Файл: Верба В.С. - Авиационные комплексы радиолокационного дозора и наведения (Системы мониторинга) - 2008.pdf

Для малоразмерных ВЦ функция распределения ЭПР имеет вид 

В зависимости от ракурса ВЦ определяются вид и параметры функции распре­
деления, конкретные значения которых многократно разыгрываются на имита­
ционной модели. По значению дальности до ВЦ рассчитывается требуемое для 
обнаружения значение ЭПР. 

Вероятность обнаружения 

Возможен упрощенный вариант расчета вероятности обнаружения ВЦ, 

при котором флуктуации ЭПР не учитываются. Тогда для квазинепрерывного 

режима излучения бортовой РЛС обнаружение должно осуществляться на двух 
частотах повторения. При этом рассчитывается реализуемое отношение сиг­

нал/помеха в приемном каннеле: 

где - коэффициент, учитывающий мощность 

и длину волны передатчика, потери в тракте на излучение и прием, уровень 
шумов приемника, длину пачки зондирующего сигнала, абсолютные значения 
коэффициентов усиления антенны, размерности всех входящих в формулу ве-
личин; η - коэффициент затенения ДНА корпусом авиационного носителя. 

С учетом принятого варианта зондирования и обработки РЛИ наиболее 

целесообразно использовать модель дружнофлуктуирующей отраженной пачки 
со случайной амплитудой и фазой. 

Для отношения сигнал/помеха (S

p

) можно записать выражение 

где Р

ап

 - отношение мощности активных помех при обнаружении к собствен­

ным шумам приемника; Р

шп

 - отношение мощности шумов генератора и не­

сущей частоты, переотраженных подстилающей поверхностью в зоне действия 

комплекса, к мощности собственных шумов приемника; Р

пп

 - отношение 

средней мощности отражений от подстилающей поверхности (в канале дально­
сти) к мощности собственных шумов приемника (для конкретного типа под­
стилающей поверхности). 

Предполагая, что за время облучения ВЦ ее ЭПР остается неизменной, по­

лучим вероятность ее обнаружения на одной (Pi), двух (Рг) и трех (Р

3

) частотах 

повторения: 

где P(S

P

) - вероятность обнаружения нефлуктуирующей ВЦ на одной частоте 

повторения 

Ιο - функция Бесселя 1-го рода нулевого порядка. 

Величина порога П

0

 обнаружения задается вероятностью Р

лт

 ложной тре­

воги как 

Особенностью учета влияния на характеристики обнаружения активно-

шумовых помех (АШП), воздействующих на бортовую РЛС с квазинепрерыв­
ным излучением сигналов, является необходимость последовательной оценки 
уровня помех в каждом дальностно-доплеровском канале. При этом в отличие 
от моделирования импульсных РЛС оценивается не только маскирующий эф­
фект со снижением дальности обнаружения ВЦ, но и определяются уровни по­
мех в каналах, превысивших порог обнаружения, которые используются для 
имитации дополнительных ложных отметок, выдаваемых на подсистему вто­

ричной обработки РЛИ. 

2.8.3. Обнаружение загоризонтных воздушных целей 

В этом режиме при обнаружении сигналов ВЦ отсутствуют помеховые 

сигналы, обусловленные отражениями от подстилающей поверхности. Поэтому 
нет необходимости селекции сигналов цели на фоне отраженных сигналов по­
верхности при помощи доплеровской фильтрации. 

В структуре БРЛС используются общие для всех режимов устройства: ан­

тенна, фазовращатели, система защиты приемника и малошумящий усилитель. 
Затем общие сигналы разделяются и для режима наблюдения загоризонтных 
ВЦ используется отдельный приемник с оптимизированными для данного ре­
жима характеристиками. Такое конструктивное решение, кроме того, позволяет 
вести одновременный обзор пространства в двух режимах. 

Дальность обзора загоризонтных ВЦ простирается от границы радиогори­

зонта до максимальной дальности прямого наблюдения - 400.. .700 км. 

Для однозначного измерения дальности используется режим НЧП. Так, 

при F

n

 = 200 Гц однозначное соответствие задержки сигнала и дальности 

обеспечивается до дальности R = 750 км. При этом не требуется излучение 

сигналов на различных частотах повторения, что уменьшает потери энергии 
сигнала. 

Уменьшение энергии сигнала, обусловленное более низкой частотой по­

вторения (примерно в 100 раз), компенсируется увеличением длительности 
сигнала до 30... 100 мкс, а для сохранения разрешающей способности по даль­
ности применяется внутриимпульсная модуляция (линейная частотная) с ко­
эффициентом сжатия 100... 150. 

Число накапливаемых импульсов за время облучения невелико 

(5-6). Для упрощения системы обработки и исключения потерь энергии при 
спектральной доплеровской фильтрации используется некогерентное накопле­
ние импульсов за время облучения. Потери по сравнению с когерентным нако­
плением невелики (1 дБ). 

Для увеличения вероятности обнаружения и повышения помехозащищенно­

сти возможно изменение несущей частоты зондирующего сигнала от импульса к 
импульсу для раскорреляции амплитуды отраженного от цели сигнала (пачка бы-
строфлуктуирующих импульсов). По той же вероятности правильного обнаруже­
ния требуемое отношение сигнал/шум уменьшается на 3.. .4 дБ (см. рис. 2.16). 

На рис. 2.20 представлена структура алгоритма обнаружения загоризонт-

ных воздушных целей. 

Рис. 2.20 

На входе УПЧ проводится стробирование зоны обзора по дальности (за­

держке). Частотная характеристика УПЧ (фазовая и амплитудная) обеспечива­

ет селекцию спектра импульсного сигнала цели. На выходе УПЧ при помощи 

ультразвуковой линии задержки проводится сжатие импульса с внутриим-

пульсной частотной модуляцией и амплитудное детектирование выходных 
сигналов. 

Во всей зоне обзора по дальности выходные сигналы амплитудного детек­

тора стробируются по задержке. Обычно число стробов (отсчетов) на элемент 
разрешения по дальности выбирается с учетом допустимого уровня потерь 
энергии сигнала и последующей сложности системы обработки (1,0-2,0). В ка­
ждом отдельном стробе проводится некогерентное накопление (суммирование) 
пачки принимаемых за время облучения цели импульсов. 

Сигнал на выходе каждого строба после суммирования сравнивается с 

порогом обнаружения, определяемым уровнем помехового сигнала и задан­
ной вероятностью ложной тревоги. Обычно порог на 6...8 дБ больше СКО 
помехи. 

Параметры обнаруженных сигналов: номер строба задержки (дальность) 

(на рис. показаны четыре строба) и положение луча ДНА в момент обнаруже­
ния (азимут и угол места) в цифровом виде поступают в процессор сопровож­

дения цели. Скорость цели определяется по изменению задержки (дальности) 

от обзора к обзору. 

2.8.4. Обнаружение надводных целей 

Сигналы надводных целей обнаруживаются на фоне помех (внутренний 

шум, активные помехи) и сигналов, отраженных от морской поверхности. 

Уровень сигнала фона морской поверхности определяется площадью раз­

решаемого элемента 58 = бД51 и удельной ЭПР морской поверхности σ

0 

(см. рис. 2.6, 2.7). 

Отношение сигнал/фон можно представить как , где 5S - разре­

шаемая площадка фона, равная 6ДО

0

Д. Например, при наблюдении катера 

«Пегас»  ( а

ц

= 1 8 0 м ) на фоне взволнованной морской поверхности (5...6 

баллов) на дальности Д = 300 км удельная ЭПР моря σ

0

 =10

-4

 . Разрешаемая 

площадка 6S при равна 1,510 м . 

ЭПР фона , что обеспечивает обнаружение це­

ли типа «катер». 

2.8.5. Особенности алгоритмов обнаружения воздушных целей БРЛС, 

работающей в Р-диапазоне 

Отличительной особенностью БРЛС комплексов РЛДН корабельного ба­

зирования (например, AN/APS-145 комплекса Е-2С Хокай) является использо­
вание Р-диапазона излучения (430...450 МГц). В этом диапазоне (λ = 70 см) в 
семь раз уменьшается диапазон доплеровских частот, что позволяет использо­
вать НЧП режим для обнаружения как надводных, так и воздушных целей. 

При частоте повторения F

n

 = 300 Гц обеспечивается однозначное измере­

ние ДаЛЬНОСТИ - Д

М

акс = 500 КМ. 

Неоднозначность по скорости цели составляет 100 м/с 

(360 км/ч) и устраняется в процессе изменения дальности от одного обзора к 
другому (Т

0

бз = Юс). 

Время облучения цели определяется шириной ДН антенны (6...7°) и со­

ставляет 170...190 мс. При обнаружении ВЦ время облучения разбивается на 
3—4 этапа по Т

с

 = 50 мс, на каждом из которых проводится доплеровская 

фильтрация сигналов цели (БПФ). 

Разрешающая способность по частоте и по скорости 

, что позволяет измерять радиальную скорость цели с точно­

стью 1...2 м/с. Сигналы в каждом элементе разрешения по частоте, полученные 

на трех этапах когерентной обработки, суммируются (некогерентно) и посту­

пают на пороговое устройство обнаружения цели. 

Благодаря однозначности по дальности мощные сигналы ближней зоны 

(альтиметр, импульсы передатчика) бланкируются по задержке и не влияют на 
обнаружение сигналов целей, расположенных вне зоны бланкирования. 

Основное влияние на обнаружение ВЦ оказывает фон - отраженные от 

морской поверхности сигналы, принимаемые по основному и боковым лепе­
сткам ДН антенны. Хотя удельная ЭПР взволнованной морской поверхности 
в Р-диапазоне на 5... 10 дБ меньше по сравнению с ЭПР в S-диапазоне, ши­

рина ДНА и, соответственно, разрешаемая площадка фона в семь раз больше, 
что определяет примерно одинаковый уровень фона в одном элементе раз­
решения. 

Для подавления фона в основном лепестке ДНА используется трехим-

пульсный режектор фона, а по боковым лепесткам - режим селекции движу­
щихся целей (СДЦ) с использованием моноимпульсной антенны [13]. В этом 
режиме формируется провал ДНА в направлении разрешаемого элемента фона, 
имеющего ту же доплеровскую частоту, что и сигнал цели.