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

Рис. 3.1 

ляется по формуле Δτ = 2Н

Ц

 Η / Д

ц

 , где Н

ц

, Η - высота цели и высота РЛС, Д

ц

 -

дальность до цели. 

При наличии отметки антипода возможно измерение высоты цели путем 

измерения разницы задержек отметок цели и антипода Δτ: 

Такой метод используется в комплексе корабельного базирования Е-2 

(Хокай) при обнаружении низколетящих целей на фоне отражений от морской 
поверхности. Однако точность измерения высоты цели на больших дальностях 
невелика. 

При отсутствии отметок антипода измерение высоты цели осуществляется 

при помощи ДН антенны в угломестной плоскости. Однако широкая ДН ан­
тенны (5-6°) не обеспечивает высокую точность измерения высоты цели, нахо­
дящейся на больших дальностях. 

Кроме сигналов целей могут быть обнаружены сигналы помех от подсти­

лающей поверхности. Помехи, принятые по главному лучу, обычно подавля­
ются на этапе когерентной обработки. Проводится режекция области частот, 
занятой этой помехой, и бланкирование обнаружения в соответствующих час­
тотных каналах. Вследствие того, что антенна РЛС, установленная на воздуш­
ном носителе, имеет сравнительно малые размеры по высоте, угломестная диа­
грамма направленности обладает значительным уровнем боковых лепестков во 

всей полусфере. Это создает условия для формирования так называемых «вы­
сотных» или альтиметровых отражений от местности, находящейся непосред­
ственно под самолетом-носителем РЛС. Эти сигналы концентрируются в низ­
кочастотной области доплеровского спектра частот, а их протяженность по 
дальности определяется шириной диаграммы обратного рассеяния подстилаю­
щей поверхности. Рис. 3.2 поясняет соотношения между параметрами альти-
метрового сигнала. 

Связь между частотой сигнала и геометрическим положением отражателя 

выражается зависимостью 

(3.1) 

где V - скорость носителя РЛС. 

Рис. 3.2 

Если ширина индикатрисы рассеяния поверхности составляет Δγ, то мак­

симальное значение дальности Д

т а х

 = Η /cos(Ay) и протяженность этих сигна­

лов по дальности 

При отражении электромагнитных волн от крупномасштабных пологих 

неровностей ширина индикатрисы рассеяния Δγ по порядку величины равна 

среднеквадратическому значению углов наклона поверхности. При работе над 

пересеченной местностью ее средняя величина по косвенным оценкам состав­
ляет порядка 30°, что соответствует протяженности альтиметровых отражений 
по дальности до одного километра и более. 

Другой характерной особенностью является их азимутальная протяжен­

ность. Флуктуации интенсивности и, соответственно, распределение отметок в 
координатах дальность-частота, обусловлены неодинаковым затенением даль­
них лепестков диаграммы направленности элементами конструкции самолета 
при вращении антенны. Особенно этот эффект заметен при эволюциях самоле­
та по крену. 

За счет сканирования по азимуту сигналы на последовательных кадрах 

подвергаются амплитудной модуляции диаграммой направленности. Поэтому 
конфигурация отметок от одной и той же цели на соседних кадрах может быть 

различной, даже без учета собственных флуктуации отраженного сигнала. 

Наиболее изменчива конфигурация альтиметровых отметок. 

При работе РЛС в режиме низкой частоты повторения зондирующих сиг­

налов отметки имеют более простую структуру. Каналы обнаружения дискре-
тизированы по дальности и азимуту. Число каналов дальности может состав­

лять несколько тысяч, и их дискретность соответствует темпу съема данных 

после сжатия зондирующих импульсов. В РЛС S-диапазона за время радиоло­
кационного контакта с целью при сканировании антенны по азимуту излучает­
ся не более пяти-семи импульсов (в зависимости от периода повторения). Для 
оптимального обнаружения такой пачки отраженных сигналов применяют не­
когерентное накопление импульсов в каждом канале дальности в скользящем 
по азимуту окне (нерекурсивная фильтрация) или в рекурсивном фильтре не 

выше второго порядка. Решение об обнаружении принимается на каждом пе­

риоде зондирования. В результате азимутальный дискрет отметок соответству­

ет периоду повторения зондирующих импульсов. 

В РЛС Р-диапазона пачка может состоять из 32 и более импульсов зонди­

рования, что позволяет реализовать доплеровскую фильтрацию. При этом кад­
ры БПФ могут перекрываться во времени. В этом режиме отметка имеет номер 

канала дальности и номер доплеровского канала, а азимутальный дискрет оп­
ределяется степенью перекрытия кадров обработки. Для получения приемле­
мой точности измерения азимута обычно достаточно пяти-семи отметок в пре­

делах пачки. 

В режиме работы по воздушным целям, находящимся за дальностью ра­

диогоризонта, полностью отсутствуют отражения от подстилающей поверх­
ности. При работе по надводным объектам возможно обнаружение целепо-
добных сигналов («долбяков»), отраженных от взволнованной морской по­
верхности. 

В РЛС Р-диапазона обычно присутствуют непреднамеренные помехи от 

различных наземных узкополосных источников излучения, которые режекти-
руются по частоте. 

Несинхронные импульсные помехи устраняются на этапе когерентной об­

работки путем сглаживания резких перепадов уровней сигнала. Такая обработ­
ка может применяться и в РЛС S-диапазона в режиме излучения с высокой час­
тотой повторения. Обнаруженные помеховые отметки могут селектироваться в 
режиме СДЦ по их протяженности в частотной и временной областях. 

3.1.2. Принципы алгоритмов формирования 

первичных радиолокационных измерений 

Основной задачей алгоритмов формирования первичных радиолокацион­

ных измерений является получение «на проходе» оценок координат обнару­
женных отметок. Измерение координат осуществляется в несколько этапов в 
соответствии с пространственно-временной структурой отраженных сигналов. 

В режиме излучения с высокой частотой повторения сначала проводится 

внутрикадровая обработка информации, полученной на кадре с одной часто­

той повторения, затем - межкадровая обработка информации, объединяющая 
данные с последовательных кадров в пределах некоторого азимутального окна. 

Основные задачи внутрикадровой обработки: 

распознавание и отсев помеховых отметок; 
распознавание образов целей в координатах задержка-частота; 

измерение неоднозначной дальности и частоты полученных групп отметок. 
На этапе межкадровой обработки основной задачей являются идентифи­

кация и совместная обработка отметок от одной и той же цели, полученных на 

различных частотах повторения. В результате совместной обработки вычисля­

ются однозначная дальность, однозначная радиальная скорость, уточняется 
азимут цели. В режиме измерения высоты путем сканирования либо моноим­
пульсным методом оценивается угол места цели. 

Структурная схема алгоритмов измерений приведена на рис. 3.3. 

Рис. 3.3 

Обработка в режиме низкой частоты повторения также разделяется на 

этапы, если при обработке сигналов проводится доплеровская фильтрация. В 
этом случае внутрикадровая обработка по своим задачам и принципам реали­
зации не отличается от обработки в режиме с высокой частотой повторения. В 
задачи межкадровой обработки входят уточнение частоты и дальности и изме­

рение азимута по амплитудной информации обнаруженной пачки. 

При обнаружении загоризонтных воздушных целей обычно измеряются 

только дальность и азимут цели. Эти измерения проводятся по информации, 
накопленной в течение азимутальной пачки. 

На этапе внутрикадровой обработки в режиме работы с высокой частотой 

повторения селекция помеховых отметок проводится по априорной информа­
ции об их характерных признаках, описанных выше. Жесткая связь между час­
тотой и дальностью альтиметровых отражений позволяет распознавать их и 

режектировать. Кроме того, возможна селекция «альтиметра» по азимутальной 
протяженности. 

Необходимо отметить, что наиболее эффективна борьба с такими помеха­

ми на ранних этапах обработки. Так, возможно сформировать отдельный канал 
когерентной обработки, работающий со слабонаправленной антенной, луч ко­

торой ориентирован вертикально вниз. Сигналы, обнаруженные в этом и в ос­

новном каналах, идентифицируются как альтиметровые. Также возможна на­
стройка алгоритма обнаружения с учетом нерэлеевского распределения ампли­

туд альтиметровых сигналов. 

Задача распознавания образов решается в бортовом процессоре. Обычно 

применяется упрощенный алгоритм группирования отметок в двумерной об­

ласти, основанный на критерии связности. Алгоритмы поиска положения мак­

симума (или «центра тяжести») полученной области реализуют работу двумер­

ного дискриминатора. 

Простейшим способом решения задач группирования и измерения являет­

ся выбор на кадре единственной отметки с максимальной амплитудой. Более 
сложным является способ, при котором границы группы определяются после­

довательно по каждой координате с вычислением средневзвешенного значения 

этой координаты. Например, в элементе дальности формируется связная об­

ласть отметок по частоте и определяется среднее значение частоты по этой об­
ласти. Затем процедура повторяется для следующего элемента дальности, и ес­
ли дальности смежные, а их частоты достаточно близки, то отметки объединя­
ются в группу. Накопление проводится до тех пор, пока выполняются эти 
условия. Затем замеры частоты усредняются по всей группе и определяется ве­
личина неоднозначной дальности. 

Измерение частоты проводится на основе гипотезы наличия в одном эле­

менте дальности единственной цели или неразрешаемой по частоте группы це­

лей. При этом амплитудный профиль отметок должен соответствовать априор­

ной форме спектра цели и для измерения можно применить простые алгоритмы 
одномерной интерполяции положения максимума или алгоритмы дискримина­
тора. Отклонение частоты сигнала от некоторого опорного значения вычисля­
ется путем весового суммирования амплитуд с антисимметричными коэффи­
циентами и амплитудной нормировки [12].