Что значит моноимпульсный локатор

Моноимпульсная радиолокация

Полезное

Смотреть что такое «Моноимпульсная радиолокация» в других словарях:

Моноимпульсная радиолокация — это способ, который позволяет получать полную информацию об угловых координатах, дальности или скорости объекта всего лишь по принятому одиночному (отражённому или переизлучённому объектом) импульсному сигналу. Ярким примером моноимпульсных… … Википедия

МОНОИМПУЛЬСНАЯ РАДИОЛОКАЦИЯ — метод определения местоположения объекта, основанный на его облучении одиночным импульсным сигналом с последующим приемом отраженного либо переизлученного сигнала … Большой Энциклопедический словарь

моноимпульсная радиолокация — метод определения местоположения объекта, основанный на его облучении одиночным импульсным сигналом с последующим приёмом отражённого либо переизлучённого сигнала. * * * МОНОИМПУЛЬСНАЯ РАДИОЛОКАЦИЯ МОНОИМПУЛЬСНАЯ РАДИОЛОКАЦИЯ, метод определения… … Энциклопедический словарь

РАДИОЛОКАЦИЯ — обнаружение и определение местоположения разл. объектов с помощью радиотехн. устройств. Первые радиолокац. станции (РЛС), называемые также радиолокаторами или радарами, появились в Великобритании, СССР и США в кон. 1930 х гг. Принцип действия… … Физическая энциклопедия

Радиолокация — Содержание 1 Классификация 2 Принцип действия … Википедия

Радиолокация — (от Радио. и лат. locatio размещение, расположение) область науки и техники, предметом которой является наблюдение радиотехническими методами (радиолокационное наблюдение) различных объектов (целей) их обнаружение, распознавание,… … Большая советская энциклопедия

Уфимцев, Пётр Яковлевич — В Википедии есть статьи о других людях с такой фамилией, см. Уфимцев. Уфимцев, Пётр Яковлевич советский, американский учёный. Дата рождения: 1931 год(1931) … Википедия

Петр Уфимцев — Уфимцев, Пётр Яковлевич советский, американский учёный Дата рождения: 1931 год Место рождения: село Усть Чарышская Пристань Алтайского края … Википедия

Петр Яковлевич Уфимцев — Уфимцев, Пётр Яковлевич советский, американский учёный Дата рождения: 1931 год Место рождения: село Усть Чарышская Пристань Алтайского края … Википедия

Пётр Уфимцев — Уфимцев, Пётр Яковлевич советский, американский учёный Дата рождения: 1931 год Место рождения: село Усть Чарышская Пристань Алтайского края … Википедия

Источник

Моноимпульсная антенна

Рисунок 1. Принцип построение моноимпульсной антенны: суммарный и разностный каналы

Рисунок 1. Принцип построение моноимпульсной антенны: суммарный и разностный каналы

Рисунок 2. Вид в разрезе антенной решетки мономипульсной антенны

Рисунок 2. Вид в разрезе антенной решетки мономипульсной антенны

Моноимпульсная антенна

Концепция моноимпульсных антенн объединяет в себе антенны, построенные в виде антенной решетки, и имеющие особый способ питания, при котором отдельные ее элементы не всегда запитываются синфазно. Для различных задач из принятой отдельными антеннами энергии могут формироваться различные комбинации в виде суммы и разностей.

Приведенные примеры показывают, что моноимпульсная антенна не является отдельным типом антенны. Так, в запросчике радиолокатора Siemens 1990 используется групповая антенна, состоящая из логопериодических антенн, а в радиолокаторе AN/FPS-117 используется фазированная антенная решетка.

Предпосылки возникновения метода мономипульсной пеленгации

Рисунок 3. К пояснению оценки углового положения цели методом максимума (применялся в устаревших радиолокаторах, не использовавших метод моноимпульсной пеленгации)

Рисунок 3. К пояснению оценки углового положения цели методом максимума (применялся в устаревших радиолокаторах, не использовавших метод моноимпульсной пеленгации)

Цель будет наблюдаться радиолокатором с момента попадания ее в главный луч антенны или с момента, когда она начинает облучаться лучом передающей антенны радиолокатора. Обзорный радиолокатор всегда оценивает угловое положение цели с ошибкой, поскольку его работа основана на предположении о том, что в момент получения радиолокатором отраженного сигнала цель находится на направлении оси главного лепестка диаграммы направленности антенны. Такая ошибка имеет величину, соизмеримую с шириной основного луча антенны.

Приближенный метод определения углового положения цели заключается в том, чтобы повернуть антенну вблизи направления на цели и зафиксировать такое ее угловое положение, при котором амплитуда эхо-сигнала становится максимальной. Принцип работы такого метода показан на Рисунке 3.

Рисунок 4. Принцип построения моноимпульсной системы
boresight deviation — отклонение от равносигнального направления
Boresight — равносигнальное направление

Рисунок 4. Принцип построения моноимпульсной системы
boresight deviation — отклонение от равносигнального направления
Boresight — равносигнальное направление

Одного отраженного сигнала достаточно!

Моноимпульсный метод дает лучшие результаты точности измерения углового положения цели, чем метод максимума, принцип которого показан на Рисунке 3. Этот метод может функционировать при более низкой частоте повторения импульсов, что является преимуществом уже само по себе. Моноимпульсные системы обычно имеют улучшенную обработку для обеспечения более качественной кодовой информации о цели. Для получения информации об угловом положении цели оказывается достаточно одного отраженного от нее импульса (отсюда и название метода — моно импульсный).

Элементы линейной антенной решетки делятся на две половины. Такие две отдельные антенные подрешетки располагаются симметрично относительно оси антенны. Эту ось часто называют «равносигнальным направлением» (англ. «boresight» ). В режиме излучения (Тх) обе антенные подрешетки запитываются синфазно. Соответствующая диаграмма направленности называется суммарной или Σ-диаграммой и показана на Рисунке 4 голубым цветом, а на графике в верхней части Рисунка 4 изображена синим цветом.

В режиме приема (Rx) возможны дополнительные по сравнению с обычном способы приема сигнала. По сигналам, принятым отдельными антенными подрешетками, оказывается возможным рассчитать их сумму Σ (по аналогии с формированием суммарной диаграммы в режиме излучения) и разность Δ_Az, в результате чего формируется так называемая разностная диаграмма направленности по азимуту. Отдельные части такой диаграммы направленности показаны на рисунке красным и зеленым цветами. Оба сигнала (полученный в суммарном и полученный в разностном канале) сравниваются и их разность используется для более точной оценки углового положения цели.

Угол между осью антенны (равносигнальным направлением) и направлением на цель так же называют углом ошибки (в англоязычной литературе используется термин Off-Boresight Angle, OBA).

В трехкоординатных радиолокаторах в качестве третьей координаты цели измеряется угол места. Таким образом, упомянутая выше процедура применяется дважды. Для этого антенна дополнительно делится на две части в вертикальном направлении. Получающийся в результате разностный канал Δ_El называют разностным каналом угла места.

Источник

Моноимпульсный метод измерения

В моноимпульсной РЛС каждый отраженный импульс от цели несет всю информацию о положении цели, как по угловым координатам, так и по дальности. Выделение информации достигается одновременным сравнением амплитуд и фаз отраженных сигналов, которые принимаются несколькими ан­тенными устройствами.

Моноимпульсные РЛС более сложны по сравнению с однокананьиыми РЛС, но они позволяют точнее определить координаты. ‘Это объясняется тем, что низкочастотные амплитудные флуктуации отраженных сигналим, не оказывают влияния на работу таких систем.

Принцип работы моноимпульсной РЛС рассмотрим на простейшей ам­плитудно-разностной РЛС (рис. 5.19), в которой для определения направления на цель сравниваются амплитуды сигналов, принимаемых двумя каналами станции (для пеленгации в одной плоскости).

Характеристики направленности антенн каналов образуют равносигнальное направление. Принимаемые каждой из антенн сигналы усиливаются от­дельными приемными устройствами, детектируются, и затем находится их раз­ность.

Сигнал, принимаемый антенной 1, на входе приемника имеет вид,

где к – коэффициент

Сигнал на выходе второй антенны

После преобразования, усиления по промежуточной частоте и линейного детектирования сигналы в каналах РЛС на входе вычитающего устройства рав­ны соответственно:

На выходе схемы вычитания сигнал при малых углах рассогласования равен

Если коэффициенты передачи каналов равны К₁=К₂=К’, то сигнал на вы­ходе равен

Из последней формулы видно, что сигнал на выходе схемы вычитания прямо пропорционален углу рассогласования. Этот сигнал подается на схему управления антенной, которая поворачивает антенну так, чтобы непрерывно совмещать равносигнальное направление с направлением на цель, т.е. сводит сигнал рассогласования к нулю.

На рис. 5.20 приведены пеленгационные характеристики системы. Недостатком системы является зави­симость нулевого значения пеленгационной характеристики от стабиль­ности и равенства друг другу коэф­фициентов передачи сигналов в от­дельных каналах. Этот недостаток отсутствует в амплитудной суммарно-разностной РЛС (рис. 5.21).

Сигнал на выходе такой системы при малых углах рассогласования равен

В этой системе нулевое пеленгационное направление не зависят от амплитудных и фазовых характеристик каналов (и_вых=0 при γ=0). Изменение амплитудных (К₁, и К₂) и фазовых (φ₁ и φ₂) характеристик каналов приводит только к некоторому изменению крутизны пеленгационной характеристики.

Кроме амплитудных моноимпульсных РЛС, могут быть фазоразностные и фазовые суммарно-разностные РЛС. Отличаются они от выше описанных только тем, что производится сравнение не амплитуд, а фаз.

Дата добавления: 2015-06-22 ; просмотров: 4544 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Моноимпульсная радиолокация

метод измерения радиолокационных станцией (РЛС) угловых координат объекта, основанный на определении угловой ошибки положения её антенны, направленной на объект, по принятому одиночному (отражённому или переизлучённому объектом) импульсному сигналу. М. р. используется в т. н. моноимпульсных РЛС сопровождения. Основное преимущество этого метода перед другими радиолокационными методами, основанными на обработке непрерывных или нескольких последовательно принимаемых импульсных сигналов (см. Радиолокация), заключается в более высокой точности измерений (ошибки снижаются до десятых долей угловой минуты). Это является следствием нечувствительности моноимпульсных РЛС к флуктуациям амплитуды принятых сигналов. Однако реализация М. р. связана с дополнительным усложнением приёмного тракта РЛС — с необходимостью использования нескольких приёмных каналов (в связи с чем этот метод получил также название многоканального).

Различают 2 основных вида моноимпульсных РЛС — с амплитудным и фазовым сравнением сигналов. Работа их основана соответственно на использовании зависимости амплитуды или фазы сигналов, одновременно принятых по нескольким каналам, от направления прихода волн. При определении одной угловой координаты методом сравнения амплитуд (рис. 1) для приёма сигналов используются 2 идентичных приёмных канала и антенна с двумя облучателями, смещёнными из её фокуса, вследствие чего направления максимумов их диаграмм направленности образуют некоторый угол. С приёмников детектированные в них сигналы подаются на устройство сравнения амплитуд. По отношению амплитуд на его выходе определяется значение и знак смещения направления на объект относительно равносигнального направления (т. н. сигнал ошибки). Сигнал ошибки часто используется для автоматического поворота антенны в направлении на объект. Для определения одной угловой координаты объекта методом сравнения фаз (рис. 2) используется система из 2 антенн, разнесённых на расстояние 1 (база). Сигнал от объекта приходит к антеннам со сдвигом фазы:

где λ — длина волны, θ — угол между направлением на объект и нормалью к базе. Принятые сигналы после усиления поступают в фазометр, по которому определяется разность фаз, характеризующая направление на объект в одной плоскости. Для определения двух угловых координат объекта (в ортогональных плоскостях) в моноимпульсных РЛС с амплитудным либо фазовым сравнением сигналов должны использоваться по крайней мере 3 (обычно 4) диаграммы направленности и соответствующее число приёмных каналов.

Для обеспечения углового сопровождения объекта посредством определения угловых координат в двух ортогональных плоскостях с помощью только двух диаграмм направленности совместно используется фазовое и амплитудное сравнение сигналов. Информация об угловом положении объекта в одной плоскости, например в азимутальной, получается методом сравнения фаз с помощью двух отдельных антенн, расположенных рядом по горизонтали, а в др. плоскости (угломестной) — методом сравнения амплитуд путём отклонения диаграммы направленности одной антенны вверх, а другой — вниз. Такой метод получил название смешанного амплитудно-фазового метода сравнения сигналов.

Моноимпульсные РЛС со сравнением фаз принятых сигналов на практике применяются реже, чем моноимпульсные РЛС со сравнением амплитуд сигналов. Это вызвано отрицательным влиянием на качество их работы боковых лепестков диаграммы направленности, свойственных реальным антеннам, и менее эффективным использованием общего раскрыва антенны.

Лит.: Родс Д. Р., Введение в моноимпульсную радиолокацию, пер. с англ., М., 1960; Сколник М., Введение в технику радиолокационных систем, пер. с англ., М., 1965; Современная радиолокация, пер. с англ., М., 1969.

Рис. 1. Схема определения одной угловой координаты методом сравнения амплитуд: 1 — отражатель вращающейся антенны; 2 — диаграмма направленности 2-го канала (условное изображение); 3 — облучатель 1-го канала; 4 — приёмник 1-го канала; 5 — устройство сравнения амплитуд; 6 — выход к устройству автоматического сопровождения объекта антенной; 7 — приёмник 2-го канала; 8 — облучатель 2-го канала; 9 — диаграмма направленности 1-го канала (условное изображение). Линией показано направление прихода сигнала от объекта, штрих-пунктиром — равносигнальное направление. Отрезок АО пропорционален амплитуде сигнала в приёмнике 1-го канала. БО — сигналу в приёмнике 2-го канала.

Рис. 2. Схема определения одной угловой координаты объекта методом сравнения фаз: 1 — отражатель 1-й антенны; 2 — облучатель 1-й антенны; 3 — приёмник 1-го канала; 4 — фазометр; 5 — выход к устройству автоматического сопровождения объекта антенной системой; 6 — приёмник 2-го канала; 7 — отражатель 2-й антенны; 8 — облучатель 2-й антенны. Штрихом показано направление прихода сигналов от объекта, штрих-пунктиром — направление максимумов диаграмм направленности антенн.

Источник

Центр военно-политических исследований

Вы здесь

Принципы обратной моноимпульсной радилокации в задачах построения помехоустойчивых и живучих систем самонаведения

Рассмотрены принципы построения обратных моноимпульсных систем, обеспечивающих повышенную помехоустойчивость за счёт излучения суммарным и разностными каналами, а приёма одним суммарным каналом. Показано, что обратная схема построения моноимпульсного пеленгатора даёт возможность формировать приёмный суммарный канал в виде весовой суммы нескольких отдельных каналов, что обеспечивает подавление помех в главном максимуме диаграммы направленности его антенны. С другой стороны, приём одним каналом даёт возможность выделения пеленга цели относительно излучающего элемента пассивными радиолокационными средствами, не совмещенными с передатчиком.

Ключевые слова: моноимпульсная система, суммарный канал, разностный канал, зенитный ракетный комплекс, зенитная ракетная система.

Введение

В полуактивных или активных радиолокационных системах самонаведения зенитных ракетных комплексов (ЗРК) и систем (ЗРС) средней и большой дальности действия величина ошибок измерения координат и параметров цели уменьшается с сокращением расстояния между ракетой и целью. Независимо от принципа построения системы самонаведения – система самонаведения в чистом виде или комбинация системы самонаведения и командной радиолинии управления (сопровождение цели через ракету) – ключевым информационным элементом зенитной ракеты является радиолокационная головка самонаведения (РГС).

В РГС, как правило, используются либо классические моноимпульсные схемы построения радиолокационных устройств [1, 2, 3], либо схемы со скрытым сканированием (моноконические пеленгаторы) [4], формируемые из моноимпульсных устройств за счёт уплотнения пространственных каналов. Главной особенностью моноимпульсных систем является способность путём сравнения амплитуд или фаз сигналов, принятых с помощью специальной антенны, почти мгновенно определять угловые рассогласования объекта локации (цели) относительно равносигнального направления (РСН). Благодаря принципу многоканальности антенны в режиме приёма возможно мгновенное выделение угловых рассогласований, принятых пространственными каналами с отличающимися характеристиками, основанное на разности фаз или амплитуд. Такой принцип построения обеспечивает нечувствительность моноимпульсного радиолокатора к различным помехам, уводящим по направлению, если, конечно, они не вынесены за пределы геометрии цели.

Однако достоинство моноимпульсных радиолокационных устройств, заключающееся в мгновенности измерения угловых рассогласований, сразу же превращается в недостаток, как только речь идёт о помехах, которые, будучи поставлены из точек, вынесенных за геометрические размеры цели, искажают амплитудно-фазовое распределение электромагнитного поля на апертуре антенны. Такими помехами могут быть точечные по пространству помехи, спектральные составляющие которых полностью совпадают со спектром отражённого от цели сигнала, т. е. имитирующие помехи с полностью совпадающими параметрами (дальность, частота Доплера) или шумовые помехи (прямошумовая или модулированная).

Известные методы подавления помех [5], применяемые в радиолокационных устройствах с использованием дополнительных приёмных каналов, обеспечивают эффективную компенсацию шумовых помех по боковым лепесткам диаграмм направленности (ДН) антенн [6, 7]. Методы компенсации, основанные на использовании выборочных пространственно-временны́х оценок пространственной корреляционной матрицы, не обеспечивают подавления мощных имитирующих помех ввиду их сильной корреляции с полезным сигналом. Знание направления на источник помехи, действующий по боковым лепесткам, также не даёт возможности её скомпенсировать, т. к. значения комплексных характеристик направленности (ХН) боковых лепестков на практике трудно измерить. Кроме того, комплексные ХН всё время меняются в зависимости от внешних условий.

При компенсации помехи в основном лепестке результирующая комплексная ХН пространственного канала (суммарного, разностного или парциального) представляет собой взвешенную сумму комплексных ХН исходного и компенсационного каналов. При использовании для компенсации помех одного и того же канала во всех исходных пространственных каналах моноимпульсного пеленгатора (МИП) положение фазовых центров результирующих каналов изменяется так, что применение обычных методов моноимпульсной радиолокации приводит к искажениям пеленгационной характеристики (ПХ), так что теряется возможность измерения угловых рассогласований. В этом случае ПХ МИП теряет форму нечётной функции.

Цель данной работы – обосновать необходимость применения в ЗРК и ЗРС моноимпульсных радиолокационных систем обратного типа, которое позволит существенно повысить их помехоустойчивость и живучесть в условиях применения противорадиолокационных ракет.

Принципы построения и свойства обратных моноимпульсных систем

В классических моноимпульсных системах угловая информация извлекается из мгновенных разностей амплитуд или фаз волн принятых сигналов, отражённых от объекта локации. Для этого формируются либо парциальные, либо суммарные и разностные диаграммы направленности (ДН) антенны, позволяющие после оптимальной обработки сигналов в приёмных трактах сравнить отклики оптимальных фильтров на предмет разностей фаз или амплитуд.

На современном этапе развития радиолокационной техники широко применяются схемы многоканальных радиолокационных систем (РЛС) с цифровыми приёмо-передающими модулями (ППМ), состоящими из аналогового приёмопередатчика, цифроаналогового (ЦАП) и аналого-цифрового преобразователя (АЦП) (рис. 1).

В цифровой части методами прямого цифрового синтеза либо с помощью генерации числовых последовательностей заданной частоты формируются цифровые сигналы, преобразуемые в аналоговую форму с помощью ЦАП. Аналоговый сигнал усиливается и преобразуется на несущую частоту с помощью усилительно-преобразовательной цепочки передатчика (ПРД), а принятый сигнал усиливается и преобразуется на промежуточную частоту с помощью супергетеродинного приёмника (ПРМ). Для формирования гетеродинных и опорных частот используется блок задающих, гетеродинных и опорных сигналов (БЗГОС). Развязка между приёмником и передатчиком выполняется с помощью циркулятора (Ц) совместно со специальными устройствами коммутации из состава ПРД и ПРМ. На промежуточной частоте принятый сигнал преобразуется в цифровую форму с помощью АЦП и поступает в цифровую часть для дальнейшей обработки. При наличии многоканальной РЛС с цифровым формированием и обработкой сигнала можно реализовать другой принцип построения моноимпульсной системы, которую назовем обратной.

Обобщённая моноимпульсная система обратного типа

Под обратной моноимпульсной системой будем понимать такую радиолокационную систему, в которой сигнал излучается с помощью суммарной, разностных или парциальных (секторных) ДН, а принимается только суммарной ДН. Допустим, что система состоит из передающих каналов ( r =1,2. .R ), каждый из которых через диаграммообразующую схему (ДОС) формирует при излучении комплексную ХН , где

– амплитудная ХН;

– фазовая ХН (рис.2).

Модель узкополосного зондирующего сигнала канала с номером r, для которого частотную характеристику антенны можно считать независимой от частоты, представим в виде:

, где

– амплитуда излучаемого r-м каналом зондирующего сигнала, определяемая мощностью передатчика;

– комплексная огибающая зондирующего сигнала;

– комплексная огибающая зондирующего сигнала; – амплитудная модуляция зондирующего сигнала;

– частотная модуляция;

– фазовая модуляция;

– длительность временно́го интервала зондирования канала с номером r (временной интервал между зондированием разных каналов при временно́м разделении каналов);

– несущая частота канала с номером r при частотном разделении каналов;

– начальная фаза.

– пропорциональная энергии импульса амплитуда, получаемая на выходе фильтра-дециматора;

P – импульсная мощность передатчика;

– эффективная поверхность рассеяния цели;

D _ц(t)= D ₀– V t – дальность до цели;

D ₀ – дальность до цели на момент начала зондирования каналом с номером 0;

V – радиальная скорость цели (при сближении берётся с отрицательным знаком);

– шум приёмника r’-го канала при зондировании r-м каналом.

Если допустить, что амплитуда отражённого сигнала A _э( t )= A _э постоянна за время зондирования (на самом деле она изменяется незначительно), то после оптимальной обработки сигнала (1) с помощью свёртки в согласованном фильтре с импульсной характеристикой длительностью K при получим отклики согласованного фильтра:

где – известная оценка радиальной скорости цели;

– значение отсчёта собственного шума на выходе согласованного фильтра в момент n = n _ц.

Источник