Радиолокационные и радионавигационные системы. Физические основы радиолокации и радионавигации. Информативный параметр сигнала, страница 2

Как РЛС, так и РНС обычно используются в качестве датчиков информации в более сложных структурных образованиях – комплексах.

Комплекс – предназначенная для решения заданной группы тактических задач, совокупность функционально связанных датчиков, систем и устройств, работающих на различных технических и физических принципах.

Тактическая задача – достижение определенного «положительного» эффекта, например задача определения координат огневой позиции противника; координат наземных движущихся целей; определения координат своего местоположения; обеспечения полета и посадки самолета и т.п.

В состав комплекса (рис. 1) входят следующие основные системы:

система датчиков информации (СДИ), состоящая из радиоэлектронных устройств и систем (в том числе РЛС и РНС), а также из нерадиотехнических датчиков (например, инерциальных систем, курсовых систем и др.);

вычислительная система (ВС), состоящая из одной или нескольких центральных электронных вычислительных машин (ЭВМ) или из специализированных вычислителей, закрепленных за отдельными датчиками или группами датчиков. Эта система обрабатывает информацию датчиков, преобразуя ее в сигналы для внешних систем (например, системы управления объектом) и индикаторов;

система обмена информацией (СОИ), состоящая из кабельных и других устройств связи между элементами комплекса;

система индикации и управления (СИУ), представляющая собой связующее звено между человеком-оператором и комплексом;

система контроля (СК), предназначенная для исключения возможности использования комплекса с неисправными датчиками и системами.

Рис.1. Обобщенная структурная схема комплекса

Применение РЛС и РНС в качестве одного из элементов комплекса требует системного подхода к анализу их характеристик, результатом которого в ряде случаев может быть снижение требований, например, к точности и надежности РЛС и РНС,а следовательно, возможность их упрощения и уменьшения стоимости.

Физические основы радиолокации и радионавигации. Информативный параметр сигнала. Информация о геометрических элементах W, характеризующих положение объекта (цели), в РЛС и РНС закодирована в параметрах принимаемого сигнала, представляющего собой электромагнитное поле. Параметр радиосигнала, в котором содержится информация о W, называется информативным. В общем случае электромагнитное поле в точке приема является одновременно функцией времени и координат пространства. Поэтому информативными параметрами такого сигнала могут быть как его время прихода, частота, начальная фаза или амплитуда, так и направление прихода сигнала (два угла в пространстве) и параметры поляризации поля.

В ряде практически важных ситуаций амплитуда (или мощность) принимаемого сигнала мала, а сам сигнал имеет параметры, измененные случайным образом. Малая мощность сигнала объясняется большим расстоянием до объекта (цели) и поглощением энергии сигнала при его распространении. В РЛС интенсивность сигнала существенно уменьшается при отражении от целей, имеющих размеры соизмеримые с длиной волны излучаемого сигнала. Случайный характер сигнала – следствие случайных изменений амплитуды сигнала при распространении; флуктуации сигнала при отражении от цели; случайного перемещения одних элементов, излучающих или отражающих радиоволны, относительно других элементов; многолучевого распространения радиоволн и других подобных факторов. В результате принимаемый сигнал по характеру и интенсивности становится подобным шумам и помехам в приемном тракте. Поэтому первой задачей большинства РЛУ и РНУ является обнаружение полезного радиосигнала, т.е. вынесение решения о присутствии сигнала в поступающей на вход приемного тракта смеси полезного сигнала с помехами, называемой входной реализацией. Эта статистическая задача решается входящим в РЛУ или РНУ обнаружителем – специальным устройством, которое использует один из алгоритмов, основанных на оптимальном или квазиоптимальном критерии обнаружения. Качество процесса обнаружения характеризуют вероятностью правильного обнаружения D, т.е. вероятностью действительного обнаружения полезного сигнала, присутствующего во входной реализации, и вероятностью ложной тревоги F, когда за полезный сигнал принимается помеха, а сам сигнал отсутствует. Обнаружитель тем лучше, чем большую величину имеет вероятность D, а F– меньшую.