят синтезатор, передатчик, антенный переключатель, антенна, приёмник и индикатор поиска целей. Для управления антенной при обзоре пространства применяется специальная схема управления поиском. Для выделения сигнала, отраженного от цели, выбранной для атаки, и для точного определения координат применяются устройства селекции по дальности и скорости, дальномерное и угломерное устройства сопровождения цели. В РЛС с относительно малой дальностью обнаружения цели до 30—40 км обычно применяют простые импульсные сигналы с малой длительностью 0,5—2,0 мкс, которая выбирается в соответствии с требуемой разрешающей способностью по дальности. Для обеспечения большей дальности могут применяться сложные сигналы в виде импульсов с ЛЧМ. Селектор целей по дальности и дальномерное устройство в РЛС решают задачу выделения импульса цели, точное измерение расстояния до цели и скорости сближения с целью. Угломерное устройство предназначено для точного измерения угловых координат. Система стабилизации антенны по крену и тангажу на рис. 5.3 входит в устройство управления антенной. Для решения задачи бортового наведения и прицеливания важнейшим узлом РЛС является вычислительное устройство (бортовая ЭВМ), на которое поступает вся необходимая для выработки сигналов управления информация. Существенным не достатком некогерентных РЛС является невозможность выделения сигналов, отраженных от целей, на фоне мешающих отражений от поверхности земли и пассивных помех. 23. РЛС авиационных ударных комплексов. РЛС обеспечивают выделение наземных движущихся целей. РЛС авиационных ударных комплексов позволяют решать следующие задачи: - самолетовождение при отсутствии оптической видимости, используя только радиолокационное изображение поверхности земли и наземных объектов (ориентиров); - предупреждение о метеорологической обстановке по маршруту полета; - обеспечение полета самолетов на малой высоте путем измерения радиолокационными методами ряда параметров рельефа поверхности земли; - обнаружение целей и опознавание их по характерным признакам; - выполнение прицеливания по наземной или надводной цели, определяя координаты и параметры движения цели и самолета. Как при решении задач самолетовождения, так и при прицеливании выполняются две основные операции: определение положения ориентиров и целей на поверхности земли и управление самолетом так, чтобы вывести его в нужную точку. Такой точкой в случае навигации является промежуточный или конечный пункт маршрута полета, а при прицеливании – точка пуска ракеты, сброса бомб или груза (при использовании РЛС на самолетах военно-транспортной авиации). РЛС комплексов военно-транспортных самолетов во многом схожи с РЛС ударных комплексов. Главной задачей РЛС ударных комплексов является получение радиолокационного изображения поверхности земли и различных объектов на ней. Поэтому данные РЛС называются РЛС обзора поверхности земли, а также панорамными РЛС. Радиолокационное изображение в определенной степени подобно карте местности и может быть использовано для большинства указанных выше задач. При самолетовождении радиолокационное изображение используется непосредственно или для коррекции полета, выполняемого по данным других навигационных систем. 24. РЛС обеспечения безопасности полетов и применение авиационных комплексов на малых высотах. РЛС обеспечения безопасности полётов и применение авиационных комплексов на малых высотах. Факторы, определяющие целесообразность полётов на малых высотах: во-первых, дальность обнаружения и наблюдения самолетов наземными средствами ПВО ограничена условиями прямой видимости. Кроме того, дальность зависит от высоты препятствий, закрывающих углы наблюдения, близкие к горизонту. К таким препятствиям относятся, например, возвышенности, лес, строения и др. Уменьшение дальности обнаружения в свою очередь уменьшает располагаемое время на отражение атаки самолетов наземными средствами ПВО; во-вторых, обнаружение низколетящих целей радиолокационными системами затруднено также маскировкой их отметок отражениями от местных предметов и от поверхности земли. Таким образом, даже в пределах дальности прямой видимости цель нельзя обнаружить из-за помех, создаваемых местными предметами. Развитие и применение РЛС доплеровского типа и систем селекции движущихся целей позволяют повысить вероятность обнаружения и возможность наблюдения целей, но все же дальность обнаружения при наличии помех всегда меньше, чем в случае отсутствия местных отражений; в-третьих, наличие отражений от местных предметов и от поверхности земли уменьшает дальность и точность сопровождения низколетящих целей радиолокационными системами и снижает их эффективность как при наведении ракет, так и при применении других видов оружия. Даже при наличии самой совершенной системы управления самолётом уменьшение высоты полёта приводит к повышению опасности столкновения с поверхностью земли или с наземными препятствиями. Ориентировочными значениями безопасных оптимальных высот полета (по иностранным данным) для современных и перспективных самолетов, вертолетов и крылатых ракет можно считать 15 – 200 м. Траектории полета на малых высотах Полет самолетов на малой высоте с выполнением маневрирования с целью обеспечения их безопасности в дальнейшем будем называть профильным полетом. Различают следующие виды траекторий профильного полета с маневрированием в горизонтальной и в вертикальной плоскостях: Полет по огибающей вершин препятствий. Полет выполняется так, чтобы высота траектории над вершинами была не менее заданной (рис. 5.5). На участках между вершинами полет выполняется по кратчайшей траектории. Какие-либо изменения рельефа между вершинами не учитываются при формировании команд управления самолетом. Такой вид полета является наиболее простым при маневрировании в вертикальной плоскости. Он является также наиболее безопасным при большой скорости полета с точки зрения столкновения с наземными препятствиями. Однако при таком полете не используются преимущества маскировки самолета в складках местности, вероятность обнаружения самолета средствами наблюдения противника повышается. Основными тактическими характеристиками РЛС профильного полета являются дальность действия, секторы обзора по азимуту и углу места, точность измерения углов и дальности до элементов поверхности земли впереди самолета, разрешающая способность по измеряемым координатам, помехозащищенность и надежность. Требования к количественным значениям названных характеристик существенно зависят от следующих факторов: вида траектории полета на малой высоте, закона (алгоритма) управления самолетом и близости траектории полета к поверхности земли (заданной безопасной высоты). 25. РЛС опознавания целей. В современной радиолокации широко используется метод радиолокации с активным ответом при обнаружении и измерении координат взаимодействующих объектов (целей), например своих самолетов, кораблей. Суть радиолокации с активным ответом состоит в том, что цель излучает в ответ на запросный сигнал РЛС специальные ответные сигналы, формируемые так называемыми радиолокационными ответчиками. Запросные сигналы формируются или непосредственно РЛС, или специальным устройством – запросчиком. Радиолокационная система с активным ответом позволяет получить ряд преимуществ по сравнению с обычными РЛС: 1. Обеспечивается большая дальность обнаружения взаимодействующих объектов независимо от их эффективных площадей отражения. Обусловлено это тем, что переизлучаемый ответчиком сигнал имеет значительно большую мощность, чем соответствующий отраженный сигнал. 2. Устраняются трудности подавления мешающих отражений от поверхности земли, пассивных помех, метеорологических образований. Это достигается тем, что частоты излучения передатчика РЛС и частоты ответных сигналов выбираются различными. 3. Устраняется влияние на точность измерения координат флюктуаций ЭПО цели. 4. Взаимодействующие объекты имеют возможность по каналу ответа передавать дополнительную информацию (например, высоту полета, индивидуальный признак и др.). Можно указать следующие области применения радиолокационной системы с активным ответом. Самолетовождение по радиолокационным маякам, которые представляют собой наземные ответчики на запросные сигналы РЛС. Радиолокационный маяк состоит из приемника, принимающего запросные сигналы, бортовой РЛС и передатчика, который запускается сигналами с выхода приемника. Излученные передатчиком маяка-ответчика импульсы принимаются РЛС и поступают на экран индикатора. Расстояние до радиолокационного маяка и его азимутальное положение определяются, как и в обычных РЛС обзора поверхности. Для обеспечения опознавания радиолокационный маяк обычно излучает кодированные импульсы. 26. Радиолокационное устройство автоматического сопровождения по дальности (АСД). Сопровождение по дальности является процессом непрерывного измерения временной задержки между моментами посылки зондирующего импульса и прихода эхо-сигнала иели. Измерение' дальности является наиболее точным из радиолокационных измерений положения цели, и ошибка обычно может быть порядка нескольких метров на дальности в сотни и тысячи километров. Сопровождение по дальности является основным средством выделения желаемой цели из группы других целей (хотя используется также выделение этой цели по доплеровской частоте и угловым координатам) путем использова-ния строба дальности для исключения появления на выходе детектора напряжения ошибки, обусловленного наличием эхо-сигналов других целей. Система сопровождения по дальности должна не только иметь возможность измерять время прохождения импульса до цели и обратно, но и определять, что эхо-сигнал обусловлен целью, а не шумом, и» кроме того, должна сохранять предшествующие соотношения между дальностью и временем. 27. Характеристика рассеяния простых геометрических тел. Явления, возникающие при работе радиолокационных средств вследствие влияния метеорологических условий, могут быть разделены на четыре группы: — рефракция радиоволн в тропосфере; — поглощение (ослабление) радиоволн атмосферными газами; — ослабление и рассеяние радиоволн макрочастицами и гидромстеорами; — отражения от «чистого неба» (от оптически ненаблюдаемых объектов). Все эти явления должны рассматриваться на соответствующих этапах проектирования радиолокационной системы. Рефракционные явления в участке спектра ниже 100 ГГц не зависят от частоты. Они оказывают ббльшее или меньшее влияние на характеристики большинства находящихся в эксплуатации радиолокационных систем. Рефракция относительно слабо воздействует на работу самолетных РЛС с небольшой дальностью действия, таких как РЛС управления оружием, РЛС с боковым обзором, предназначенных для радиолокационного картографирования земной поверхности, и метеорологических РЛС, предназначенных для обнаружения зон, опасных для полета. Наоборот, рефракционные явления имеют исключительно важное значение при работе обзорных РЛС дальнего обнаружения, одной из главных задач которых является определение высоты цели при малых углах места. 28.Методика выбора основных технических показателей РЛС. Главные этапы радиолокационного наблюдения – это обнаружение, измерение, разрешение и распознавание. Обнаружением называется процесс принятия решения о наличии целей с допустимой вероятностью ошибочного решения. Измерение позволяет оценить координаты целей и параметры их движения с допустимыми погрешностями. Разрешение заключается в выполнении задач обнаружения и измерения координат одной цели при наличии других, близко расположенных по дальности, скорости и т. д. Распознавание дает возможность установить некоторые характерные признаки цели: точечная она или групповая, движущаяся или групповая и т. д. 29. Защита РЛС от помех. Помехами могут являться любые воздействия, снижающие эффективность РЛС, т.е. уменьшающие дальность действия и точность измерений. К числу таких помех относятся электромагнитные воздействия, которые ухудшают тактические характеристики РЛС, мероприятия, снижающие наблюдаемость целей, а также специальные приемы, в том числе организационные, нарушающие нормальную работу РЛС. Пассивные помехи создаются отражениями радиолокационных сигналов от объектов, находящихся в зоне обзора РЛС. Умышленные пассивные помехи это отражения от облаков дипольных отражателей, аэрозолей или ионизированных частиц, а также отражения от ложных целей. Активные помехи представляют собой электромагнитные колебания, которые создаются каким-либо источником в диапазоне частот РЛС. Естественные активные помехи это воздействия на антенны и приемники РЛС электромагнитных сигналов других радиосистем, работающих в том же диапазоне радиоволн. К естественным активным помехам относятся атмосферные и космические шумы, собственный шум приемника, а также промышленные помехи. Организованные активные помехи это воздействия на антенны и приемники РЛС сигналов специальных генераторов помех (ПТ). В зависимости от характера воздействия активные помехи подразделяются на маскирующие, имитирующие и подавляющие. Маскирующие активные помехи представляют собой шумовой или гармонический сигнал, модулированный по какомулибо параметру, который, попадая на вход приемника подавляемой системы, искажают полезный сигнал, принимаемый одновременно с помехой. Имитирующие помехи обычно похожи на отраженный от цели сигнал, имеют спектр, по форме близкий к спектру сигнала подавляемой радиоэлектронной системы, и создают ложные сигналы и отметки. Подавляющие помехи оказывают мешающее действие из-за энергетического превышения помехи над сигналом. Для такого подавления необходимы помехи большой мощности, что проще реализовать в узком диапазоне частот. Борьба с пассивными помехами требует, прежде всего, ослабления мощности мешающих отражений, принимаемых антенной радиолокатора, и сужения динамического диапазона помех для предупреждения перегрузки приемного тракта. Активные помехи, принятые антеннами РЛС, смешиваются на входе приемника с полезным сигналом и шумом, образуя входную реализацию. Основные особенности взаимодействий активных помех и полезных сигналов - полное или частичное их совпадение во времени, перекрытие по частоте и различие в направлениях прихода радиоволн. Разработаны различные устройства для уменьшения влияния радиолокационных помех. Наиболее распространенным классом подобных устройов являются фильтровые системы, обеспечивающие подавление мешающего сигнала по мощности в каналах приемника или при излучении. Второй класс устройств использует временные различия полезных и мешающих сигналов, подавляя помехи или по крайней мере уменьшая их действие. Фильтры. В передатчике и приемнике можно использовать фильтры верхних частот, фильтры нижних частот и полосовые фильтры. Имеются перестраиваемые полосовые фильтры, предназначенные в основном для использования в качестве преселекторов приемников. Подробно фильтры рассмотрены в работе 30. Выходные устройства, сопряженные с электронными цифровыми вычислительными машинами. При цифровой обработке радиолокационных сигналов выборки сигнала, подлежащего обработке, преобразуются в цифровую форму — в коды некоторых чисел (чаще всего в двоичной системе счисления). Эти коды суммируются, повторно возвращаются в вычислительные блоки, подвергаются весовой обработке, из них составляются определенные комбинации и т. д. подобно тому, как цифровая информация обрабатывается в универсальной ЦВМ. Как только преобразование аналогового сигнала в цифровую форму завершено, система обработки сигналов будет обладать такими же характеристиками (по надежности, точности, по-вторимости результатов, и, возможно, по гибкости), как и обычная ЦВМ. Система обработки объединяет, по существу, в аналого-цифровой преобразователь (АЦП) Jt чаще всего специализированную ЦВМ высокой производительности, которая выполняет операции в реальном масштабе времени.
