Радиолокация, радиолокационные цели (стр. 3 из 3)

Если внутри объема, заполненного распределенными отражателями, находится какой-либо объект (например, самолет), то радиолокационное наблюдение за ним затрудняется. Отражения от объемно-распределенной цели в данном случае являются помехой, которая будет маскировать полезный сигнал. Условия наблюдения полезного сигнала можно характеризовать отношением мощностей сигнала и помехи. Величина отношения мощности сигнала, отраженного от цели, к средней мощности сигнала, обусловленного объемно-распределенными отражателями, равняется отношению их эффективных площадей:

Из данной формулы следует, что для повышения эффективности выделения полезных сигналов на фоне отражений от объемно-распределенной цели целесообразно уменьшать длительность импульса и сужать диаграмму направленности антенны.

На практике наиболее часто приходится встречаться с отражениями от гидрометеоров. Для дождя, средний диаметр капель которого d₀ величина σ_ц=300d₀⁶/λ⁴ и отношение сигнал/помеха

Отражение электромагнитных волн от гидрометеоров может быть использовано в интересах метеорологии в качестве полезных сигналов. С их помощью можно определить местоположение атмосферных образований, их интенсивность, а иногда и направление перемещения.

2.4. Поверхностно-распределенные цели

Примерами поверхностно-распределенных целей являются: травяной покров, лес, кустарник, пашня, волны на водной поверхности. В отличие от объемно-распределенных целей в данном случае трудно выделить отдельные отражающие элементы. Располагаясь случайным образом, они образуют сплошной поверхносnный слой, от которого происходит рассеянное отражение электромагнитных волн.

Предположим, что в точке О (рис. 2.3, б) на высоте Н над поверхностью земли находится самолет. Антенный луч имеет в горизонтальной плоскости ширину θ и облучает на поверхности земли сектор AD₁D₂.

Будем считать, что РЛС излучает импульсы длительностью τ_и. Даже при неподвижной антенне облучение поверхности в секторе AD₁D₂ происходит не одновременно. Первый отраженный сигнал приходит через время τ= 2Н/с после зондирующего импульса (рис. 2.3, в). Далее, несмотря на импульсный характер излучения, на вход приемника РЛС непрерывно поступают отраженные сигналы. Это объясняется тем, что по мере распространения излученной волны отраженная волна возвращается от все более удаленных участков поверхности. Поскольку поверхность непрерывна, будет непрерывен и сигнал на входе приемника. В каждый данный момент времени действующий на вход приемника сигнал является результатом сложения сигналов, отраженных от элементарных отражателей, случайным образом расположенных в пределах разрешаемой площадки поверхности.

По азимуту разрешаемая площадка ограничена шириной диаграммы направленности. Границы разрешаемой площадки по дальности зависят от длительности импульса τ_и и угла визирования β. Так, в нашем случае B₁D₁=сτ_и/2cos β.

Величина эффективной площади рассеяния в случае однородной поверхности со случайным расположением неровностей пропорциональна площади S', формирующей в данный момент отраженный сигнал. Для того чтобы определить величину (σ_ц, рассмотрим площадку S, перпендикулярную направлению падения волны. Через ее поверхность проходит вся энергия, отразившаяся от разрешаемой площадки B₁B₂D₁D₂. Разрешаемая на поверхности земли площадка имеет площадь S'=Rθτ_иc/2cosβ. Соответственно площадь поверхности, перпендикулярной линии визирования, S = S' sinβ= (Rθτ_иc/2)tgβ. Зная S, можно определить величину σ_ц, если ввести коэффициент рассеяния γ, учитывающий влияние отражающих свойств земной поверхности:

σ_ц= (γ Rθτ_иc/2)tgβ

Характерным для поверхностно-распределенной цели является зависимость ЭПР σ_ц от параметров радиолокационной станции τ_и и θ, а также от расстояния до рассматриваемой площадки и от угла, под которым осуществляется ее визирование. В этом отношении свойства поверхностно-распределенной цели близки к свойствам объемно-распределенной цели. Как видно из последней формулы, отражающие свойства поверхностно-распределенной цели зависят от величины γ. Зная γ и другие параметры, характеризующие условия обзора, можно определить ЭПР и перейти к расчету интенсивности отраженного сигнала.

В ряде случаев оказывается удобным характеризовать отражающие свойства поверхностно-распределенной цели удельной эффективной площадью рассеяния, равной отношению ЭПР площадки нее площади S':

σ_0ц = σ_ц/S' == γ sinp.

На отражающие свойства поверхности и, следовательно, на величину σ_ц влияют неровности поверхности, длина волны, угол падения (угол визирования) волны и ее поляризация, диэлектрическая проницаемость почвы.

Все земные покровы, с которыми приходится встречаться на практике, можно, грубо говоря, разделить на гладкие и шероховатые. К гладким поверхностям относятся дороги с асфальтовым покрытием, бетонные покрытия и т.д. Для них интенсивность отраженного сигнала быстро уменьшается с уменьшением угла визирования и зависит от поляризации падающей волны. У шероховатых поверхностей размеры неровностей значительно превышают длину волны. Такой характер имеют участки местности, заросшие травой, посевы, заросли кустарника, лес и т. д. Исследования показывают, что у реальных шероховатых поверхностей величина γ мало зависит от угла визирования β и поляризации. При этом для каждого типа земной поверхности величины γ и σ_0ц обычно лежат в определенных пределах. Благодаря этому, например, по величине σ_0ц можно судить об общем характере местности, от которой приходят отраженные сигналы.

Радиолокационные отражения от поверхности, покрытой растительностью, претерпевают сезонные изменения, обусловленные изменением содержания воды в растениях и в самой поверхности (изменением влажности), а также наличием или отсутствием снежного покрова. При наблюдении поверхностей, покрытых растительностью, отражение происходит от множества случайных отражателей (листья, стебли, ветки). Эти отражатели приводятся в движение ветром. Чем сильнее ветер, тем интенсивнее их движение. Кроме подвижных отражателей, существуют случайно расположенные неподвижные отражатели (скалы, стволы деревьев). Результирующий сигнал представляет сумму сигналов отражателей первого и второго рода.

Если РЛС неподвижна, то отражения от перемещающихся элементов дадут флюктуирующую составляющую сигнала, а отражения от неподвижных элементов — стабильную,

Заключение

В ходе работы рассмотрены назначение и принципы радиолокации, часть основных терминов и определений, классификации целей по эффективной поверхности рассеяния.

Список литературы

1. Современная радиолокация. Анализ, расчет и проектирование. Под редакцией Кобзарева Ю.В., М., Сов.радио, 1969г.-704стр.

2. Дулевич В.Е. Теоретические основы радиолокации. М., Сов.радио, 1978г. – 608стр.

3. Ширман Я.Д. Теоретические основы радиолокации. М., Сов.радио, 1970г. – 560стр.

[1] Двухпозиционную радиолокацию также называют полуактивной