Методы обзора пространства

Обзор воздушного пространства производится в целях обнаружения ЛА и может осуществляться по направ­лению (угловым координатам), дальности и скорости.

Обзор пространства по направлению позволяет обнаружить и определить угловые координа­ты ЛА.

Для обзора могут применяться радиолокационные и оптические средства.

Методы обзора пространства по направлению — ме­тод кругового обзора, методы пространственного обзора в узком секторе.

Метод кругового обзора обеспечивает обзор всей верхней полусферы воздушного пространства. Для этого применяют радиолокатор, антенна которого перемещает­ся по азимуту на 360° (рис. 3.11,а). Луч антенны широ­кий в вертикальной плоскости и узкий в горизонтальной составляющей доли градуса.

Рис. 3.11. Возможные методы обзора пространства:

а — круговой; б — строчный; в — линейный пилообразный;

г — спиральный (винтовой)

Частота вращения луча должна быть такой, чтобы было возможно получение заданного числа отраженных от ЛА импульсов или накопление необхо­димого для обнаружения уровня энергии сигнала в око­нечном устройстве обнаружения.

Время обзора

Т_обз=

где: w_а — угловая частота вращения антенны.

В радиолокаторах с ФАР перемещение луча антенны осуществляется электронным способом в результате пе­рестройки фазовращателей. Время перестройки фазовра­щателей, обеспечивающей перемещение луча в другое угловое положение, практически не зависит от дискрет­ности перемещения луча по угловой координате.

Достоинство метода — возможность обзора простран­ства во всей верхней полусфере.

Для одновременного определения азимута и угла мо­ста ЛА может применяться веерообразный луч. Разре­шающая способность и точность определения угловых координат ЛА зависят от ширины луча в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

К методам пространственного обзора в узком секто­ре относят строчный, линейного пилообразного сканиро­вания и спиральный.

При строчном методе обзор пространства осуществляется узким (иглообразным) лучом, соверша­ющим возвратно-поступательное движение в двух вза­имно перпендикулярных плоскостях в заданном секторе (рис. 3.11,б).

Перемещение луча производится качанием (вращени­ем) антенн радиолокатора или электронным способом но жесткой программе, когда каждый участок пространст­ва просматривается в течение неизменного отрезка вре­мени независимо от результата обнаружения.

Время обзора

Т_стр=
где: q°_b,q°_e — ширина сектора в вертикальной и горизон­тальной плоскостях соответственно;

q°_а — ширина луча (ширина диаграммы направленности антенны);
w_л — угловая скорость луча.

Строчный метод с использованием ФАР обеспечивает обзор пространства как по жесткой, так и по гибкой программе.

При реализации строчного обзора пространства с ис­пользованием ФАР время обзора

Т_стр= (Т_с.л.+ Т_{перестр})

где: Т_с..л. — время стояния луча (время локации одного направления);

Т_{перестр} — время перестройки фазовращателей.

При методе линейного пилообразного сканирования обзор пространства в заданном сек­торе осуществляется одним или двумя взаимно перпендикулярными лучами ножеобразной формы (рис. 3.11,в). Данный метод позволяет определить относительные ко­ординаты всех ЛА, находящихся в секторе сканирова­ния.

При спиральном методе обзора луч антен­ны совершает движение по спирали. Метод используется для поиска и наведения луча антенны для сопровожде­ния ЛА по направлению (рис. 3.11,г).

Обзор пространства в узком секторе может произво­диться с помощью оптических средств.

Обзор пространства по дальности про­изводится в целях обнаружения и определения дально­сти до ЛА в радиолокаторе с непрерывным излучением фазокодоманипулированных сигналов. Обзор простран­ства, например, можно обеспечить в результате последо­вательного изменения временной задержки опорного ко­дированного сигнала. При нахождении ЛА на некоторой дальности опорный и отраженный сигналы, совпадаю­щие по структуре и моменту времени, образуют сигнал обнаружения. Время обзора по дальности зависит от структуры и длительности фазокодоманипулированного сигнала, скорости изменения задержки опорного сигна­ла, заданного уровня сигнала обнаружения.

Обзор пространства по скорости обе­спечивает разрешение ЛА, летящих с различными скоро­стями.

В основу обзора по скорости положен эффект Допле­ра, проявляющийся в приращении частот сигналов, от­раженных от движущихся ЛА. При этом величина при­ращения частоты Доплера определяется по формуле

F_Д=

где: l — длина волны передатчика РЛС;

V_r — радиальная составляющая скорости ЛА.

В основу построения большинства систем поиска по скорости (частоте) положен спектральный метод. При этом может применяться последовательный, параллель­ный или комбинированный метод обзора по частоте.

При последовательном методе поиска приемное устройство радиолокатора одновременно про­пускает лишь небольшой спектр частот Доплера, опреде­ляемый полосой пропускания фильтра.

Поиск по частоте может производиться путем после­довательного изменения резонансной частоты узкополос ного фильтра (рис. 3.12,а) и перестройки частоты гете­родина в диапазоне доплеровских частот (рис. 3.12,б). Устройство регистрации сигналов будет последовательно отображать сигналы, отраженные от 1, 2, 3,...,n-го ЛА.

Рис. 3.12. Последовательный поиск по частоте:

а — с перестройкой фильтра; б — с перестройкой гете­родина; 1 — смеситель; 2 — перестраиваемый фильтр; 3 — синхронизатор; 4 — гетеродин; 5 — фильтр; 6 — пере­страиваемый гетеродин

Время обзора

Т_{послед. обз.V}= Т_Н1

где: Δf_ф — полоса пропускания узкополосного фильтра;

Т_Н1 — время наблюдения, т. е. интервал времени, в течение которого спектр сигнала должен су­ществовать на входе узкополосного фильтра.

Метод параллельного поиска исключает недостатки последовательного метода. Определение ча­стот Доплера в отраженном сигнале осуществляется на­бором узкополосных фильтров, каждый из которых на­строен на преобразованный по частоте спектр сигнала определенного ЛА, а весь набор перекрывает диапазон частот Доплера.

При параллельном методе число фильтров, обеспечи­вающих обзор, определяется из выражения

n_ф=

Достоинства метода — малое время обзора и бо­лее полное использование энергии спектров сигналов; недостаток — необходимость использования значитель­ного количества узкополосных фильтров.

Уменьшение количества фильтров и получение опре­деленного времени обзора достигается при реализации комбинированного метода обзора.

Время поиска при реализации комбинированного ме­тода

Т_{комб. обз.V}=mТ_н1

где: m — число переключений частоты гетеродина.

Число узкополосных фильтров уменьшается в m раз по сравнению с параллельным методом поиска.

Вывод: Обзор воздушного пространства производится в целях обнаружения ЛА и может осуществляться разными методами в зависимости от задач по обзору пространства и технических характеристик РЛС.