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).
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.