Основы построения радиолокационных станций радиотехнических войск, страница 16

Рис. 3.8. Энергетические спектры сигналов, отраженных от основных видов рас­пределенных целей: 1, 2 — холмы и горы, покрытые растительностью при ско­рости ветра 0 и 32 км/ч; 3 — водная поверхность при скорости ветра 2 км/ч; 4 — дипольные  отражатели  при  скорости  ветра   16...40  км/ч;  5 — осадки   при скорости ветра 3 ... 6 км/ч

На рис. 3.8 изображены энергетические спектры сигналов, от­раженных от основных видов распределенных целей. Из рисунка видно, что наиболее широкополосными являются флюктуации сиг­налов, отраженных от гидрометеоров. Пассивные помехи, создава­емые местными предметами, являются узкополосными.

Для гауссовой формы энергетического спектра флюктуаций (3.14)  нормированная функция корреляции может быть определена   следующим   образом:

(3.15)

где    — автокорреляционная функция  флюктуации.

При записи (3.15) учтено, что [11]

        (3.16)

Основными причинами флюктуации отраженного сигнала в слу­чае распределенной цели являются:


перемещение облака элементарных вторичных излучателей под действием   ветра;

изменение взаимного положенияэлементарных излучателей в импульсном   объеме   РЛС;

вращение антенны РЛС;

нестабильность частоты колебаний, излучаемых РЛС.

Изменение взаимного положения элементарных отражателей и их движение под действием ветра вызывают появление доплеровской поправки частоты в отраженном сигнале:

где    — радиальная скорость перемещения элементарного отражателя.

Поскольку взаимное перемещение отражателей возможно в лю­бом направлении, то появляется разброс радиальных скоростей элементарных отражателей. При этом средний квадратический разброс доплеровских частот в спектре отраженного сигнала

где    — средний   квадратический   разброс   радиальных  скоростей элементарных отражателей.

Значение среднего квадратичеокого разброса зависит от средней   скорости   ветра и природы   распределенной   цели.

В табл. 3.2 приведены значения для различных источников пас­сивных помех [8, 12].

Таблица  3.2

Источник пассивных помех (вид распределенной цели)

Скорость ветра, м/с

Средний квадратичес­кий разброс, м/с

Редкий лес

Безветрие

0,017

Лесистые холмы

5    13  20,6

0.04 0,12 0,32

Отражение от моря

4—10,3

0,46—1,1

Ветрено

0,89

Дипольные   отражатели

0 —5 13

0,37— 0,91 1,2

Дождевые тучи

1,8 — 4,0 2,0

Вращение антенны РЛС вызывает расширение спектра флюк­туаций не только за счет модуляции отраженных сигналов диаг­раммой направленности, но и за счет изменения состава отража­телей в импульсном объеме РЛС от зондирования к зондированию.


Коэффициент корреляции флюктуаций сигналов за счет враще­ния антенны при условии, что РЛС излучает непрерыв­ный сигнал, можно определить так:


         (3.17)

где

 — комплексная огибающая сигнала, отраженного от облака отражателей в импульсном объеме. При  колокольной   аппроксимации  диаграммы   направленности антенны РЛС

                                   (3.18)

где

 — время облучения цели;

      –– случайные  амплитуда  и  фаза  отраженного  сиг–­  нала.

Подставляя (3.18) в выражение (3.17) и используя формулу (3.16), после несложных преобразований получаем

Сопоставляя последнее выражение с соотношением (3.15),мож­но сделать вывод, что средний квадратический разброс доплеровских частот в спектре отраженного сигнала, обусловленный вра­щением антенны:

                                                (3.19)

Время облучения цели зависит от ширины диаграммы направ­ленности антенны в плоскости сканирования и скорости сканиро­вания.

Нестабильность передающей аппаратуры даже в случае непо­движных РЛС и элементарных отражателей вызывает флюктуа­ции отраженного сигнала на входе приемника радиолокатора. Ме­тодика расчета среднего квадратического разброса доплеровских частот, обусловленного нестабильностью аппаратуры, будет приведена в пятой главе.

Поскольку все рассмотренные факторы, влияющие на энерге­тический спектр флюктуаций сигнала, отраженного от распреде­ленной цели, являются независимыми, то результирующий энерге­тический спектр флюктуаций можно найти при помощи преобразования Фурье от произведения частных функций корре­ляции, учитывающих влияние того или иного из описанных фак­торов:

     (3.20)

В  выражении   (3.20) , , — коэффициенты

корреляции  флюктуаций,  обусловленных   соответственно  первым, вторым и третьим факторами, перечисленными выше.


Подставляя в  (3.20)  значения коэффициентов корреляции пос­ле вычисления интеграла, получаем

Из последнего соотношения следует, что результирующее зна­чение  среднего  квадратического   разброса   доплеровских   частот  в спектре сигнала, отраженного от распределенной цели:




В общем случае при оценке эффективности систем СДЦ параметр , входящий  в  последнее соотношение,  должен  вычисляться   с  учетом   нестабильностей   не  только   передающей,   но   и приемной аппаратуры.


Глава 4.  ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА И ПАРАМЕТРЫ ОБНАРУЖЕНИЯ

4.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

При решении задач, связанных с обнаружением радиолокаци­онных сигналов, в большинстве случаев используются следующие показатели качества обнаружения:

вероятности правильного обнаружения и ложной тревоги

 в одном разрешаемом объеме зоны обнаружения (обнаруже­ние в точке); вместо вероятности ложной тревоги иногда исполь­зуют так называемый показатель ложной тревоги ;

вероятности правильного обнаружения и ложной тревоги за один цикл обзора зоны обнаружения, вместо вероятности ложной тревоги за один цикл обзора часто используют так называемый период ложных тревог ;

вероятности правильного обнаружения и ложной тревоги за несколько циклов обзора (интегральные вероятности правильного обнаружения и ложной тревоги).