Файл: Разработка радиолокационной станции со сложным сигналом.docx

МИНОБРНАУКИ РОССИИ
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
«ЛЭТИ» ИМ. В.И. УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА)
Кафедра РС

КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине «Морская радиолокация»
Тема: «Разработка радиолокационной станции со сложным сигналом»

Студент гр. 7113			Борисова А.А.
Преподаватель			Михайлов В.Н.

Санкт-Петербург

ЗАДАНИЕ
НА КУРСОВУЮ РАБОТУ
Студент Борисова А.А.
Группа 7113
Тема работы: Разработка радиолокационной станции со сложным сигналом
Исходные данные: Вариант 4

1. 
   λ (длина волны) = 3,2 см;
   

2. 
   R (разрешающая способность по дальности) = 3м;
   

3. 
   V (разрешающая способность по радиальной скорости) = 5м/с;
   

4. 
   ΔΘ (разрешающая способность по азимуту) = 2 град;
   

5. 
   Δφ (разрешающая способность по углу места) = 10 град;
   

6. 
   Rmin (минимальная дальность обнаружения) = 3м;
   

7. 
   Rmax (максимальная дальность обнаружения) = 30км;
   

8. 
   vmax (максимальная скорость цели) = 100м/с;
   

9. 
   σmin (минимальная эпр обнаруживаемых целей) = 4 м²;
   

10. 
    Кв(коэффициент волнения моря) = 3балла;
    

11. 
    Кш(коэффициент шума) = 2;
    

12. 
    η (КПД антенны) = 30 %;
    

13. 
    h (высота установки антенны) = 4м;
    

14. 
    Вероятность ложной тревоги: F = 10–7 … 10–5;
    

15. 
    Вероятность правильного обнаружения: D = 0,7 … 0,85;
    

16. 
    Максимальная импульсная мощность: Pимп max = 1 … 2 кВт;
    

17. 
    СКО измерения дальности: δR = 50 … 100 м;
    

18. 
    СКО измерения азимута: δΘ = 1 … 2°.
    

Дата выдачи задания: 21.02.2022
Дата сдачи проекта: 13.04.2022
Дата защиты проекта: 13.04.2022

Студент	_______________	Борисова А.А.
Преподаватель		Михайлов В.Н.

---

АННОТАЦИЯ


В рамках курсового проекта рассматриваются вопросы выбора параметров РЛС, формирования сложных сигналов, построения характеристик обнаружения и траекторной обработки радиолокационной информации.

В рамках выполнения курсового проекта, исходя из полученного задания, необходимо:

1. 
   разработать структуру зондирующего сигнала;
   

2. 
   построить АКФ и ФН разработанного сигнала;
   

3. 
   рассчитать зону видимости в свободном пространстве;
   

4. 
   рассчитать зону видимости с учетом подстилающей поверхности;
   

5. 
   построить график ошибок фильтрации положения цели и ее скорости.
   

SUMMARY
The course project deals with the selection of radar parameters, the formation of complex signals, the construction of detection characteristics and trajectory processing of radar information.

As part of the course project, based on the job, you must:
1) develop the structure of the probing signal;
2) to build the ACF and the FN-designed signal;
3) calculate the visibility zone in the free space;
4) calculate the visibility zone taking into account the underlying surface;
5) plot errors filtering target position and its speed.

	СОДЕРЖАНИЕ
	Введение	5
1.	Функциональная схема РЛС	6
2.	Расчет параметров сигнала	8
3.	Расчет импульсной мощности передатчика	11
4.	Выбор сигнала	13
5.	Расчет зоны видимости в свободном пространстве	14
6.	Расчет зоны видимости РЛС с учетом подстилающей	15
	поверхности
7.	Моделирование радиолокационных измерений	19
	Выводы	21
	Список использованных источников	22

---

ВВЕДЕНИЕ

• 
  последнее время одним из направлений развития радиолокационной техники является применение сложных сигналов. Сложными называются такие сигналы, база которых (т. е. произведение ширины спектра F на длительность Т)
  

является большой, значение больше 1000.

Использование таких сигналов позволяет снять многие ограничения, обеспечив выполнение ряда новых задач, к которым относятся:

1. 
   увеличение дальности действия РЛС при ограниченной пиковой мощности передатчика;
   

2. 
   повышение обнаружаемости малоразмерных целей на фоне морской поверхности за счет улучшения их селекции по доплеровской скорости;
   

3. 
   повышение точности оценки параметров движения целей и их координат, что, в свою очередь, влечет повышение надежности решения навигационных задач;
   

4. 
   улучшение распознавания целей по распределению блестящих точек вдоль оси луча распространения радиоволн и по доплеровскому спектру.
   

1. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА РЛС

Рисунок 1

Функциональная схема РЛС со сложным фазоманипулированным сигналом изображена на рисунке 1.
Назначение блоков:

 Кварцевый генератор используется для генерации промежуточной частоты , обычно МГц.

 Амплитудно-фазовый манипулятор обеспечивает формирование зондирующего сигнала в соответствии с сигналами формирователя управляющих сигналов.

 Формирователь управляющих сигналов осуществляет согласование во времени работы всех блоков РЛС. Амплитудно-фазовый манипулятор и формирователь управляющих сигналов представляют собой формирователь сложного зондирующего сигнала.

 СВЧ гетеродин генерирует опорную частоту , , где – несущая (излучаемая) частота станции.

 В смесителе передающего тракта зондирующий сигнал переносится с промежуточной частоты

---

на несущую .

 Усилитель мощности усиливает зондирующий сигнал перед излучением его в пространство.

 Ключ передатчика открывается только в моменты излучения, во время работы станции на прием ключ закрыт для подавления собственных шумов усилителя мощности.

 Циркулятор и антенна обеспечивают излучение и прием сигнала в пространство.

 Ключ приемника обеспечивает защиту приемного тракта РЛС во время излучения сигнала.

 Высокочувствительный малошумящий усилитель (МШУ) усиливает принятый высокочастотный сигнал.

 В смесителе приемного тракта принятый сигнал переносится с несущей частоты на промежуточную .

 Усилитель промежуточной частоты (УПЧ) еще раз усиливает принятый сигнал перед детектированием. В УПЧ входит еще один ключ,

 Фазовый детектор производит детектирование принятого сигнала, на его выходе сигнал представлен в виде синусной и косинусной компонент.

 Видеоусилители (ВУ) усиливают сигнал с детектора.

 Двухканальный аналого-цифровой преобразователь (АЦП) преобразует принятый сигнал в цифровую форму.

 Устройство обработки и отображения радиолокационной информации осуществляет корреляционную обработку сигнала, траекторную обработку, обеспечивает передачу информации конечному потребителю.

2. 
   РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ СИГНАЛА
   

1. Минимальный период повторения сигнала ( ) определяется максимальной дальностью до цели ( ):



где c – скорость света. В случае невыполнения этого неравенства возникает неоднозначность измерения дальности.

Максимальный период повторения сигнала Tmax определяется максимальной доплеровской частотой f_д max принимаемого сигнала, которая, в
свою очередь, зависит от максимальной скорости цели Vmax:

,

где

---

,

– длина электромагнитной волны излучаемого сигнала.

,



Очевидно, что

Что не добавляет противоречий в данную модель.

2. 
   Время контакта с целью оценивается по формуле
   

где Ω – скорость вращения антенны, выраженная в оборотах в минуту, ΔΘ – разрешающая способность РЛС по азимуту.

Если угловое положение цели таково, что начало времени накопления приходится на середину диаграммы направленности, то сигнал от цели копится всего половину времени от времени контакта с целью. Чтобы уменьшить зависимость амплитуды накопленного сигнала от углового положения цели и начала времени накопления, лучше время накопления брать меньше чем время контакта с целью или использовать скользящее окно.

Значение ширины доплеровского канала рассчитывается по формуле



Разрешение по доплеровской частоте связано с временем контакта с целью соотношением

Исходя из необходимого времени контакта с целью можно, получить требуемую скорость вращения антенны:





Определим требуемый период обзора. Период обзора равен:

с

Примем минимальное время наблюдения, равное времени, за которое цель, двигающаяся с максимальной определяемой скоростью ( ) преодолеет расстояние от максимальной расчетной дальности обнаружения до РЛС:

= 300 с

В качестве критерия для оценки возьмем требования траекторной обработки. Для построения траектории цели необходимо 10-20 отметок. Исходя из этого время наблюдения (время нахождения цели в зоне действия РЛС)

---