Многофункциональные радиолокационные системы реферат

Обновлено: 17.05.2024

Введение
Радиолокация представляет собой средство расширения возможностей человека определять наличие и положение объектов за счет использования явлений отражения радиоволн этими объектами. Ее ближайшим конкурентом при выполнении этих функций является оптическая техника, включающая телескопы, которые обладают высокой точностью и обычно имеют фотографические регистрирующие устройства. Преимущество радиолокационных средств по сравнению с оптическими состоит в том, что радиолокационные устройства могут работать в темноте и сквозь облака, обладают большой дальностью действия и позволяют определять дальность до объекта со значительно большей точностью, нежели оптические устройства. Хотя световые волны также являются электромагнитными, но в радиолокации частота их намного ниже. Это позволяет применять радиотехнические методы и схемы. Развитие радиолокации явилось важной частью технической революции двадцатого века. Военная техника, использующая принципы радиолокации, впервые была создана перед самым началом второй мировой войны; с этого времени наблюдается быстрый и непрерывный прогресс в указанной области.
Основная идея радиолокации состоит в том, что электромагнитные волны распространяются через атмосферу по определенным законам с известной скоростью, приблизительно равной скорости света в вакууме. Любые препятствия или изменения характеристик среды на пути распространения радиоволн приводят к возникновению отражений, которые могут быть обнаружены и, таким образом, становятся источником информации о наличии и свойствах таких препятствий или изменений.
Радиолокация
Радиолокация - обнаружение и определение местоположения различных объектов с помощью радиотехнических устройств. Первые радиолокационные станции (РЛС), называемые также радиолокаторами или радарами, появились в Великобритании, СССР и США в кон. 1930-х гг.
Принцип действия систем радиолокации состоит в обнаружении и регистрации вторичных радиоволн, отражённых (рассеянных) наблюдаемыми объектами (см. Отражение радиоволн, Рассеяние радиоволн) при облучении их электромагнитными волнами радиолокаций передатчика. Приём вторичных радиоволн направленной антенной позволяет определять угол положение объектов относительно радиолокатора, а измерение времени запаздывания отражённых сигналов по отношению к сигналам передатчика - удаление объектов от радиолокатора. Уравнение Р. для мощности РТ принятого сигнала
где Pt - излучаемая мощность, Gt - усиление антенны на передачу, s - эфф. площадь рассеяния (ЭПР) объекта, Аr - эфф. площадь поглощения приёмной антенны, R - дальность объекта Р.
Основные методы радиолокации. Наибольшее распространение получила активная импульсная Р. Вследствие того, что излучение зондирующего импульса заканчивается раньше прихода отражённого сигнала, для передачи и приёма в импульсных РЛС служит одна и та же антенна. Широкое применение в передающих устройствах РЛС нашли магнетроны, однако в большинстве современных РЛС передатчик построен по схеме усилителя электрических колебаний (с выходным каскадом на клистроне или лампе бегущей волны)и имеет задающий ВЧ-генератор, служащий также источником гетеродинного напряжения приёмника, а процессор сигнала представляет собой цифровое устройство, на к-рое принятые сигналы поступают после аналогово-цифрового преобразователя. Устройство отображения выполняется обычно на приёмных электронно-лучевых трубках и даёт наглядную координатную и дополнит информацию о наблюдаемых объектах, контролируемых зонах пространства и имеющихся помехах (напр., гидрометеорах). Направление на объект Р. в РЛС с механически управляемой антенной определяют по угловому её положению, при котором величина принимаемого сигнала достигает максимума; в РЛС с электронно управляемым лучом вместо угол положения антенны измеряют угол положение луча относительно нормали к раскрыву антенны.
Рис. 1.
Макс. дальность Rмакс обнаружения может быть выражена через энергию зондирующего сигнала Et, для которого приёмник представляет собой согласованный фильтр:
где Еш - энергия шума в приёмной системе, ;r - отношение сигнала к шуму, обеспечивающее обнаружение с заданной вероятностью при заданном уровне ложных тревог, h Dfк возможно выделять сигналы подвижных объектов на фоне неподвижных предметов или земной поверхности, находящейся на той же дальности. РЛС, использующие данный эффект, наз. импульсно-доплеровскими.
В Р. применяется и др. способ выделения сигналов подвижных объектов на фоне мешающих отражений - селекция движущихся целей, основанная на черсс-периодном вычитании последовательно принимаемых сигналов на промежуточной частоте.
По характеру функционирования радиолокаторы разделяются на 2 осн. класса: РЛС обзора и РЛС сопровождения. РЛС обзора периодически зондируют все угл. направления сектора ответственности, обнаруживают движущиеся объекты и прокладывают трассы их движения в проекции на земную поверхность (двухкоординатные РЛС) или в пространстве (трёхкоординатные РЛС). Период осмотра пространственного сектора пропорционален ср. мощности зондирующих сигналов РЛС. РЛС сопровождения в течение всего рабочего цикла измеряет координаты движущихся относительно РЛС объектов. Многофункциональные РЛС совмещают обзор и сопровождение. В полной мере многофункциональность реализуется в РЛС с фазируемой антенной решёткой (ФАР), обеспечивающей практически безынерционное перемещение антенного луча в угл. секторе, достигающем для плоской ФАР 120° (рис. 2; по горизонтали - время, по вертикали-угл. положение антенного луча по азимуту; вытянутые по оси времени прямоугольники отображают процесс обзора; горизонтальный размер малых прямоугольников - время обслуживания одного угла направления, на протяжении которого обзор пространства прерывается). На каждом азимуте луч шириной q задерживается на время te зондирования сектора ответственности по углу места (на рис. не показан), после чего цикл повторяется на смежном азимуте. Наряду с обзором ведётся сопровождение объектов на азимутах b1 и b2.
Основные параметры РЛС. Разрешающая способность и точность определения координат являются коррелиров. характеристиками РЛС.
Разрешающая способность по угл. координате приближённо равна ширине q антенного луча, а среднеквадратичное значение случайной шумовой ошибки сопровождения
где r - отношение сигнала к шуму по мощности, h - число эффективно интегрируемых выборок для системы сопровождения. Помимо шумовой ошибки имеются др. случайные ошибки, так что как бы велик ни был сигнал, угл. ошибка не стремится к нулю. Из наиб. распространённых способов измерения угл. координат ("на проходе", путём конич. сканирования, переключением диаграммы, моноимпульсным методом - см. рис. 3) наиб. точность даёт последний метод. В сантиметровом диапазоне достигнута минимальная суммарная ошибка измерения угла порядка 0,01 q. Разрешающая способность РЛС по дальности DR = где Dfс - ширина спектра зондирующего сигнала. Среднеквадратичное значение случайной шумовой ошибки измерения дальности при сопровождении
Рис. 2.
Рис. 3.
Для увеличения дальности действия РЛС необходимо повышать энергию зондирования, что достигается либо увеличением мощности в импульсе, либо увеличением его длительности. Второй путь предпочтительнее, т. к. устраняет ряд инженерных проблем, связанных с более высокими электрич. напряжениями. Но для сохранения при более длит. импульсах заданного разрешения по дальности требуется внутриимпульсная частотная модуляция (ЧМ) или фазокодовая модуляция (ФКМ), обеспечивающая ширину спектра Dfс зондирующих сигналов, равную с/2DR, где с - скорость света. От длительности зондирующего импульса разрешение не зависит, но при обоих видах модуляции от неё зависит уровень мешающих боковых лепестков и ширина области их существования.
В случае внутриимпульсной линейной ЧМ принимаемый отражённый сигнал после преобразования на промежуточную частоту (см. Преобразование частоты)поступает на частотно-дисперсионную линию задержки на выходе которой появляется сжатый импульс длительности 1/Dfс. При внутриимпульсной ФКМ принимаемый отражённый сигнал после преобразования на промежуточную частоту поступает на линию задержки с отводами (рис. 4, б), отображающими кодовую последовательность ФКМ зондирующего импульса и снабжённую такими фазосдвигающими элементами в отводах, к-рые обеспечивают синфазное суммирование всех парциальных сигналов при достижении импульсом конца линии задержки; при этом на сумматоре появляется сжатый импульс длительностью 1/Dfс.
Применение линий задержки, сумматоров, частотных фильтров, временных селекторов в виде аналоговых устройств сопряжено с рядом неудобств, обусловленных их нестабильностью, необходимостью регулировки, сложностью и высокой стоимостью. Поэтому в совр. РЛС широко применяется цифровая обработка принимаемых сигналов.
Для цифровой обработки принятый сигнал после преобразования частоты и усиления подаётся на аналогово-цифровой преобразователь (АЦП), на выходе к-рого получаются выборки сигнала в виде двоичного цифрового кода, несущие в себе информацию как об амплитуде, так и о фазе принятого сигнала. Далее все операции производятся с помощью цифровых фильтров, интеграторов и устройств для селекции движущихся целей. Широкое применение в цифровых процессорах сигнала находит быстрое Фурье преобразование, резко снижающее требования к объёму вычислений и позволяющее осуществить многоканальную фильтрацию в частотной области. Важнейшее значение имеют характеристики АЦП: его разрядность определяет динамический . диапазон приёмника РЛС, его быстродействие - достижимое разрешение по дальности. Совр. АЦП обеспечивают быстродействие 20 МГц при 12 разрядах.
В наземных и корабельных РЛС используются гл. обр. дециметровые и сантиметровые волны. В самолётных РЛС, где габариты антенн строго ограничены, применяются только короткие сантиметровые волны. Имеются также РЛС на волнах 8 мм и даже 3 мм. Ограничение длины волны снизу определяется резко возрастающими с уменьшением l потерями в атмосфере.
Кроме активных радиолокаторов, работающих по отражённому сигналу, существуют пассивные радиолокаторы, использующие естеств. излучение объектов (радиометры). Такие устройства могут непосредственно измерять только угл. координаты.
Заключение
С развитием общества, человеческие потребности растут все больше. Следовательно, перед радиолокацией появляются новые задачи и новые направления, а значит и усовершенствование методов, оборудования системы радиолокации. Нескоро для ученых и изобретателей к данной области будет потерян интерес, который подогревается и научным прогрессом, с одной стороны, и коммерческой заинтересованностью, с другой.
Создание совершенной РЛС - сложная инженерная и научно-техническая задача, осуществление которой возможно только с использованием новейших достижений электромеханики и электроники, информатики и вычислительной техники, энергетики. По прогнозам специалистов, в ближайшем будущем главными функциональными узлами станций самого разного уровня сложности и назначения будут твердотельные активные ФАР (фазированные антенные решетки), преобразующие аналоговые сигналы в цифровые. Развитие вычислительного комплекса позволит полностью автоматизировать управление и основные функции РЛС, предоставив конечному потребителю всесторонний анализ полученной информации. Таким образом, несмотря на то, что на сегодняшний день радиолокация нашла свое широкое применения в военном деле, создание самых современных РЛС требует самого высокого уровня развития науки, технологии и организации, поэтому разработка и сооружение каждой такой РЛС является значительным научно-техническим достижением не только отечественного, но и мирового масштаба.
Список литературы
Современная радиолокация, пер. с англ., М., 1969
Справочник по радиолокации, под ред. М. Сколника, пер, с англ., т. 1-4, М., 1976-79;
Кук Ч., Бернфельд М., Радиолокационные сигналы, пер. с англ., М., 1971;
Теоретические основы радиолокации, под ред. Я. Д. Ширмана, М., 1970;
Леонов А. И., Фомичев К. И., Моноимпульсная радиолокация, 2 изд., М., 1984.
Современная радиолокация. Анализ, расчет и проектирование. Под редакцией Кобзарева Ю.В., М., Сов.радио, 1969г.-704стр.
Дулевич В.Е. Теоретические основы радиолокации. М., Сов.радио, 1978г. – 608стр.Ширман Я.Д. Теоретические основы радиолокации. М., Сов.радио, 1970г. – 560стр.

Нет нужной работы в каталоге?


Сделайте индивидуальный заказ на нашем сервисе. Там эксперты помогают с учебой без посредников Разместите задание – сайт бесплатно отправит его исполнителя, и они предложат цены.

Цены ниже, чем в агентствах и у конкурентов

Вы работаете с экспертами напрямую. Поэтому стоимость работ приятно вас удивит

Бесплатные доработки и консультации

Исполнитель внесет нужные правки в работу по вашему требованию без доплат. Корректировки в максимально короткие сроки

Если работа вас не устроит – мы вернем 100% суммы заказа

Техподдержка 7 дней в неделю

Наши менеджеры всегда на связи и оперативно решат любую проблему

Строгий отбор экспертов

computer

Требуются доработки?
Они включены в стоимость работы


Работы выполняют эксперты в своём деле. Они ценят свою репутацию, поэтому результат выполненной работы гарантирован

Первые работы по созданию радиолокационных систем начались в нашей стране в середине 30-х годов. Впервые идею радиолокации высказал научный сотрудник Ленинградского электрофизического института (ЛЭФИ) П.К. Ощепков еще в 1932 году. Позднее он же предложил идею импульсного излучения. 16 января 1934 года в Ленинградском физико — техническом институте (ЛФТИ) под председательством академика А. Ф. Иоффе состоялось совещание, на котором представители ПВО РККА поставили задачу обнаружения самолетов на высотах до 10 и дальности до 50 км в любое время суток и в любых погодных условиях. За работу взялись несколько групп изобретателей и ученых.

Содержание

Введение…………………………………………………………………………….3
1 Общие сведения о радиолокационных системах……………………………………. 4
1.1 Основные понятия и определения…………………………………………….4
1.2 Классификация радиолокационных устройств и систем……………………5
1.3 Виды радиолокации и радиолокационных систем…………………………..6
1.4 Многопозиционные радиолокационные системы…………………………. 8
Заключение…………………………………………………………………………13
Список используемой литературы………

Вложенные файлы: 1 файл

РЭУ.Реферат.docx

Министерство образования Республики Беларусь

Реферат на тему:

Руководитель /А.В. Яковлев/

Учащаяся /О.И. Стельмах/

1 Общие сведения о радиолокационных системах……………………………………. 4

1.1 Основные понятия и определения…………………………………………….4

1.2 Классификация радиолокационных устройств и систем……………………5

1.3 Виды радиолокации и радиолокационных систем…………………………..6

1.4 Многопозиционные радиолокационные системы…………………………. 8

Список используемой литературы………………………………………………. 14

Первые работы по созданию радиолокационных систем начались в нашей стране в середине 30-х годов. Впервые идею радиолокации высказал научный сотрудник Ленинградского электрофизического института (ЛЭФИ) П.К. Ощепков еще в 1932 году. Позднее он же предложил идею импульсного излучения. 16 января 1934 года в Ленинградском физико — техническом институте (ЛФТИ) под председательством академика А. Ф. Иоффе состоялось совещание, на котором представители ПВО РККА поставили задачу обнаружения самолетов на высотах до 10 и дальности до 50 км в любое время суток и в любых погодных условиях. За работу взялись несколько групп изобретателей и ученых. Уже летом 1934 года группа энтузиастов, среди которых были Б. К. Шембель, В.В. Цимбалин и П. К. Ощепков, представила членам правительства опытную установку. Проект получил необходимое финансирование и в 1938 году был
испытан макет импульсного радиолокатора, который имел дальность действия до 50 км при высоте цели 1,5 км. Создатели макета Ю, Б, Кобзарев, П, А, Погорелко и Н, Я, Чернецов в 1941 году за разработку радиолокационной техники были удостоены Государственной премии СССР. Дальнейшие разработки были направлены в основном на увеличение дальности действия и повышение точности определения координат. Станция РУС- 2 принятая летом 1940 года на вооружение войск ПВО не имела аналогов в мире по своим техническим характеристикам , она сослужила хорошую службу во время Великой
Отечественной войны при обороне Москвы от налетов вражеской авиации. После войны перед радиолокационной техникой новые сферы применения во многих отраслях народного хозяйства. Без радаров теперь немыслимы авиация и судовождение. Радиолокационные станции исследуют планеты Солнечной системы и поверхность нашей Земли, определяют параметры орбит спутников и обнаруживают скопления грозовых облаков. За последние десятилетия радиолокационная техника неузнаваемо изменилась.

1.1 Основные понятия и определения

Радиолокация это обнаружение и распознавание объектов с помощью радиоволн, а также определение их местоположения и параметров движения в пространстве. Объекты радиолокации (ОЛ) называются радиолокационными целями или просто целями. В радиолокации обычно используются отраженные от цели сигналы или сигналы, излучаемые самой целью и радиоустройствами, установленными на ней.

Радиотехнические системы и устройства, решающие задачи радиолокации, называются радиолокагцюнными системами (РЛС) и устройствами (РЛУ), радиолокационными станциями и реже радиолокаторами или радарами.

Радиолокационные системы относятся к классу радиотехнических систем извлечения информации об объектах из принимаемого радиосигнала. Таким образом, РЛС осуществляют поиск и обнаружение радиосигнала с последующим измерением его параметров, содержащих полезную информацию. В РЛС задачи обнаружения и определения местоположения цели решаются, как правило, без помощи аппаратуры объекта.

Определение местоположения ОЛ в РЛС требует измерения координат объекта (цели). В некоторых ситуациях необходимо также знание составляющих вектора скорости объекта (цели). Геометрические или механические величины, которые характеризуют положение и перемещение объекта или цели, называют локационными элементами (IV).

Радиолокационные системы обычно используются в качестве датчиков информации в более сложных структурах - комплексах.

Комплексы - это совокупность функционально связанных датчиков, систем и устройств, предназначенная для решения конкретной тактической задачи, например, при управлении воздушным движением, обеспечении полета и посадки самолетов. В комплекс могут входить:

    1. Информационные датчики (ИД), как радиоэлектронные, так и нерадиотехнические (например, инерциальные);
    2. Вычислительная система (процессор) на базе одной или нескольких электронных вычислительных машин (ЭВМ) или на базе специализированных вычислителей, закрепленных за отдельными датчиками, в которой обрабатывается и преобразуется информация ИД в сигналы для внешних систем, например, системы управления объектом;
    3. Система связи и обмена информацией, состоящая из кабельных, оптоволоконных и других устройств связи между частями комплекса;
    4. Система отображения информации (индикации) и управления комплексом, связывающая человека-оператора и комплекс;
    5. Система контроля, предназначенная для исключения возможности использования неисправного комплекса.

Использование РЛС в качестве одной из частей комплекса требует системного подхода к выбору ее характеристик, что дает возможность в ряде случаев их снизить, например, по точности и надежности, а следовательно, уменьшить сложность и стоимость РЛС.

    1. Классификация радиолокационных устройств и систем

    Основными классификационными признаками радиолокационных устройств и систем являются назначение, характер принимаемого сигнала, вид измеряемого элемента W и иногда степень автономности.

    По назначению РЛС подразделяют на обзорные и следящие.

    Обзорные РЛС применяют для обнаружения и измерения координат всех целей в данной области пространства или земной поверхности, а также для управления воздушным движением (УВД) противовоздушной (противоракетной) обороны (ПВО и ПРО), разведки, получения метеорологической информации и т.п. (рис. 1.9).

    Следящие РЛС выполняют функцию точного и непрерывного определения координат одной или ряда целей. Полученная РЛС информация используется, например, для наведения оружия на цель или для

    Различают автономные и неавтономные системы и устройства. Автономные работают самостоятельно без помощи других радиоэлектронных устройств и не используют радиолиний, связывающих бортовую аппаратуру данного объекта с внешними по отношению к нему системами и устройствами. В таких радиосистемах реализуется принцип однопозиционной радиолокации, т.е. информация об элементах W извлекается из отраженного от земной поверхности или цели сигнала.

    Неавтономные имеют в своем составе как бортовую аппаратуру, установленную на объекте, так и связанную с ней радиолинией аппаратуру специальных радиоустройств, размещаемых в наземных пунктах или на других объектах, т.е. реализуется принцип многопозиционной радиолокации.

    Основными характерными признаками сигнала являются вид излучаемого (зондирующего) сигнала (непрерывный или импульсный), тип модуляции, динамический диапазон мощности, ширина спектра и др.

    По виду измеряемого элемента W различают угломерные, дально- мерные и разностно-дальномерные устройства, а также устройства измерения скорости.

    Угломерные устройства радиолокаторов определяют угол между опорным направлением и направлением на ОЛ в горизонтальной (W = α) или вертикальной (W = β) плоскости (измеряют пеленг) в соответствующей системе координат. К этим устройствам (радиопеленгаторам) относят средства, которые позволяют найти угловые координаты источника излучения электромагнитных колебаний по результатам измерения направления прихода радиоволн.

    Дальномерные устройства (радиодальномеры) предназначены для измерения расстояния до объекта (W=R). Обычно радиодальномеры измеряют запаздывание отраженного ОЛ сигнала относительно собственного излученного (зондирующего) сигнала. Дальномеры - часть большинства РЛС, они также применяются самостоятельно, например, для нахождения высоты полета ЛА (радиовысотомеры). Дальномеры могут реализовать принцип запрос - ответ, когда дальность измеряется по ретранслируемому сигналу.

    Разностно-дальномерные устройства позволяют найти элемент Ж=/?д=/?|-/?2, где /?i и /?2 - расстояния до объекта от двух излучающих (переизлучающих) устройств в многопозиционной РЛ системе, определяемое путем сравнения информативных параметров сигналов.

    Виды радиолокации. В радиолокационных системах находят применение активная, активная с активным ответом и пассивная радиолокация.

    Активная радиолокация (рис. 1.1, а) предполагает, что обнаруживаемый объект, находящийся в точке О, не является источником радиосигналов. В такой РЛС передатчик (Прд) генерирует зондирующий сигнал, антенна в процессе обзора пространства облучает цель. Приемник (Прм) усиливает и преобразует принятый от цели отраженный сигнал и выдает его на выходное устройство (ВУ), решающее задачу обнаружения и измерения координат объекта.

    Активная радиолокация с активным ответом (рис. 1.1, 6) реализует принцип запрос - ответ и отличается тем, что обнаруживаемый объект оснащен ответчиком. Передатчик запросчика (Прд1) вырабатывает сигнал запроса, а антенна запросчика в процессе обзора пространства облучает объект, оснащенный ответчиком. Последний принимает сигнал запроса (Прм2) и посылает ответный сигнал на Прд2. Приняв и обнаружив этот сигнал, запросчик с помощью выходного устройства (ВУ) находит координаты объекта, оснащенного ответчиком. В таких системах возможны кодированные запрос и ответ, что повышает помехоустойчивость линии передачи информации. Кроме того, по линии запросчик - ответчик можно передавать дополнительную информацию. Поскольку объект активный (имеется передатчик Прд2), дальность действия РЛС увеличивается по сравнению с дальностью действия обычной активной радиолокационной системы, однако РЛС усложняется (иногда этот вид радиолокации называют вторичной радиолокацйей).

    Пассивная радиолокация решает задачу обнаружения активного объекта, излучающего радиоволны (рис. 1.1, в). При пассивном обнаружении цели возможны две ситуации: когда на обнаруживаемом объекте имеется радиопередатчик, сигналы которого улавливаются пассивной РЛС, и когда принимается естественное излучение пассивного объекта в радио- или инфракрасном диапазоне волн, возникающее при температуре объекта выше абсолютного нуля и при температурном контрасте с окружающими объектами. Этот вид радиолокации отличается простотой и высокой защищенностью от помех.

    Виды радиолокационных систем. По характеру размещения частей аппаратуры в пространстве различают однопозиционные, двухлози- ционные (бистатические) и многопозиционные РЛС. Последние два типа РЛС отличаются тем, что их аппаратура разнесена в пространстве и эти РЛС могут функционировать как самостоятельно, так и совместно (разнесенная радиолокация). Благодаря пространственному разнесению элементов в таких системах достигаются большие информативность и помехозащищенность, однако сама система усложняется.

    Однопозиционные радиолокационные системы (ОПРЛС) отличаются тем, что вся аппаратура располагается на одной позиции. Далее будем обозначать такие системы РЛС. В ОПРЛС реализуется активный или пассивный вид радиолокации (см. рис. 1.1, а - в). При активной радиолокации с активным ответом аппаратура запросчика располагается в одной точке пространства, а ответчика - в другой. В зависимости от назначения РЛС и типа используемых сигналов структурные схемы ОПРЛС могут быть конкретизированы и при этом значительно отличаться друг от друга. Рассмотрим в качестве примера работу импульсной активной РЛС обнаружения воздушных целей для управления воздушным движением (УВД), структура которой приведена на рис. 1.2. Устройство управления обзором (управления антенной) служит для просмотра пространства (обычно кругового) лучом антенны, узким в горизонтальной плоскости и широким в вертикальной.

    В рассматриваемой ОПРЛС используется импульсный режим излучения, поэтому в момент окончания очередного зондирующего радиоимпульса единственная антенна переключается от передатчика к приемнику и используется для приема до начала генерации следующего зондирующего радиоимпульса, после чего антенна снова подключается к передатчику и т.д.

    Эта операция выполняется переключателем прием-передача (ППП). Пусковые импульсы, задающие период повторения зондирующих сигналов и синхронизирующие работу всех подсистем ОПРЛС, генерирует синхронизатор (Синх). Сигнал с приемника (Прм) после аналого-цифрового преобразователя АЦП поступает на аппаратуру обработки информации - процессор сигналов, где выполняется первичная обработка информации, состоящая в обнаружении сигнала и измерении координат цели. Отметки целей и трассы траекторий формируются при вторичной обработке информации в процессоре данных.

    Сформированные сигналы вместе с информацией об угловом положении антенны передаются для дальнейшей обработки на командный пункт, а также для контроля на индикатор кругового обзора (ИКО). При автономной работе радиолокатора ИКО служит основным элементом для наблюдения воздушной обстановки. Такая РЛС обычно ведет обработку информации в цифровой форме. Для этого предусмотрено устройство преобразования сигнала в цифровой код (АЦП).

    Радиотехнические системы (РТС) с телеуправлением и самонаведением обладают определенными преимуществами и недостатками. РТС с телеуправлением обеспечивают управление объектами на любой дальности, но с увеличением дальности увеличиваются ошибки наведения.

    РТС с самонаведением обеспечивают хорошую точность на конечных участках наведения, но по дальности действия ограничиваются возможностями бортовых координаторов.

    Сочетание преимуществ различных способов управления позволяет получить РТС с комбинированным управлением [2].

    Комбинированным управлением называется комбинация нескольких

    способов управления полетом управляемого объекта.

    Комбинирование может быть последовательным, параллельным, смешанным.

    Наиболее перспективным является - смешанное комбинирование, так как оно наиболее полно использует все достоинства каждого способа на всех участках полета. Ограничивает применение, сложность аппаратуры.

    Все преимущества и достоинства комбинированного способа управления не могут быть полно реализованы при размещении элементов системы управления РТС на различных объектах. Необходимо преимущества и достоинства комбинированного способа управления подкрепить уменьшением времени реакции, повышением уровня автоматизации всех процессов обработки информации (как радиолокационной, так и командной) управления радиотехнической системы.

    Одним из известных направлений решения данной проблемы – это применение многофункциональных РЛС (МРЛС).

    МРЛС в процессе функционирования обеспечивает выполнение всех задач от момента обнаружения целей, до их уничтожения с заданной эффективностью, а именно:

    поиск, обнаружение, опознавание и определение координат всех целей;

    анализ воздушной обстановки, точное определение координат сопровождаемых целей.

    Для этого необходимо:

    1)увеличить дальность обнаружения целей, помехозащищённость от всех видов помех;

    2)осуществить обнаружение, опознавание, сопровождение и определение координат нескольких целей одновременно;

    3)обеспечить высокую степень автоматизации управления процессами боевой работы и малое время реакции, высокую надежность систем и их живучесть, высокую маневренность и мобильность.

    Увеличение дальности обнаружения может быть достигнуто:

    -увеличением средней мощности передатчика, путем повышения импульсной мощности, увеличения длительности импульсов, увеличения частоты следования импульсов, применения ЛЧМ;

    -увеличением коэффициента усиления антенны;

    -уменьшением потерь при квазиоптимальной обработке радиолокационных сигналов.

    Одновременное обнаружение и сопровождение нескольких целей может достигаться за счет применения фазированных антенных решеток и СЦВМ в РЛС.

    Высокая помехозащищенность МРЛС от активных помех достигается реализацией:

    -метода компенсации активных помех;

    -пространственной селекции по ширине ДН;

    -временной и частотной селекции целей путем стробирования по дальности и узкополосной фильтрации на промежуточной частоте отраженных эхо-сигналов;

    -нескольких типов сигналов;

    -аппаратуры анализа помех, обеспечивающих включение необходимых мер защиты;

    -цифровой обработки сигналов.

    2.2 Обобщенная структурная схема МРЛС

    Применительно к активному методу радиолокации, гибким методом обзора и рассмотренных принципов построения структурных схем СОЦ и ССЦ, структурная схема МРЛС может иметь вид представленный на Рис.8.

    Передающая система формирует мощные высокочастотные сигналы и может быть построена по принципу автогенератора или усилителя мощности, возбуждаемого стабильными маломощными генераторами.


    Рис 8. Структурная схема МРЛС.

    Наилучшие характеристики имеют передающие системы, построенные по схеме усилительно-преобразовательной цепочки на усилительных (пролетных) клистронах, которые имеют хорошие коэффициенты усиления и полезного действия.

    Применение антенной решетки является одним из необходимых условий при построении МРЛС. Основным достоинством ФАР является обеспечение поиска, обнаружения и сопровождения нескольких целей (и ракет), определение их координат с требуемой точностью.

    Наличие ФАР ее тип, конструктивные особенности определяют необходимость и структурную схему системы управления лучом.

    Одновременный поиск и сопровождение нескольких целей возможен при последовательном, параллельном и смешанном методах обзора пространства.

    При последовательном обзоре однолучевая ДН последовательно просматривает все направления в пределах заданного сектора обзора. Параллельный и смешанный обзор вследствие необходимости формирования большого количества ДН применяются крайне редко.

    Последовательный обзор может вестись:

    - по жесткой программе;

    - по гибкой программе.

    Наиболее предпочтительной и удовлетворяющей требованиям: максимальной скорости обзора; определение точных координат сопровождаемых целей - является обзор по гибкой программе.

    Приемная система обеспечивает селекцию, преобразование, усиление, детектирование и обнаружение сигналов на фоне помех.

    Применение различных типов сигналов на этапах поиска, сопровождения предполагает наличие специальных каналов в приемнике обеспечивающих оптимальную (квазиоптимальную) обработку эхо сигналов.

    Применение моноимпульсного метода пеленгации обуславливает применение трех приемных каналов: суммарного для обнаружения сигналов, сопровождения по дальности и скорости и двух разностных для сопровождения по угловым координатам. Сопровождение возможно и при реализации последовательного обзора по жесткой программе (сопровождение на проходе) но при этом точность определения угловых координат не выше ширины диаграммы направленности.

    Выбор типа зондирующего сигнала, способов защиты от помех и обработки сигналов осуществляется на основе анализа помеховой обстановки.

    Обеспечение малой времени реакции, сопровождение нескольких целей при одновременном ведении поиска невозможно без автоматизации не только процесса перехода на автосопровождение, но и самого процесса обнаружения. По этой причине без обнаружителя построенного по принципу многоканальной корреляционно-фильтровой схемы не обойтись. Сущность которой состоит в том, что на ее выходе формируется матрица обнаружения, состоящая из m*n элементов.

    Каждый элемент матрицы характеризуется значением амплитуды сигнала, определенным временем запаздывания относительно зондирующих импульсов и определенным смещением по частоте относительно "нулевой" составляющей спектра зондирующего сигнала.

    На этапе обнаружения производится сравнение амплитуды сигнала каждого элемента матрицы обнаружения со значением уровня порога. Выработка порога производится из условия стабилизации вероятности ложной тревоги на заранее определенном уровне(критерий НЕЙМОНА-ПИРСОНА). Для улучшения соотношения сигнал/помеха в обнаружителе может применяться некогерентное накопление путем суммирования амплитуд (в каждом элементе матрице) при многократном обращении к цели. С помощью матрицы обнаружения возможна реализация любого критерия обнаружения ( К из L ).

    Система индикации МРЛС должна обеспечить одновременное наблюдение: сектора поиска, анализ воздушной и помеховой обстановки, выбор целей для дальнейшей обработки, анализ качества, характеристик сопровождаемых целей.

    По этой причине система индикации включает: индикатор поиска, индикатор сопровождения и информационные табло. Сложность индикаторов определяется также необходимостью вывода на плоскость экрана три-четыре координаты цели (обычно 2 координаты).

    На индикатор командира, как правило выводится вторичная информация по сопровождаемым целям.

    Вычислительная система обеспечивает: управление системами станции, обработку радиолокационной информации, выдачу данных на систему индикации, обработку и выдачу данных для радиолинии, обработку данных контроля МРЛС. Вычислительная система строится по известным принципам построения цифровых вычислительных машин. Сопряжение СЦВМ с абонентами осуществляется устройством ввода-вывода.

    Возможности МРЛС по одновременному поиску, обнаружению и сопровождению нескольких целей, помехозащищенности, быстродействию позволяют реализовать в РТС:

    -применение комбинированных способов управления и изменения их вида в зависимости от типа целей и помеховой обстановки;

    -нескольких методов наведения и переход с одного метода на другой в процессе полета ракеты;

    -высокую помехозащищенность за счет применения различных типов сигналов, наилучших при данном виде помех;

    -высокую степень автоматизации управления всеми режимами работы и процессами;

    -большую пропускную способность, малое время реакции за счет одновременного обнаружения и сопровождения целей;

    -оценку боеготовности за счет применения ЦВМ

    История развития средств радиолокации представляет собой комплекс мероприятий направленный, прежде всего на повышение вероятности обнаружения, точности и дальности сопровождения, помехозащищенности, удобства управления и ряда других показателей, влияющих на качество и характер технических, маневренных и боевых характеристик. Причем изменение идет сразу по нескольким параметрам сразу, что позволяет сделать новый шаг позволяющий подняться на новый уровень.

    Существующая борьба между средствами обнаружения и системами защиты стимулирует принятие не стандартных решений.

    Рассмотренная РЛС 9S35М1, объединившая в себе два принципиально различных по своим физическим свойствам приемника, использующая два различных передатчика для решения индивидуальных задач, удобная в управлении, позволяющая оператору легко использовать все положительные стороны РЛС при ведении поиска и сопровождения целей [6].

    Рассмотренная в качестве примера проблема повышения разрешающей способности по дальности, наглядно показывает возможности использования для этого дисперсионных ультразвуковых линий задержки.

    Тем не менее РЛС уже дважды проходила модернизацию [7], но так и не стала многофункциональной РЛС. И только последние разработки по модернизации РЛС с установкой фазированной антенной решеткой, заменой ЭВМ и системы управления лучом, позволили ей стать МРЛС [9].

    1. П.Л. Багинский, Ю.А. Литвиненко Устройство и эксплуатация ЗРК: Учебное пособие. Часть 2. РЛС 9С35М1. Оренбург, 1994г.

    2. А.К. Востриков, С.М. Долотов, В.Г. Красюк, А.У. Митин Основы построения радиотехнических систем управления: Учебное пособие. Киев 1981г.

    3. Я.Д. Ширман Теоретические основы радиолокации. М., Сов.радио, 1970г. - 560стр.

    4. Л.С. Гуткин, В.Б. Пестряков, В.Н.Теплугин. Радиоуправление. 1970

    5. Физические основы получения информации : учебное пособие/ И.Г. Перминов . – Пермь: Изд-во Перм. Гос. Техн. Ун-та, 2006.

    6. http://pvo.guns.ru/buk/buk_3.htm ЗЕНИТНЫЙ РАКЕТНЫЙ КОМПЛЕКС 9К37М1-2 "БУК-М1-2" (SA-11 Gadfly) (БУК-М)

    8. http://www.cardarmy.ru/fotos/buk.htm Армейский самоходный зенитно-ракетный комплекс "Бук" (состав ТТХ)

    9. http://www.rusarmy.com/pvo/pvo_vsk/zrk_buk.html Зенитный ракетный комплекс "Бук" (модернизация)

    Раздел: Коммуникации и связь
    Количество знаков с пробелами: 44911
    Количество таблиц: 0
    Количество изображений: 8

    В 1887 году немецкий физик Генрих Герц начал эксперименты, в ходе которых он открыл существование электромагнитных волн, предсказанных теорией Джеймса Максвелла. Герц научился генерировать и улавливать электромагнитные радиоволны и обнаружил, что они по-разному поглощаются и отражаются различными материалами.


    Этим открытием А. С. Попова было положено начало новому средству наблюдения - радиолокации.

    Несовершенство техники не позволило тогда же использовать его для создания практически приемлемых приборов, на это потребовалось ещё около 40 лет.

    В 1905 году X. Хюльсмейеру был выдан германский патент, по заявке идеи радиолокатора от 30 апреля 1904 г. В США открытие отражения радиоволн приписывают Тейлору и Юнгу в 1922 году.

    В Советском Союзе осознание необходимости средств обнаружения авиации, свободных от недостатков

    Немецкий радар времён ВМВ в Нормандии звукового и оптического наблюдения, привела к разворачиванию исследований в области радиолокации. Идея, предложенная молодым артиллеристом Павлом Ощепковым, получила одобрение высшего командования: наркома обороны СССР К. Е. Ворошилова и его заместителя — М. Н. Тухачевского.

    Классификация радаров


    1. РЛС обнаружения;

    2. РЛС управления и слежения;

    3. панорамные РЛС;

    4. РЛС бокового обзора;

    5. метеорологические РЛС.

    Устройство и принцип действия первичного радиолокатора


    Первичный (пассивный) радиолокатор, в основном, служит для обнаружения целей, освещая их электромагнитной волной и затем принимая отражения (эхо) этой волны от цели. Поскольку скорость электромагнитных волн постоянна (скорость света), становится возможным определить расстояние до цели, основываясь на измерении различных параметров распространения сигнала. В основе устройства радиолокационной станции лежат три компонента: передатчик, антенна и приёмник. На рис.1 изображена скелетная схема радиолокатора.

    Передатчик

    Передатчик (передающее устр.) является источником электромагнитного сигнала высокой мощности. Он может представлять собой мощный импульсный генератор. Для импульсных РЛС сантиметрового диапазона — обычно магнетрон или импульсный генератор, работающий по схеме: задающий генератор — мощный усилитель, использующий в качестве генератора чаще всего лампу бегущей волны, а для РЛС метрового диапазона, часто используют — триодную лампу. В зависимости от конструкции, передатчик работает либо в импульсном режиме, формируя повторяющиеся короткие мощные электромагнитные импульсы, либо излучает непрерывный электромагнитный сигнал.

    Антенна

    Антенна выполняет фокусировку сигнала передатчика и формирование диаграммы направленности, а также приём отражённого от цели сигнала и передачу этого сигнала в приёмник. В зависимости от реализации приём отражённого сигнала может осуществляться либо той же самой антенной, либо другой, которая иногда может располагаться на значительном расстоянии от передающего устройства. В случае, если передача и приём совмещены в одной антенне, эти два действия выполняются поочерёдно, а чтобы мощный сигнал, просачивающийся от передающего передатчика в приёмник не ослепил приёмник слабого эха, перед приёмником размещают специальное устройство, закрывающее вход приёмника в момент излучения зондирующего сигнала.

    Приемник

    Приёмник (приёмное устр.) выполняет усиление и обработку принятого сигнала. В самом простом случае результирующий сигнал подаётся на лучевую трубку (экран), которая показывает изображение, синхронизированное с движением антенны.

    Методы измерения отражённого сигнала

    Различные РЛС основаны на различных методах измерения отражённого сигнала: частотный метод, фазовый метод, импульсный метод

    Частотный метод

    Частотный метод измерения дальности основан на использовании частотной модуляции излучаемых непрерывных сигналов. В данном методе за период излучается частота, меняющаяся по линейному закону от f1 до f2. В то время как отраженный сигнал придёт промодулированным линейно в момент времени предшествующий настоящему на время задержки. Т.о. частота отраженного сигнала, принятого на РЛС, будет пропорционально зависеть от времени. Время запаздывания определяется по резкой перемене в частоте разностного сигнала.


    1. позволяет измерять очень малые дальности;

    2. используется маломощный передатчик.

    1. необходимо использование двух антенн;

    2. ухудшение чувствительности приёмника вследствие просачивания через антенну в приемный тракт излучения передатчика, подверженного случайным изменениям;

    3. высокие требования к линейности изменения частоты.

    Фазовый метод

    Фазовый (когерентный) метод радиолокации основан на выделении и анализе разности фаз отправленного и отражённого сигналов, которая возникает из-за эффекта Доплера, когда сигнал отражается от движущегося объекта. При этом передающее устройство может работать как непрерывно, так и в импульсном режиме. Основным преимуществом данного метода является то, что он «позволяет наблюдать только движущиеся объекты, а это исключает помехи от неподвижных предметов, расположенных между приёмной аппаратурой и целью или за ней.


    1. маломощное излучение, т.к. генерируются незатухающие колебания;

    2. точность не зависит от доплеровского сдвига частоты отражения;

    3. достаточно простое устройство.

    1. отсутствие разрешения по дальности;

    2. ухудшение чувствительности приёмника вследствие проникновения через антенну в приёмный тракт излучения передатчика, подверженного случайным изменениям.

    Импульсный метод


    Современные радары сопровождения построены как импульсные радары. Импульсный радар передаёт излучающий сигнал только в течение очень краткого времени, коротким импульсом (обычно приблизительно микросекунда), после чего переходит в режим приёма и слушает эхо, отражённое от цели, в то время как излучённый импульс распространяется в пространстве.


    1. возможность построения РЛС с одной антенной;

    2. простота индикаторного устройства;

    3. удобство измерения дальности нескольких целей;

    4. простота излучаемых импульсов, длящихся очень малое время, и принимаемых сигналов;

    1. Необходимость использования больших импульсных мощностей передатчика;

    2. невозможность измерения малых дальностей;

    3. большая мертвая зона;

    Устройство и принцип действия вторичной радиолокации

    Принцип действия вторичного радиолокатора несколько отличается, от принципа Первичной радиолокации. В основе устройства Вторичной радиолокационной станции лежат компоненты: передатчик, антенна, генераторы азимутальных меток, приёмник, сигнальный процессор, индикатор и самолётный ответчик с антенной.

    Передатчик — служит для излучения импульсов запроса в антенну на частоте 1030 МГц

    Антенна — служит для излучения и приёма отражённого сигнала. По стандартам ICAO для вторичной радиолокации антенна излучает на частоте 1030МГц и принимает на частоте 1090 МГц.

    Генераторы азимутальных меток — служат для генерации азимутальных меток (ACP 2 ) и генерации метки Севера (ARP 3 ). За один оборот антенны РЛС генерируется 4096 малых азимутальных меток (для старых систем) или 16384 малых азимутальных меток (для новых систем, их ещё называет улучшенные малые азимутальные метки (Improved Azimuth Change pulse или IACP), а также одну метку Севера. Метка севера приходит с генератора азимутальных меток при таком положении антенны, когда она направлена на Север, а малые азимутальные метки служат для отсчёта угла разворота антенны.

    Приёмник — служит для приёма импульсов на частоте 1090 МГц.

    Сигнальный процессор — служит для обработки принятых сигналов.

    Индикатор — служит для индикации обработанной информации.

    Самолётный ответчик с антенной — служит для передачи импульсного радиосигнала, содержащего дополнительную информацию, обратно в сторону РЛС при получении радиосигнала запроса.


    Принцип действия вторичного радиолокатора заключается в использовании энергии самолётного ответчика для определения положения воздушного судна. РЛС облучает окружающее пространства запросными импульсами на частоте P1 и P3, а также импульсом подавления P2 на частоте 1030 МГц. Оборудованные ответчиками воздушные суда, находящиеся в зоне действия луча запроса, при получении запросных импульсов, если действует условие P1,P3>P2 Современный радар на основе фазированных антенных решёток отвечают запросившей РЛС, серией кодированных импульсов на частоте 1090 МГц, в которых содержится дополнительная информация о номере борта, высоте и так далее. Ответ самолётного ответчика зависит от режима запроса РЛС, а режим запроса определяется интервалом времени между запросными импульсами P1 и P3, например, в режиме запроса А (mode A) интервал времени между запросными импульсами станции P1 и P3 равен 8 микросекундам и при получении такого запроса ответчик воздушного судна кодирует в импульсах ответа свой номер борта.

    Дальность определяется по задержке пришедшего ответа. Если воздушное судно находится в зоне действия боковых лепестков,а не основного луча, или находится сзади антенны, то ответчик воздушного судна при получении запроса от РЛС получит на своём входе условие, что импульсы P1,P3


    1. более высокая точность;

    2. дополнительная информация о воздушном судне (номер борта, высота);

    3. малая по сравнению с первичными РЛС мощность излучения;

    4. большая дальность обнаружения.

    Радиолокационные станции в Казахстане и виды радиолокаторов

    Строить станцию "Дарьял-У" в Казахстане недалеко от уже имевшейся там и устаревающей еще на тот момент РЛС "Днепр" советские военные начали в 1980-х годах. Однако в 1990 году строительство секретного объекта было заморожено, несмотря на высокую степень его готовности

    радиолокационная станция "Дарьял-У" (порядка 90%). В 1991 году распался СССР. При разделе его имущества радиотехнический узел на Балхаше со всеми сооружениями перешел в собственность независимого Казахстана, но оставлен России в пользование. Но у Москвы желания закончить стройку не возникло, она предпочла частично модернизировать старый "Днепр". И в январе 2003 года российские военные ушли с "Дарьяла-У", торжественно вернув его в пользование самому Казахстану.


    аэродромный обзорный радиолокатор АОРЛ-1АМ

    радиолокатор на базе грузового автомобиля



    судовые радиолокаторы нелинейный радиолокатор NR-900V "ВЕКТОР 4


    Список использованной литературы


    1. Леонов А. И. Радиолокация в противоракетной обороне. М., 1967

    1. Радиолокационные станции бокового обзора, под ред. А. П. Реутова, М., 1970

    1. Мищенко Ю. А., Загоризонтная радиолокация, М., 1972

    1. Бартон Д. Радиолокационные системы / Сокращенный перевод с английского под редакцией Трофимова К.Н.. — М.. — Военное издательство: 1967. — 480 с.

    1. Шембель Б. К. У истоков радиолокации в СССР. — Советское радио, 1977, № 5


    4 проффесиональный прибор, предназначенный для обследования строительных конструкций и элементов интерьера помещений

    Читайте также: