ВОПРОС 2.Самолетные РЛС. Назначение, решаемые задачи. Методы измерения дальности. Разрешающая способность РЛС по дальности. Типовые структурные схемы. Роль БРЛС в обеспечении безопасности полетов.

Радиолокационные системы (РЛС) — это технические средства получения информации об удаленных объектах путем приема отраженной (или переизлу­ченной) электромагнитной энергии. Они предназначены для решения следующих задач: измерения координат ЛА, высоты полета, путевой скорости, угла сноса, обнаружения на маршруте встречных ЛА и препятствий, метеообразований. РЛС контролируют полет ЛА относительно наземных ориентиров на трассе, е зоне аэродрома, при заходе на посадку, предоставляют диспетчеру, управляюще­му полетом, необходимую информацию, включая данные о бортовом номере, вы­соте полета и остатке топлива на борту. (авиационная радиолокация 3).

Руководящими документами ИКАО предусмотрено обязательное наличие МНРЛС на борту всех воздушных судов выполняющих коммерческие рейсы.

Назначение:

          1) определение местоположения ВС в пространстве,

          2) определение скорости ВС,

          3) определение окружающей обстановки и характеристик земной (подстилающей) поверхности.

Задачи:

1) получение информации о навигационных параметрах полета (высоте, путевой скорости, угле сноса);

2) получение информации о наземной навигационной обстановке ( трасса, по которой летит ВС)

3) получение информации о метеообстановке вокруг ВС (грозы, облака, туманы);

4) получение информации об опасных объектах с точки зрения столкновения (др. ВС, горы, высотные постройки, птицы);

5) получение информации о характеристиках встречных или попутных ВС (наличие, габариты и ее навигационные параметры);

6) получение информации о характеристиках подстилающей поверхности.

 

Определение дальности до целей основано на измерении времени запаздывания t_D радиолокационных сигналов. Классификация методов измерения дальности связана с параметрами сигнала, которые играют основную роль при измерении времени запаздывания. В соответствии с этим метод измерения может быть амплитудным (измеряется время запаздывания между излученным и отраженным сигналами), частотным (излучается непрерывный сигнал, но с частотной модуляцией и измеряется разница модуляций) или фазовым (не используется).

Разрешающая способность – важнейшая характеристика РЛС, определяющая возможность раздельного наблюдения целей, имеющих малое отличие в дальности, угловых координатах, скорости.

Разрешающая способность РЛС по дальности – это 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. Две точечные цели с одинаковыми угловыми координатами и их отметки для идеализированного случая сигналов прямоугольной формы и неискажающего приемно-индикаторного тракта изображены на рис. 1, а, б. До сближения целей отметки имеют вид двугорбой кривой, которая при интервале между целями Dt_З< t_И становится одногорбой. Примем в качестве условия разрешения двух целей наличие впадины между ними, т. е. когда отметка еще является двугорбой. Так как согласно рис. 1, а, б, Dt_З=t_З2-t_З1=2(D₂-D₁)/c, то условие разрешения состоит в том, чтобы расстояние между целями D₂-D₁> сt_И/2. Отсюда разрешающая способность по дальности, которую в данном случае можно условно назвать идеальной (так как не учитывается влияние приемника и индикатора), равна

.

Как видно из рис. 1, в, сt_И/2 — это максимальный интервал между целями, при котором они еще одновременно участвуют в формировании отраженного сигнала, так как в этом случае совпадают срез импульса отраженного от цели Ц₁и фронт импульса от цели Ц₂.

Рис. 2. Импульсы, отраженные от двух целей: а) временное расположение радиоимпульсов, б) огибающие результирующего сигнала.

Рассмотрим случай, когда огибающая сигналов, отраженных от двух близко расположенных целей, отличается от прямоугольной. Высокочастотные колебания этих сигналов накладываются одно на другое (рис. 2, а).Всегда возможно случайное изменение расстояния между целями по крайней мере от 0 до l/4 (например, при l=10 см для этого потребуется, чтобы расстояние изменилось всего лишь на 2, 5 см). Это соответствует случайному изменению разности фаз от Dj=0 до Dj=p. На рис. 2, б)изображены огибающие результирующего сигнала для двух крайних случаев фазового сдвига Dj=0 и Dj=p при трех значениях временного интервала между целями Dt_З. При Dt_З> t_{0, 5}, где t_0.5 – длительность импульса на уровне 0, 5 от максимальной амплитуды, огибающая суммарного сигнала при любой разности фаз является двугорбой. При Dt_З< t_{0, 5} огибающая в зависимости от разности фаз может быть двугорбой или одногорбой, как для одиночной цели. Наконец, пересечение огибающих на уровне 0, 5 от максимальной амплитуды, когда Dt_З»t0, 5 приближенно соответствует граничному случаю, при котором для Dj=0 двугорбость только начинает исчезать.

Типовая структурная схема

 

 

 

Синхронизатор РЛС формирует периодическую по­следовательность импульсов с периодом Т_п, которые воз­действуют одновременно (либо, как будет показано ниже, с некоторым постоянным запаздыванием) на модулятор, генератор развертки дальности и генератор масштабных импульсов. Импульсный модулятор   вырабатывает модулирующие видеоимпульсы длительностью , воздейст­вующие на генератор СВЧ. Последний генерирует ра­диоимпульсы приблизительно той же длительности. Пе­риодическая последовательность этих импульсов излучает­ся антенной в виде зондирующего сигнала.

Описанный метод синхронизации РЛС от генератора син­хронизирующих импульсов называется внешним. Наряду с этим иногда используется внутренняя синхронизация от независимо работающего модулятора.

Отраженный импульс появляется на входе приемника че­рез интервал времениt_з. На выходе приемника образуются видеоимпульсы, смешанные с шумом, которые подаются на управляющий электрод ЭЛТ.

Генератор развертки дальности вырабатывает в откло­няющей катушке пилообразно изменяющийся ток, длитель­ность прямого хода которого

 При этом, как указывалось, электронный луч совершает равномерное движение вдоль радиуса ЭЛТ, который, в свою очередь, вращается вместе с антенной. Такая развертка луча на экране ЭЛТ называется радиально-круговой. Она создает на экране изображение (часто именуемое растром *) в виде ряда тесно примыкающих друг к другу радиусов.

Генератор масштабных импульсов вырабатывает серию импульсов с периодом повторения

Где D_м — требуемый интервал между масштабными импульсами.

Эти импульсы могут быть периодическими, если выполня­ется условие

 

где п — целое число, либо иметь вид пачек, действующих в пределах длительности прямого хода развертки Т_р. Такие импульсы можно формировать, например, с помощью генератора ударного возбуждения. Часто применяются масштабные импульсы отрицательной полярности, подаваемые на катод ЭЛТ (это облегчает раз­вязку выходных цепей приемника и генератора масштаб­ных импульсов).

Механизм формирования изображения на экране ЭЛТ по­ясняется рис. 1.7. При вращении антенны, когда начинается облучение цели (направление 1), на соответствующем ра­диусе развертки под действием импульса цели возникает яркая точка (амплитуда сигнала характеризуется отрезком АВ диаграммы направленности). Кроме того, возникает

серия эквидистантных ярких точек под действием масштаб­ных импульсов. Вращение антенны по часовой стрелке рав­носильно перемещению цели в обратном направлении, так что она последовательно занимает направления 2' и 3'. Радиусы развертки занимают соответствующее положение 2 и 3, и вдоль них возникают в тех же местах, что и в преды­дущем случае, яркие точки (амплитуда сигнала характери­зуется отрезками АС и CD ). После полного оборота антенны

 

на экране образуются масштабные кольца (электронная шкала дальности), а цель будет иметь вид небольшой дуги, угловые размеры которой приблизительно равны угловой ширине луча антенны.

Дальность цели отсчитывается с помощью масштабных колец. Например, для случая, показанного на рис. 1.7

Азимут же цели  отсчитывается по положению середины ее отметки относительно какого-либо начального направления, например северного направления меридиана.

(основы радиолокации 21).

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: