Судовая навигационная радиолокационная станция, страница 2

-   необходима наименьшая излучаемая мощность;

-   наименьшее поглощение излучаемой энергии в дожде, тумане, кислороде и водяных парах;

-   размеры антенны получатся в заданных выше пределах.

4 Выбор и обоснование методов измерения координат с требуемой точностью и разрешающей способностью

Метод измерения координат должен обеспечивать заданную в техническом задании точность, быть надежным и наиболее простым с точки зрения реализации. Так как разрабатываемая РЛС будет широко применяться на гражданских судах, ее стоимость должна быть как можно ниже, на что довольно сильно влияет метод измерения координат.

Разрабатываемая РЛС должна производить измерение двух параметров цели – это измерение дальности и азимута. Выше был уже выбран режим работы РЛС – импульсный режим. Тогда измерение дальности можно производить при помощи простого сигнала, вычисляя ее через время прихода импульса с момента его излучения в пространство. Измерение азимута цели можно выполнять следующим образом: на вращающем механизме антенны установить диск с прорезями и фотодатчик. При прохождении основного лепестка диаграммы направленности направления курса судна, будет вырабатываться импульс синхронизации счетчика азимутальных импульсов. При дальнейшем повороте антенны свет через прорези будет попадать на фотодатчик, который будет формировать азимутальные импульсы, поступающие на счетчик. При облучении цели, зондирующий сигнал будет несколько раз попадать в приемник РЛС, так как диаграмма направленности антенны и размеры цели имеют определенные размеры. Поэтому для более точного вычисления азимута цели в вычислителе РЛС необходимо будет производить следующий расчет:

где    a_{нач.обл} – азимут начала облучения цели

a_{конц.обл} – азимут окончания облучения цели

При таких вычислениях будет получаться значение азимута центра цели.

Во многих РЛС используются для измерения азимута диски с количеством прорезей равным 1024. Применим такой же диск в разрабатываемой РЛС. Тогда при измерении азимута цели появится еще потенциальная ошибка измерения азимута, обусловленная расстоянием между щелями. Ее значение можно определить следующим образом:

Договоримся о том, что в разрабатываемой РЛС в разрешающих способностях по дальности и азимуту не учтены потенциальные ошибки системы. Если мы будем их учитывать, то, например, для заданной разрешающей способности по азимуту необходимо будет или увеличивать размеры антенны, что на судне практически неприемлемо, либо уменьшать длину волны, что повлияет на сложность реализации РЛС, а следовательно и на ее стоимость. При этом мы не получим особой разницы в результатах измерения азимута и дальности до цели.

После того, как мы определились с методом измерения азимута цели, рассчитаем необходимые параметры сигнала для измерения дальности до цели. Исходя из разрешающей способности, заданной в техническом задании, найдем максимальную длительность импульса:

Как выше уже говорилось, в сантиметровом диапазоне волн дальность действия РЛС ограничивается зоной прямой видимости. Необходимо проверить, сможем ли обеспечить в проектируемой РЛС заданную дальность действия с учетом кривизны Земли:

Из-за кривизны Земли и довольно малой максимальной высоте цели, проектируемая РЛС не может обеспечить максимальную заданную дальность действия. В связи с этим примем за максимальное значение дальности действия РЛС рассчитанное значение – 23 км.

Определим теперь значения среднеквадратических ошибок определения азимута и дальности цели. В техническом задании нам заданы вероятности правильного обнаружения и ложной тревоги. Исходя из этих значений, определим минимальное необходимое отношение сигнал/шум:

Отсюда:

Зная отношение сигнал/шум, определим ошибки измерения дальности и азимута цели:

При измерении азимута цели существует еще одна потенциальная среднеквадратическая ошибка, обусловленная длиной волны и апертурой антенны:

Значение D_а – апертуры антенны рассчитано далее.