Средства постановки помех и помехозащиты РЛС (стр. 3 из 4)
Алгоритм обработки сигналов АП разделяют на два этапа: пространственный и временной. С помощью пространственного фильтра производится обработка сигнала в пространстве. Фильтр осуществляется соответствующим построением антенной системы. Далее идет временная обработка сигнала.
Один из алгоритмов пространственного подавления помех основан на использовании адаптивных ФАР (в канале обработке каждого элемента ФАР необходим весовой усилитель или аттенюатор и фазовращатель для настройки на заданное направление приема сигнала). ФАР позволяет производить электрическое управление сканирования луча, формировать несколько лучей, быстро перемещать луч ДН. Однако использование ФАР требует существенного усложнения антенной системы за счет введения дополнительных элементов, поэтому для системы помехозащиты выберем устройство подавления с деформацией ДН антенны, которое позволяет сформировать провал диаграммы направленности в направлении на источник помех (для этого требуется дополнительная антенна). Структурная схема устройства формирования провала ДН антенны приведена ниже:
Исходные ДН основной и компенсационной антенн f0(Q), f1(Q). Результирующая ДН антенной системы fΣ(Q)= f0(Q)+Wf1(Q). Если Q1 – угол прихода помехи, то для компенсации необходимо выполнение условия fΣ(Q1)=0, откуда W= - f0(Q1) /f1(Q1). Подставив W в формулу fΣ(Q), получим fΣ(Q)= f0(Q)-[f0(Q1) /f1(Q1)]f1(Q). Таким образом, в направлении на источник помехи образуется провал в ДН антенны. Если помехи действуют с различных направлений, то необходимо применение нескольких компенсирующих антенн. Структурная схема устройства пространственной обработки для подавления нескольких пространственных помех приведена ниже.
Во временной области возможно применение устройства компенсации помех с корреляционными обратными связями. Основная антенна принимает помеху, а компенсационная антенна принимает помеху от того же источника, отличающуюся по фазе. Используя сигналы этих каналов, можно сформировать компенсатор с корреляционными обратными связями, в котором компенсируется помеха. Такое устройство обеспечивает минимум среднего квадрата напряжения помехи на выходе фильтра. Коэффициенты фильтра должны вычисляться в режиме реального времени, для наиболее эффективного подавления помехи. Структурная схема фильтра приведена ниже.
Если порядок фильтра (N) равен 5, то 6 импульсов пачки потребуется на завершение переходного процесса, оставшиеся 8 импульсов можно использовать для накопления.
Если помеху не удается отфильтровать, то можно увеличить дальность действия РЛС за счет увеличения времени накопления сигнала (увеличения числа импульсов в принимаемой пачке). Но так как зависимость между дальностью действия РЛС и временем накопления «слабая» (R~
), возможности увеличения дальности действия РЛС за счет увеличения числа импульсов пачке сильно ограничены. Для увеличения дальности действия в 2 раза необходимо увеличить число импульсов в 16 раз (при когерентном накоплении). Кроме того, возможно увеличение дальности действия РЛС за счет увеличения КНД антенны или увеличения мощности передатчика, но это сопряжено с большими трудностями (проще изготовить новую РЛС, чем увеличить мощность старой, увеличение КНД требует изготовления новой антенной системы) поэтому на практике не применяется.Кроме того, для борьбы РЛС с АШП можно использовать следующие приемы:
1. Работа РЛС в короткие промежутки времени
2. Смена несущих частот.
3. Применение многочастотных РЛС.
4. Использование сложных сигналов.
5. Использование длительного когерентного накопления.
Для селекции уводящих помех применим алгоритм, основанный на сравнении скорости, полученной из канала дальности косвенным методом, с порогом скорости l0(максимально возможной скоростью летательного аппарата плюс небольшой запас на погрешность измерения).
В техническом задании указана максимально возможная скорость летательного аппарата 910 м/с, при погрешности вычисления скорости ±10% зададим порог скорости l0 на уровне 1000 м/с.
Для каждой цели должно проводиться вычисление скорости и сравнение ее с порогом. В случае превышения порога цель необходимо классифицировать как ложную, должен производиться срыв слежения.
6. Анализ эффективности применения комплекса помех и средств помехозащиты
Мерой эффективности режекторного фильтра служит достигнутый, коэффициент подавления. В нашем случае он равен 37,68 дБ, т.е. пассивную помеху фильтр подавляет до уровня шумов. Таким образом, помеха практически полностью исключается из дальнейшей обработки. Однако надо заметить, что в месте с помехой будет режектирован также сигнал от малоскоростных целей и целей имеющих только тангенциальную составляющую скорости, летящих перпендикулярно направлению излучения РЛС.
Также критерием эффективности служит коэффициент улучшения отношения с/п, в спроектированном фильтре он составляет 20,02 дБ.
При расчете параметров помехопостановщика АШП был установлено, что при согласовании параметров АШП с параметрами РЛС дальность действия РЛС снижается в несколько раз, при этом, в случае применения противоборствующей стороной средств помехозащиты, возможно уменьшение влияния помех
Смена несущих частот и другие меры помехозащиты затрудняют согласование параметров помехи с РЛС. Если постановщик помех не будет успевать подстраивать свои параметры, то можно добиться полного исключения влияния помех на РЛС.
Действие уводящей помехи заключается в нарушение работы следящей системы по дальности, но при сравнении каналов дальности и скорости система селекции ложных целей имеет возможность выявить ложные цели. В нашем случае РЛС имеет лишь канал дальности, поэтому возможности для селекции помех ограничены (невозможно сравнить информацию канала дальности с каналом скорости). Из этого можно сделать вывод, что при излучении согласованных помех, РЛС не имеет возможности для качественной селекции ложных целей и вероятность поражения РЛС уводящими помехами довольно высока. Как уже говорилось, возможна селекция помех по уровню мощности, но опять же при излучении «качественной» помехи возможности селекции ограничены.
Вероятность выполнения РЛС своих задач в условиях постановки АШП и уводящих помех будет равна произведению вероятностей работы РЛС в отсутствии помех, вероятности работы РЛС в условиях постановки АШП, вероятности работы РЛС в условиях применения уводящей помехи. Если вероятность работы РЛС в отсутствии помехи равна 0,9, вероятность работы РЛС в случае применения АШП равна 0,5 (из приведенных ранее рассуждений ясно, что АШП сильно влияет на работу РЛС), вероятность работы РЛС в условиях применения уводящей помехи равна 0.5, то
Видно, что выполнение РЛС своих задач, в условиях применения комплекса помех, почти невозможно.Не стоит забывать, что устройства постановки помех, так же как и устройства борьбы с ними, динамично развиваются. Чаще всего средства нападения оказываются «сильнее», а адекватные меры противодействия появляются лишь через некоторое время, поэтому оценить эффективность средств помехозашиты и помехопостановки затруднительно. Каждой конкретной ситуации будут соответствовать свои особенности, а исход «сражения» будет зависеть от способности каждой из систем к адаптации и эффективности применяемых алгоритмов. Применение в настоящее время систем не способных к адаптации является столь же «расточительным», как и применение некогерентной обработки в активной радиолокации.
7. Оценка требований к аппаратно-программным ресурсам средств конфликтующих сторон
Цифровые режекторные гребенчатые фильтры подавления помех требуют предварительного преобразования сигналов в цифровую форму с помощью АЦП. В таких устройствах производиться дискретизация по времени, с дискретом
. Быстродействие АЦП определяется затратами на преобразование, которые должны быть меньше длительности временного дискрета 
, где m — число разрядов АЦП. Если быстродействия АЦП не хватает, то переходят к цифровым режекторным гребенчатым фильтрам в виде комплексных фильтров с двумя квадратурными каналами, в которых включены два АЦП.При работе РЛС к системе обработки данных предъявляется требование реализации обработки данных в реальном масштабе времени. Оно является необходимым, поэтому вычислительная система должна обеспечивать решение этой задачи.
Для определения требований к вычислительной системе оценим общее число каналов РЛС, и, зная длительность зондирующего импульса, рассчитаем необходимое быстродействие системы (за время равное длительности зондирующего импульса система должна успевать обрабатывать все каналы).
Число каналов дальности:
, 
.Число каналов по скорости равно числу импульсов в пачке, но так как определение скорости не входит в задачи проектируемой РЛС, то каналы по скорости не требуются.
Число каналов по угловым координатам
.