Радиолокация: обнаружение и распознавание. Средства постановки помех и помехозащиты РЛС (стр. 3 из 3)
При использовании обычных РГФ с алгоритмами ЧПК для получения коэффициента подавления kПП = 39.2 дБ понадобиться всего лишь 4 импульса из пачки а оставшиеся 7 импульсов используются в когерентном накопителе.
Можно заметить, что при использовании когерентного накоплении коэффициент подавления помехи увеличится в 7 раз.
На рис 12, 13 изображены результаты исследования многоканального фильтра с алгоритмом накопления – БПФ, тип окна – прямоугольное.
Рис. 12
Рис. 13
4.2 Защита от уводящих по дальности помех
Основным способом защиты РЛС от уводящих помех по дальности является использование пороговых алгоритмов, вычисляющих рассогласование характеристик движения целей, определяемых на основе оценок скорости цели. Обнаружение рассогласования позволяет своевременно производить сброс сопровождения УП и автоматический перезахват сигнала реальной цели. Такой критерий носит название - дальностный пороговый:
По ИКО РЛС можно оценить скорость цели и на основе этой оценки сделать вывод о наличии УП по дальности или отсутствии ее.
Менее эффективным способом защиты от УП является введение в РЛС режима сопровождения слабого сигнала, при котором при воздействии ответной помехи (первый этап в постановке УП) продолжается сопровождение менее мощного сигнала от цели.
5. Анализ эффективности применения комплекса помех и средств помехозащиты
При воздействии только пассивных помех с рассчитанными в пункте 4.1 параметрами отношение сигнал/помеха на входе РЛС равно
qП = Е / Nд×0,17×l2 = 5,6 / 392×1.53 = 0,01.
За счет применения фильтра ЧПК qП увеличится приблизительно на 40 дБ (в 100 раз) и составит qПП’=1. Вероятность правильного обнаружения
= 
=0,316.Применение уводящих по дальности помех с высокой вероятностью будет приводить к захвату ложной цели.
При воздействии пассивной помехи вероятность пропуска цели составит
`D = 1-D1 = 1-0,316 = 0,684,
а также будет осуществляться перенацеливание на ложный объект.
На рис. 14 представлен результат действия пассивных помех, а именно приведен график зависимости максимальной дальности обнаружения РЛС от ЭПР пассивной помехи, если на РЛС нет устройства подавления ПП (нет режекторных гребенчатых фильтров).
Рис. 14
На рис. 15 приведен график зависимости максимальной дальности обнаружения РЛС от ЭПР пассивной помехи при использовании РФ. Сравнив зависимости на рис. 14 и рис. 15 можно увидеть корректирующее действие РФ, т.е. увеличение дальности обнаружения при использовании РФ.
Рис. 15
6. Оценка требований к аппаратно-программным ресурсам средств конфликтующих сторон
антенна пассивный помеха параметр
Анализ структурных схем и алгоритмов работы постановщиков помех позволяет сделать вывод о необходимости использования при проектировании таких систем достаточно сложных в изготовлении и настройке элементов и функциональных устройств. К их числу можно отнести устройства мгновенного измерения частоты; высокостабильные генераторы с электронным управлением, используемые как возбудители передатчиков помех и обеспечивающие перестройку по частоте за очень короткие интервалы времени (порядка наносекунд); широкополосные высокочастотные компоненты: ЛБВ и ЛОВ, малошумящие усилители СВЧ, ВЧ-фильтры, быстродействующие переключатели; цифровую высокочастотную память, необходимую для хранения ЗС РЛС и их воспроизведения при постановке УП; сверхбольшие интегральные схемы (СБИС) для организации управления отдельными узлами и системами помехопостановщика. В связи с возможностью размещения постановщиков помех на подвижном носителе (обычно ЛА), перечисленные компоненты должны удовлетворять следующим противоречивым требованиям: иметь минимальные энергопотребление, массу и габариты, хорошую электромагнитную совместимость (ЭМС), сохранять работоспособность при воздействии вибрации и резких изменениях микроклиматических параметров, обладать высокой надежностью.
Основное требование к программным ресурсам конфликтующих сторон – высокая производительность и темп обработки.
Определим темп для обработки данных в реальном масштабе времени:
Число каналов по дальности m1 = Tп/τи = 1820.10-6 /8.10-7 = 2275
Число каналов по азимуту m2 = ΔΩ/θ0 = 60/1 = 60
Общее количество каналов M = m1.m2 = 136500
Тогда темп обработки данных составит 170 ГГц.
Быстродействие АЦП определяется затратами времени на преобразование, которые должны быть меньше длительности временного дискрета. В настоящее время используются АЦП с быстродействием, характеризующимся частотой дискретизации <100 МГц, например, АЦП АD 6644 фирмы AnalogDevice (США) имеет 65 МГц при 14 разрядах кода, динамическом диапазоне 73 дБ и частоте входного сигнала 39 МГц. Если быстродействия АЦП недостаточно для преобразования сигналов промежуточной частоты, то переходят к ЦОДЦ и ЦРГФ в виде комплексных фильтров с двумя квадратурными каналами, в которые включены два АЦП.
7. Выбор и технико-экономическое обоснование технологической базы для реализации проекта
Аппаратура обработки аналоговой и цифровой информации на ПАП и РЛС может быть реализована по следующим альтернативным концепциям.
1). Использование дискретных аналоговых элементов и цифровых и аналоговых микросхем со средней степенью интеграции. Достоинствами указанной элементной базы являются низкая стоимость, защищенность (при использовании металлических корпусов элементов) от воздействия электромагнитных излучений высокой мощности. Недостатком является высокое энергопотребление и большие массогабаритные параметры.
2). Использование программируемых логических (ПЛИС) и аналоговых (ПАИС) интегральных схем. Достоинствами данной элементной базы являются низкое энергопотребление и высокая компактность, а также возможность изменения рабочих алгоритмов при смене обстановки или выполняемой задачи. К недостаткам относится низкая устойчивость к воздействию мощных излучений.
В связи с развитием рынков ПЛИС (фирмы «Xilinx», «Atmel», «Altera», «Vantis», «Luccent») и ПАИС ( фирма «Anadigm» ), ростом плотности упаковки элементов на кристалле, снижением цен на программируемые интегральные схемы, а также возможности их программирования с защитой от считывания, вариант применения ПЛИС и ПАИС для построения устройств обработки (с обеспечением защиты от электромагнитных полей путем экранировки) представляется наиболее перспективным.
8. Составление структурной схемы устройства и описание ее работы
Структурная схема постановщика помех
На постановщике помех размещается передатчик уводящих помех, а также упаковки дипольных отражателей и устройство сброса. Управление работой средствами помехопостановки осуществляется с рабочего места оператора самолета-ПАП. Оператор исходя из сложившейся воздушной обстановки или указания с командного пункта включает одно или несколько средств создания помех.
Структурная схема устройства защиты РЛС от помех
Комплекс средств помехозащиты включает систему режекторных фильтров компенсации пассивных помех c с когерентным интегрированием остатков вычитания.
При когерентном накопленни остатков вычитания в ЦОДЦ (см. рис. 16) помехи в квадратурных каналах подавляются ЦРГФ(4-го порядка), содержащим общие для квадратурных каналов запоминающее (ЗУ) и арифметическое (АУ) устройства в каждом канале. После ввода компенсирующих поправок блоком БВП сигналы интегрируются цифровым полосовым гребенчатым фильтром 7-го порядка(ЦПГФ), реализованным на процессоре и содержащим ЗУ для двух квадратурных каналов и АУ для каждого канала. Квадратирующие устройства обеспечивают на выходе сумматора квадрат амплитуды сигнала движущейся цели, а цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) преобразует цифровой код сигнала в импульс цели, который затем направляется на обнаружитель и индикатор.
Рис. 16 - Структурная схема цифрового ОДЦ с когерентным интегрированием остатков вычитания
Заключение
В результате выполнения курсовой работы был произведен расчет параметров РЛС, при которых обеспечиваются требования ТЗ, а также расчет параметров средств помехозащиты (алгоритма помехозащиты структуры и параметров), составлены структурные схемы постановщика помех и РЛС т.е. все задачи курсового проекта выполнены.
Список использованных источников
1. Бакулев П.А. Радиолокационные системы: Учебник для вузов. – М.: Радиотехника, 2004, 320 с.
2. Финкельштейн М.И. Основы радиолокации: Учебник для вузов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Радио и связь, 1983. – 536 с.
3. Основы системного проектирования радиолокационных систем и устройств: Методические указания по курсовому проектированию по дисциплине «Основы теории радиотехнических систем»: Рязан. гос. радиотехн. акад.; Сост.: В.И. Кошелев, В.А. Федоров, Н.Д. Шестаков. Рязань, 1995, 60 с.
4. Радиолокационные устройства (теория и принципы построения) под ред. В.В. Григорина-Рябова: М., «Советское радио», 1970, стр. 680.
5. Бакулев П.А. Радиолокация движущихся целей: Учебник для вузов. – М.: «Сов. радио», 1964, 336 с.
6. Перунов Ю.М., Фомичев К.И., Юдин Л.М. Радиоэлектронное подавление информационных каналов систем управления оружием: М. «Радиотехника», 2003. - 416 с.