ВОПРОС 7.Наземные обзорные РЛС. Назначение, решаемые задачи. Методы обнаружения импульсных сигналов. Критерии обнаружения, схема, принцип действия. Роль РЛС в обеспечении безопасности полетов.

Назначение OPJI — обнаружение и определение дальности и азимута ЛА в зоне действия радиолокатора, а также получение дополнительной информации с борта ЛА для служб УВД. В соответствии с решаемыми задачами и принятой терминологией различают первичные и вторичные ОРЛ.

Первичные ОРЛ позволяют обнаружить и определить наклонную дальность и азимут ЛА методом активной радиолокации, используя отраженные от них сиг­налы радиолокатора, работают в импульсном режиме с высокой (100 —1000) скважностью. Круговой обзор контролируемого пространства проводится вращающейся антенной с острой ДН в горизонтальной плоскости.

 

трассовые радиолокаторы, вариант А (ТРЛ-А) с дальностью действия > 400 км, обеспечивающие информацию о ЛА, находящихся, в основным, в зо­нах А и Б;

трассовые радиолокаторы, вариант Б (ТРЛ-Б) с дальностью действия 250— 400 км, обеспечивающие информацию о ЛА, находящихся, в основном, в зонах Б и А;

аэродромные радиолокаторы, вариант В1 (АРЛ-1) с дальностью действия 160 — 250 км, обеспечивающие информацию о ЛА, находящихся, в основном, в зонах Б и В;

аэродромные радиолокаторы, вариант В2 (АРЛ-2) с дальностью действия 100-160 км, обеспечивающие информацию о ЛА, находящихся, в основном, в зо­нах В и Б.

Эти радиолокаторы имеют много общих черт, в ряде случаев выполняют ана­логичные операции и поэтому их структурные схемы часто идентичны. Основные их отличия обусловлены различным тактическим назначением.

В радиолокаторах первых двух категорий используют диапазон волн 23 см, а второй — 10 или 23 см.

Вторичные ОРЛ служат для определения наклонной дальности и азимута ЛА а также для получения с ЛА дополнительной информации (бортовой номер, вы­сота полета, остаток топлива и др.) для служб УВД методом активной радиоло­кации с активным ответом, используя сигнал бортового ответчика, генерируемый каждый раз, когда ответчик принимает сигнал запроса наземного радиолокатора. Вторичные ОРЛ отличаются, в основном, только дальностью действия, состав­ляющей для ТРЛ — 400, а для АРЛ — 100 км.

Вторичные ОРЛ, применяемые в СССР и странах СЭВ, излучают сигналы за­проса на частотах 835; 837, 5; 840 и 1030 МГц и принимают сигналы ответа на частотах 730; 740; 750 и 1090 МГц. Частоты 1030 и 1090 МГц соответствуют меж­дународным нормам ICAO и являются обязательными. Остальные частоты ис­пользуют в зависимости от конкретных требований к данному радиолокатору.

Конструктивное исполнение первичных и вторичных ОРЛ обычно в виде от­дельных, не связанных изделий, которые используют автономно или совместно. В последнем варианте оба радиолокатора объединены общей системой синхрони­зации и общим приводом антенных систем. Имеются также первичные радиолока­торы со встроенным вторичным каналом. Первичный и вторичный каналы таких радиолокаторов имеют ряд общих элементов (антенную систему, синхронизатор и др.)- Основные элементы радиолокатора (иногда и антенная система) резерви­руют для обеспечения надежности (например, среднее время наработки на отказ во вторичных радиолокаторах составляет не менее 2500 ч).

1. Общие сведения. Полезную информацию о цели не­сет отраженный сигнал. Однако на входе приемника сов­местно с полезным сигналом действуют и помехи. К ним от­носятся внутренние шумы приемника, мешающие отраже­ния, взаимные помехи и т. д., а в случае РЛС военного при­менения — организованные помехи. Помехи, действующие на радиолокационный приемник, носят случайный харак­тер. Вместе с тем и появление цели с теми: ли иными коор­динатами является для получателя радиолокационной ин­формации (например, для оператора, наблюдающего за эк­раном* индикатора) случайным событием.

Радиолокационное обнаружение сводится к принятию ре­шения о наличии или отсутствии полезного сигнала (цели). При отсутствии помех особой проблемы в процессе принятия такого решения не возникает, так как наличие или отсутст­вие напряжения достаточной амплитуды на выходе прием­ника свидетельствует достоверно о наличии или отсутствии сигнала цели. Однако помехи (а также флуктуации отра­женного сигнала) сильно затрудняют этбт процесс, так как выбросы помехи могут быть случайно приняты за полезный сигнал либо сам сигнал может быть случайно подавлен по­мехой. Поэтому задача радиолокационного обнаружения является статистической. Решение о наличии или отсутст­вии цели не может быть абсолютно достоверным. Оно при­нимается с той или иной вероятностью ошибки, определяю­щей качество обнаружения.

Для решения Задачи обнаружения нужно иметь априор­ные (т. е. предшествующие опыту, в данном случае обнару­жению) сведения о структуре полезного сигнала и помех. Такие сведения (форма сигнала, статистические характери­стики помехи, поляризационные различия сигнала и поме­хи и др.) обычно имеются. Они позволяют найти методы об­работки сигналов, оптимальные с точки зрения тех или иных критериев. Это дает возможность синтезировать структуру устройства оптимальной обработки сигнала. Обычно реализация оптимальных устройств весьма сложна. Поэтому важно найти структуру более простых, так называемых квазиоптимальных устройств, качественные показатели кото­рых не очень сильно отличаются от оптимальных.

Критерии оптимального обнаружения. При обнару­жении возможны два неизвестных и взаимоисключающих условия, которые иногда именуются альтернативными ги­потезами: условие Н_х — сигнал (цель) есть; условие А₀ — сигнала (цели) нет.

Приемник на основе анализа функции х ( t ) должен вы­нести решение о наличии или отсутствии сигнала (цели). Решения обозначим: А_х — сигнал (цель) есть; А₀— сиг­нала (цели) нет.

Одно из решений правильное, а другое — ошибочное, так что возможны четыре варианта совмещения решения и условия:

АН — правильное обнаружение; А₀Н_Х — пропуск це­ли; А_ХН₀—ложная тревога; А₀Н₀ — правильное необнаружение.

Обычно определение априорных вероятностей наличия и отсутствия целей а также вероятностей совмещения (безусловных вероятностей) р (А_ХН_Х), р ( A 0 H, р (А_гН₀), р (А₀Н₀) связано с практическими трудностями и поэтому при проектировании, испытании и эксплуатации РЛС используются условные вероятности.

 

Оптимальный приемник должен состоять из коррелятора (взаимно-корреляционного устройства), вычисляющего ин­теграл z, и порогового устройства (ограничитель по миниму­му), в котором z сравнивается с порогом z_Q (рис. 4.1, а). Коррелятор состоит из генератора опорного сигнала s (/), который воспроизводит копию полезного сигнала, перемножителя, интегратора. Сигнал о наличии цели с выхода поро­гового устройства (ПУ) поступает к потребителю радиоло­кационной информации, например в ЭВМ. В случае визу­альной индикации пороговым устройством может быть сама ЭЛТ, воспроизводящая только те сигналы, которые превыша­ют напряжение отсечки.

Выше запаздывание отраженного сигнала не учитывалось (он располагался в пределах своей длительности в интерва­ле 0 - t - Т₀). При наличии запаздывания интегрирование в (4.1.35) должно быть произведено в пределах от t ₃ до t ₃ + Ао» ^а генератор сигнала должен включаться в момент

Следует отметить, что взаимно-корреляционное устрой­ство является составной частью устройства для оптималь­ного обнаружения и в том случае, когда ряд параметров по­лезного сигнала является случайным, а также при измере­нии некоторых параметров сигнала для определения коорди­нат цели. Пусть, например, запаздывание отраженного сиг­нала, как это всегда имеет место, неизвестно. Тогда опти­мальный приемник должен состоять из множества каналов (рис. 4.1, б), каждый из которых соответствует определен­ному запаздыванию (дальности), т. е. генераторы опорного сигнала вырабатывают функции s ( t — t _{3 k} ), рассчитанные на все возможные значения времени запаздывания. На вы­ходе каналов образуются значения z (t _{3 h}), после чего про­изводится сравнение с порогом. Однако, как будет видно из дальнейшего, такая многоканальность не всегда обязатель­на.

Критерий Неймона-Пирсона:

«Порог определяется таким образом, что при заданном значении вероятности ложной тревоги необходимо обеспечить максимальное значение вероятности правильного обнаружения».

Особое место в безопасности полетов занимают радиолокационные системы (РЛС), поскольку они являются основным источником оперативной информации о метеорологической обстановке, обеспечивают получение необходимой для УВД оперативной информации о местоположении ВС в любой момент времени независимо от метеорологических условий. РЛС контролируют полет ЛА относительно наземных ориентиров на трассе, в зоне аэродрома, при заходе на посадку, предоставляют диспетчеру, управляющему полетом, необходимую информацию, включая данные о бортовом номере, высоте полета и остатке топлива на борту, что обеспечивает способность выполнять полеты без угрозы для жизни и здоровья людей.

 

Литература

Основы радиолокации (Финкельштейн М. И.) - 1983 г. Стр. 205-217

 

⇐ Предыдущая3456789101112Следующая ⇒

Поделиться: