Тема 6. Бортовые радиолокационные системы

1.

Тема 6. Бортовые
радиолокационные системы

2.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РАДИОЛОКАЦИИ
Радиолокация
(РЛ)
–
это
область
радиоэлектроники,
занимающаяся
применением радиоволн для обнаружения, распознавания, измерения угловых
координат и параметров движения различных объектов.

3.

Радиоулавливатель РУС -1 (‘Ревень ’)
Радиоулавливатель РУС -2 (“Редут”)
РЛС “ГАММА -С1Е”

4.

РЛ, как наука, занимается:
-разработкой методов обработки радиолокационной информации;
-разработкой
методов
радиолокационных устройств;
конструирования
и
эксплуатации
-изучением физических процессов, походящих в радиолокационных
устройствах.

5.

Свойства электромагнитных волн рассеиваться при падении на объекты.
в)

6.

Физические свойства радиоволн используемые для
решения задач радиолокации:
1. Свойства электромагнитных волн рассеиваться при падении на объекты.
2. Постоянная скорость распространения радиоволн в свободном пространстве
с=3*108 м/сек (для определения дальности);
3. Траектории распространения радиоволн можно считать прямыми линиями (для
определения азимута);
4. Частота принимаемых электромагнитных колебаний отличается от частоты
излученных колебаний в том случае, если цель перемещается относительно РТС
(для определения скорости).

7.

Диапазоны волн используемые в РЛС
В
современных
РЛС
используют
дециметровые,
сантиметровые,
миллиметровые радиоволны, а в лазерных локаторах – волны оптического
диапазона. Согласно рекомендациям Международной организации гражданской
авиации (IСАО), радиолокации отводится почти 30% диапазона частот 1…10 ГГц.
Широко используются полосы частот, где средняя длина волны =(20, 10, 5, 3) см.

8.

Структура радиолокационного канала
Носитель 6
РЛС
РЛС 3
Синтезатор
сигналов
Процессор
обработки
сигналов
БЦВМ
управления и
обработки
данных
Система 4
навигации
5
Система индикации и
управления
Группа
объектов:
цели,
ориентиры,
фон,
источники
помех
Антенные и приёмопередающие модули
1
Среда распространения
2

9.

В определении радиолокационного наблюдения существуют три задачи:
1) Обнаружение целей - установление факта наличия цели в зоне радиолокационного
наблюдения. При обнаружении обычно имеется возможность грубого измерения
координат и параметров цели.
2) Измерение координат и параметров движения – состоит в определении
местоположения цели и ее скоростных характеристик. Измерение в радиолокации
осуществляется, как правило, путем оценивания параметров электромагнитных
колебаний, которые отражаются от цели.
3) Распознавание цели - определения принадлежности к определенному типу
(классу) на основе набора (алфавита) признаков.

10.

Если в зоне наблюдения действует несколько целей, то необходимо решать еще
следующие задачи:
1) Селекция целей - выделение целей на фоне ложных целей, искусственных
или естественных помех.
2) Разрешение целей - раздельное обнаружение или измерение координат
нескольких целей. Разрешение целей имеет смысл, если в зоне наблюдения
имеется несколько целей.

11.

Виды радиолокации
зондирующий сигнал
запросный сигнал
цель
РЛС
Запросчик
ответчик
ответный сигнал
отраженный сигнал
Схема активной радиолокации
Схема радиолокации с активным ответом

12.

Приемник
радиолокатора
цель
собственное радиоизлучение
Схема пассивной радиолокации

13.

ОБЪЁМ РАЗРЕШАЕМОГО ЭЛЕМЕНТА ПРОСТРАНСТВА
Характеризует часть пространства,
облучаемого РЛС, в пределах которого
цели не наблюдаются раздельно
РЛС
Разрешающая способность
Характеристика РЛС, определяющая возможность раздельного
наблюдения целей, имеющих малое отличие в дальности, угловых
координатах, скорости.

14.

Разрешающая способность РЛС
по дальности
минимальная разность расстояний до двух
целей, имеющих одинаковые угловые
координаты (расположенных в радиальном
относительно РЛС направлении), при
которой возможно, раздельное наблюдение
сигналов от этих целей.
Разрешающая способность РЛС
по угловым координатам
минимальная разность углов (по азимуту
или углу места) между направлениями на
две равноудаленные относительно РЛС
цели, при которой еще возможно
раздельное наблюдение сигналов от этих
целей

15.

Методы обзора пространства
Одновременный обзор пространства
При использовании такого обзора информация об навигационной обстановке
извлекается одновременно из всей рабочей зоны с помощью системы направленных
лучей антенного устройства, полностью заполняющих заданную зону обзора,
ограниченную секторами в горизонтальной плоскости θα и в вертикальной
плоскости θβ ,
Диаграммы направленности РЛС
обзорного типа
а) иглообразная, в) веерная

16.

Последовательный обзор пространства
При таком обзоре все элементы рабочей зоны последовательно просматриваются
одним или несколькими лучами, относительно узкими по сравнению с угловыми
размерами рабочей зоны.
Многолепестковая диаграмма
направленности антенны
Круговой обзор пространства
Винтовой обзор пространства

17.

Спиральный обзор пространства
Растровый обзор пространства
Растровый поиск
цели

18.

Методы измерения дальности
Функциональная схема импульсного измерителя дальности
Синхронизатор
1
2
Антенный
переключатель
Передатчик
Антенна
3
Генератор
пилообразн.
напряжения
Приемник
5
l
4
Lp
а)
б)
2D
tD
c
Изображение сигналов на экране электроннолучевого индикатора

19.

Достоинства импульсных дальномеров :
- возможность построения РЛС с одной антенной;
- простоту индикаторного устройства;
- удобство одновременного измерения дальности многих целей;
-
простоту разделения излучаемых импульсов, длящихся очень малое время τи, и
принимаемых сигналов.
Основными недостатками импульсного метода являются:
• необходимость использования больших импульсных мощностей передатчиков;
• невозможность измерения малых дальностей;
• большая минимальная дальность станции (определяющаяся дальностью излучаемых
импульсов и временем протекания переходных процессов в антенном переключателе),
которая составляет сотни или даже тысячи метров.

20.

Частотный метод
измерения дальности

21.

Дальномеры рассмотренного типа позволяют измерять очень малые дальности
и использовать передатчики с малой мощностью излучения.
Недостатки дальномеров с частотной модуляцией:
– необходимость использования либо двух антенн, либо сложного устройства для
разделения излучаемых и принимаемых колебаний;
– ухудшение чувствительности приёмника вследствие просачивания в приёмный
тракт через антенну излучения передатчика, подверженного случайным изменениям;
– высокие требования к линейности изменения частоты.

22.

Фазовый метод измерения дальности

23.

Методы измерения радиальной скорости

24.

Достоинствам метода измерения следует отнести:
• простоту устройства станции; нечувствительность к медленным уходам частоты
генератора.
Наиболее существенные недостатки метода:
• высокие требования к кратковременной стабильности частоты генератора (за
время распространения радиоволн до цели и обратно);
влияние
любой
паразитной
модуляции
колебаний
генератора
работоспособность устройства;
• возникновение помех работе станции при наличии нескольких целей.
на

25.

ТАКТИКО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РЛС
Зона обнаружения РЛС;
Период обзора пространства;
Разрешающая способность РЛС;
Помехоустойчивость;
Объем и качество получаемой информации;
Эксплуатационные характеристики.
Технические характеристики РЛС ГА
• эффективная площадь и коэффициент
•длина волны излучаемых колебаний;
усиления антенны;
•форма излучаемого сигнала;
приёмного
• длительность
и
частота
повторения • чувствительность
устройства;
импульсов;
• ширина
полосы
пропускания
•средняя и импульсная мощность излучения;
•форма и ширина ДН антенны в приёмника;
• коэффициент шума приёмника;
горизонтальной и вертикальной плоскости;
• габаритные размеры и масса РЛС.
•метод обзора зоны;

26.

Средства радиолокационного обеспечения полетов

27.

Конец лекции.