III. Материальное обеспечение

Основная литература:

1. Теоретические основы радиолокации./ Под редакцией Я.Д. Ширмана Учебное пособие для вузов. Москва, изд-во «Советское радио», 1970, 560 с.

2. Основы построения РЛС РТВ./ Под ред. Б.Ф. Бондаренко. -Киев, КВИРТУ ПВО, 1987.-368 с.

3. Основы построения радиолокационных станций./ Под редакцией В.П. Бердышева.ч.1. Тверь: ВКА ПВО, 2003.-282 с.

4. Основы построения радиолокационных станций./ Под редакцией В.П. Бердышева.ч.2. Тверь: ВКА ПВО, 2002.-242 с.

5. Основы построения средств радиолокации./ Конспект лекций. ч 1. Санкт-Петербург, СПВУРЭ ПВО, 1998.-148 с.

6. Основы построения средств радиолокации./ Конспект лекций. ч.2. - Санкт-Петербург, СПВУРЭ ПВО, 1999.-103 с.

7. Радиотехнические системы: учебник для студ. высш. учеб. заведений / [Ю.М.Казаринов и др.]; под. ред. Ю. М. Казаринова. М.: Изд. центр “Академия”, 2008.-592 с.

8.Информационные технологии в радиотехнических системах /[В.А.Васин, И.Б. Власов, Ю.М.Егоров и др.]; под ред. И.Б. Федорова. – М.: Изд. МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003.

Дополнительная литература:

1. Вопросы перспективной радиолокации. Коллективная монография под редакцией А.В. Соколова. М.: Радиотехника, 2003г.;

2. Локационная системотехника. Под. редакцией В.Б. Алмазова. Харьков: ВИРТА, 1993г.;

3. Радиолокация. Радиолокационная станция. Российская военная энциклопедия. В 6-ти томах. Том 6. М.: Воениздат, 2002г.;

4.Радиолокационные системы. Бакулев П.А. Учебник для ВУЗов. М.: Радиотехника, 2004г

Технические средства обучения:

1.Малый мультимедийный комплекс;

2. Презентация.

IV. Содержание учебных вопросов и расчет времени

Вопрос 1. Метод «силовой» борьбы. (25 мин.)

Вопрос 2. Поляризационная селекция.. (25 мин.)

Вопрос 3. Временная селекция. (20 мин.)

Вопрос № 1. Метод «силовой» борьбы

Способы расширения боевых возможностей РЛС (улучшения технических характеристик помехозащищенности) могут быть получены из анализа уравнения противорадиолокации

,

где - средняя мощность зондирующих сигналов РЛС;

- период обзора зоны обнаружения РЛС;

- эквивалентный коэффициент усиления антенны, с помощью которого учитывается отличие зоны обнаружения от сферической;

- форма зоны обнаружения в угломестной плоскости (форма ДНА) при использовании одной приемно-передающей антенны (нормированная);

; Здесь - якобиан преобразования (частная производная по от функции, описывающей форму сферы);

- эффективная площадь антенны;

- ЭПР цели;

- дальность обнаружения цели, находящейся в главном лепестке ДНА с координатами ;

- требуемое отношение сигнал/помеха по мощности (коэффициент различимости);

- коэффициент потерь полезного сигнала в приемном тракте; - параметр обнаружения.

- спектральная плотность мощности собственных шумов;

- число ПАП в зоне обнаружения РЛС;

- мощность излучения -го ПАП;

- коэффициент усиления антенны -го ПАП;

- значение нормированной ДНА -го ПАП в направлении на РЛС;

- значение нормированной ДНА РЛС в азимутальной плоскости в направлении на -ый ПАП;

- ширина спектра помехи, излучаемой -м ПАП;

- дальность от РЛС до -го ПАП;

- коэффициент качества помехи, учитывающий отличие её временной структуры от структуры теплового (гауссова) шума ();

- коэффициент поляризационного несовершенства помехи, учитывающий различие поляризации сигнала и помехи ().

Из уравнения противорадиолокации следует, что повышение индивидуальной помехозащищенности РЛС можно достигать техническими способами, увеличивающими левую часть уравнения, либо понижающими правую часть, т. е. повышающие энергию принимаемых сигналов, либо уменьшающие мощность помех на входе или внутри приемного тракта.

Рис. 5.2. Изменение сечения зоны обнаружения при воздействии помех.

Рис. 5.3. Пояснение принципа когерентного накопления пачки эхо-сигналов.

Увеличение энергии принимаемого от цели сигнала достигается:

повышением мощности зондирующих импульсов;

применением сложных сигналов (ЛЧМ, ФКМ) большой длительности с последующим сжатием эхо-сигналов в приемном тракте;

увеличением частоты повторения зондирующих импульсов;

уменьшением скорости вращения антенны.

В двух последних способах увеличение энергии принимаемого сигнала обеспечивается за счет увеличения числа накапливаемых импульсов. Накопление может быть когерентным и некогерентным. При когерентном накоплении импульсы пачки складываются в фазе (рис. 5.3.), в результате чего амплитуда сигнала на выходе накопителя возрастает в раз (при одинаковой амплитуде всех импульсов пачки), а мощность – в раз:

.

Шумовые выбросы складываются со случайными амплитудами и фазами, в результате чего мощность помехи на выходе накопителя возрастает в раз

и отношение сигнал/помеха возрастает в раз.

Когерентное накопление является оптимальной операцией обработки когерентной пачки импульсов. При этом коэффициент потерь близок к единице, а значит меньше необходимый коэффициент различимости.

Повышение энергии принимаемых сигналов за счет увеличения импульсной мощности и концентрации энергии в пространстве за счет направленных свойств антенны () встречает свои трудности при практической реализации, поскольку возрастают проблемы с весом и габаритами передающих и антенных устройств, а также с передачей большой мощности зондирующих сигналов от передатчика к антенне. Кроме того, возможности увеличения коэффициента усиления антенны и числа импульсов в пачке особенно ограничены в обзорных РЛС РТВ, где стремление увеличить и (число импульсов в пачке) вступает в противоречие с требованиями обеспечения высокого темпа обзора пространства и однозначного измерения дальности.

Высокая эффективность метода «силовой борьбы» (повышения энергии эхо-сигналов) может быть достигнута в специализированных РЛС, предназначенных специально для «силовой борьбы» и анализа состава прикрытых помехами целей. Эти РЛС не ведут обзора пространства, а работают по целеуказанию от обзорных РЛС (с КП), поэтому могут иметь узкий луч ДНА и зондировать заданное направление длительное время. Однако, в обзорных РЛС также не отказываются от повышения энергетического потенциала до технически возможных пределов. Если эта мера не позволит обнаруживать на больших дальностях сами ПАП, то она увеличит дальности обнаружения не шумящих целей, секторов эффективного подавления.

В обзорных РЛС перспективным с точки зрения повышения их защищенности от шумовых помех является отказ от равномерного обзора пространства и переход к адаптивному обзору, при котором распределение энергии по направлениям (время зондирования отдельных направлений) исходя из воздушной и помеховой обстановки в зоне обнаружения РЛС. Такой вид обзора зоны обнаружения возможен в РЛС с ФАР и управлении лучом антенны с помощью ЭВМ.

При сопровождении обнаруженных целей по угловым координатам луч антенны устанавливается только в направлении на цели, а приемник, при этом, открывается строб-импульсами только в моменты прихода эхо-сигналов от сопровождаемых целей и накопление осуществляется до получения требуемого отношения сигнал/шум, обеспечивающего требуемую точность измерения координат.

В случаях обзора зоны обнаружения для принятия решения о наличии эхо-сигнала применяются не однопороговые критерии (например, критерий Неймана-Пирсона, по которому формируется порог таким образом, что оптимальный обнаружитель дает наименьшую вероятность пропуска среди всех обнаружителей, у которых условная вероятность ложной тревоги не больше, чем у оптимального), предполагающие обработку фиксированного количества импульсов, а двухпопроговые по методу последовательного анализа Вальда.

При реализации метода Вальда из принимаемой смеси сигнала и шума формируется логарифм отношения правдоподобия:

,

где - напряжение на выходе приемника;

- плотности распределения амплитуд этого напряжения при наличии смеси сигнала и помехи, и только помехи соответственно (рис. 5.4.)

Рис. 5.4. График плотности вероятности распределения величины при наличии помехи и сигнала и помехи

Рис. 5.5. График реализаций

накопленного отношения правдоподобия

При наличии сигнала в среднем , поэтому логарифм отношения правдоподобия в среднем больше нуля. Наоборот, при отсутствии сигнала логарифм отношения правдоподобия в среднем меньше нуля. Поэтому с приемом каждого импульса при наличии сигнала сумма в среднем возрастает, а при отсутствии – в среднем уменьшается, причем быстрее, чем при наличии сигнала. Накопленное отношение правдоподобия сравнивается с двумя порогами – верхним и нижним (рис. 5.5.).

В случае выполнения условия , принимается решение о наличии сигнала (решение «да»), при - об отсутствии сигнала (решение «нет»). Для устранения возможности затягивания времени на принятие решения в ситуации «не знаю» применяется усечение процедуры обнаружения. Критерий последовательного наблюдения Вальда позволяет существенно сократить время на обзор тех участков зоны обнаружения, где цель отсутствует.

Уменьшение правой части уравнения противорадиолокации (уменьшение воздействия помех на приемный тракт РЛС) достигается:

увеличением динамического диапазона приемника с помощью шумовой автоматической регулировки усиления (ШАРУ), обеспечивающей фиксацию вероятности ложных тревог (при этом снижается и вероятность обнаружения сигнала по сравнению со случаем отсутствия помех, так как с уменьшением коэффициента усиления приемника уменьшается и амплитуда принимаемого сигнала (подробно см. п. 4.3.). Причем ШАРУ используется без стробирующего каскада, а её быстродействие выбирается достаточно большим, но с ограничением, чтобы не реагировать на полезный сигнал.)

применением различных видов селекции: частотной, пространственной, поляризационной, временной, которые используют отличия в характеристиках полезного сигнала и помехи.

Большинство современных РЛС РТВ характеризуются следующими возможностями, позволяющими обеспечить защиту от активных помех:

имеют достаточно высокий энергетический потенциал;

обладают высокой разрешающей способностью по угловым координатам;

имеют систему перестройки частоты передатчика и приемника (ручной и автоматический режимы работы);

имеют автокомпенсаторы шумовых помех (АКП) и аппаратуру подавления боковых ответов (ПБО) для защиты от ответных импульсных помех;

оснащены аппаратурой пеленгации ПАП;

применяются сложные сигналы (ЛЧМ, НЧМ, ФКМ);

для защиты от активных помех, действующих по главному лепестку ДНА, используется поляризационная селекция.

Таковы, в основном, технические меры защиты РЛС от активных помех.

К мерам организационно-технического и тактического характера, обеспечивающими повышение помехозащищенности относятся:

создание многодиапазонного радиолокационного поля (весогабаритные ограничения в отношении бортовой аппаратуры приведут к уменьшению мощности каждого ПАП; переход к заградительной по частоте помехе вызовет увеличение диапазона частот );

повышение плотности группировок РТВ (это вызовет уменьшение коэффициентов , обусловленное ограничением возможностей противника по созданию прицельно направленных помех);

первоочередное уничтожение ПАП (приведет к увеличению минимальной дальности постановки помех );

многопозиционная (разнесенная) радиолокация (может привести к увеличению ЭПР , особенно при наблюдении СНВ, разработанных по программе «Stelth»).

использование помехи для пеленгации ПАП и определения их координат трансляционным методом;

правильным выбором стратегии поведения расчетом РЛС (умение оператора по виду экрана индикатора определять вид помех и включать необходимую систему защиты; не выключать излучение, чтобы не давать противнику информацию о подавлении РЛС помехами и т. п.).