- •Теория и техника радиолокации и радионавигации
- •Глава 1. Основы радиоэлектронных технологий 6
- •Глава 2. Основы теории обнаружения и различения сигналов 15
- •Введение
- •Глава 1. Основы радиоэлектронных технологий
- •1.1. Общая модель радиотехнической системы
- •1.2. Поля, сигналы, помехи, предмет статистической теории ртс
- •1.3. Представление сигналов и помех
- •1.4. Нормальный случайный процесс, белый шум
- •Выводы по главе:
- •Вопрос 3. Что представляет собой обратная корреляционная функция белого гауссовского шума и как классифицируются реализации последнего по «вероятности»?
- •Глава 2. Основы теории обнаружения и различения сигналов
- •2.1. Содержание и классификация задач обнаружения и различения сигналов
- •2.2. Различение детерминированных сигналов
- •2.2.1. Статистические критерии различения детерминированных сигналов.
- •2.2.2. Правила оптимального различения и обнаружения.
- •2.3. Различение сигналов со случайными параметрами
- •2.4. Функция и отношение правдоподобия при различении сигналов на фоне аддитивного нормального шума
- •Выводы по главе:
- •Глава 3. Алгоритмы и устройства оптимального обнаружения и различения сигналов
- •3.1. Обнаружение детерминированного сигнала
- •3.2. Обнаружение сигнала со случайной начальной фазой
- •3.3. Обнаружение сигнала со случайными амплитудой и начальной фазой
- •3.4. Обнаружение пакетов импульсов
- •3.5. Обнаружение случайных сигналов
- •3.6. Структуры и показатели различителей детерминированных сигналов
- •Выводы по главе:
- •Глава 4. Основы теории измерения параметров сигналов радиотехнических систем
- •4.1. Содержание и классификация задач измерения параметров сигналов
- •4.2. Байесовские оценки случайных параметров сигналов
- •4.3. Критерии оценки неслучайных параметров сигналов и граница Крамера-Рао
- •4.4. Оценки по максимуму правдоподобия
- •4.5. Вычисление дисперсий оценок и функции неопределенности
- •4.6. Элементы теории фильтрации параметров сигналов
- •Выводы по главе:
- •Глава 5. Разрешение сигналов
- •5.1. Понятия разрешающей спососбности
- •5.2. Функция неопределенности в теории разрешения
- •5.3. Разрешение по времени запаздывания. Простые и сложные сигналы
- •5.4. Виды сложных сигналов
- •5.5. Разрешение по времени запаздывания и частоте.
- •Выводы по главе:
- •Вопрос 1. Дайте определение функции неопределенности.
- •Вопрос 2. Приведите классификацию сигналов.
- •Вопрос 3. Приведите вид кнопочной фн.
- •Глава 6. Основные принципы построения рАдиолокационных и радионавигационных систем
- •6.1. Основные понятия и определения
- •6.2. Радиотехнические методы измерения координат и их производных
- •6.3. Классификация радиолокационных и радионавигационных систем, их тактические и технические характеристики
- •6.3.1.Радиолокационные станции классифицируют по следующим признакам:
- •6.3.2. Радионавигационные системы классифицируются по следующим признакам
- •6.3.3. Основные тактические характеристики
- •6.3.4. Основные технические характеристики
- •6.4. Построение и основные характеристики рлс кругового обзора
- •Выводы по главе:
- •Глава 7. Физические основы радиолокационного обнаружения объектов
- •7.1. Радиолокационные цели и формирование отраженных сигналов
- •7.2. Эффективная площадь рассеяния простейших объектов
- •7.3. Эффективная площадь рассеяния объектов
- •Выводы по главе:
- •Глава 8. Дальность действия радиосистем
- •8.1. Дальность действия радиолиний
- •8.2. Обобщенное уравнение дальности радиолокационного наблюдения в свободном пространстве
- •8.3. Погрешности измерения радионавигационного параметра
- •8.4. Поиск сигналов по угловым координатам, дальности и скорости
- •Выводы по главе:
- •Глава 9. Методы измерения параметров
- •9.1. Методы измерения рассстояния
- •9.2. Методы измерения скорости
- •9.3. Методы измерения угловых координат
- •9.4. Точность и разрешающая способность радиосистем при пространственно-временной обработке
- •Выводы по главе:
- •Вопрос 1. В чем заключается корреляционный метод измерения путевой скорости и угла сноса?
- •Вопрос 2. Сравните преимущества и недостатки дисс с непрерывным и импульсным излучением
- •Вопрос 3. С какой целью объединяют отдельные навигационные измерители в единый навигационный комплекс?
- •Глава 10 . Методы защиты от радиопомех
- •10.1. Методы защиты от пассивных помех
- •10.2. Методы защиты от активных радиопомех
- •Выводы по главе:
- •Глава 11. Навигационные комплексы самолетов и судов
- •Глава 12. Основные типы современных и перспективных радиолокационных средств
- •12.1. Комплекс разведки и управления "зоопарк-1"
- •Основные тактико-технические характеристики
- •12.2. Проблемы совершенствования рлс
- •12.2. Разработка рлс перспективного истребителя
- •12.3. Разработка рлс со сверхширокополосными сигналами
- •Выводы по главе:
- •Вопрос 1. Что такое антенные решетки и каковы их преимущества?
- •Вопрос 2. Какие сигналы используются в современных радарах?
- •Вопрос 3. Перечислите состав рлс.
- •Глава 13 . Основные типы современных и перспективных радионавигационных средств
- •13.1. Применение радионавигационных систем
- •13.2. Требования к радионавигационному обеспечению
- •Выводы по главе
- •Вопрос 1. Приведите характеристику спутниковых рнс.
- •Вопрос 2. Перечислите задачи радионавигационного обеспечения
- •Вопрос 3. Каковы основные направления развития рнс в рф?
- •Заключение
- •Перечень тем контрольных работ
- •Перечень вопросов для итогового контроля
- •Основные определения
- •Список литературы
Выводы по главе:
1. Таким образом, надлежащим выбором девиации Wf (ширины спектра) и длительности Тс можно добиться высокой разрешающей способности по времени запаздывания (при нулевой взаимной частотной расстройке интерферирующих сигналов) или по частоте (интерферирующие копии полностью совмещены по времени).
2. Сигналы с большими базами в отличие от упомянутых ранее простых (имеющих τк одного порядка с Тс, а следовательно, ∆fс одного порядка с 1/Tс) называют сложными (широкополосными либо шумоподобными).
Вопросы для самоконтроля:
Вопрос 1. Дайте определение функции неопределенности.
Вопрос 2. Приведите классификацию сигналов.
Вопрос 3. Приведите вид кнопочной фн.
Методические рекомендации.
Изучив материал главы, ответьте на вопросы.
При возникновении трудностей обратитесь к материалам для закрепления знаний в конце пособия.
Для углубленного изучения воспользуйтесь литературой:
основной: 1 – 6; дополнительной: 7 – 12 и повторите основные определения, приведенные в конце пособия.
Глава 6. Основные принципы построения рАдиолокационных и радионавигационных систем
6.1. Основные понятия и определения
Радиолокацией называют область науки и техники, объединяющую методы и средства обнаружения, измерения координат и параметров движения, а также определения свойств и характеристик различных объектов (радиолокационных целей), основанных на использовании радиоволн, излучаемых, ретранслируемых либо отражаемых (рассеиваемых) этими объектами. Процесс обнаружения объектов, измерения их координат и параметров движения называют радиолокационным наблюдением (иногда радиолокацией цели), а используемые для этого системы - радиолокационными станциями (РЛС) или радиолокаторами, радарами.
Радионавигация - область науки и техники, охватывающая радиотехнические методы и средства вождения кораблей, летательных и космических аппаратов, а также других движущихся объектов.
Таким образом, радиолокация и радионавигация тесно связаны общностью решаемой ими задач определения координат параметров движения объекта. Во многих случаях РЛС применяют для решения чисто радионавигационных задач.
Радиоуправление - отрасль техники, включающая радиотехнические методы и средства автоматического управления объектами. Совокупность технических средств для такого управления называют системой радиоуправления. В радиоуправлении используют как радиолокационные, так и навигационные системы.
В зависимости от природы возникновения электромагнитных волн, достигающих антенны РЛС и доставляющих информацию об объекте радиолокационного наблюдения, различают активную, полуактивную, активную с активным ответом и пассивную радиолокацию.
При активной радиолокации сигнал, принимаемый приемником РЛС, создается в результате отражения (рассеяния) объектом электромагнитных колебаний, излучаемых антенной РЛС и облучающих объект. Сигнал, излучаемый антенной РЛС, называют прямым или зондирующим, а принимаемый приемной антенной РЛС — отраженным или радиолокационным. Таким образом, при активной радиолокации применяют передатчик в составе РЛС и работают с отраженным (рассеянным) сигналом.
При полуактивной радиолокации носителем информации также является сигнал, отраженный объектом, но источник облучающих объект радиоволн вынесен относительно приемника РЛС и может действовать независимо от него. Передающее устройство, облучающее цель, может быть расположено, например, на земле или корабле, а приемное, использующее отраженный сигнал,- на ракете, направленной на цель. Возможность обнаружения объектов, не являющихся источниками радиоизлучения, - достоинство активного и полуактивного методов радиолокации.
При активной радиолокации с активным ответом применяют сигнал, ретранслируемый (переизлучаемый) специальным приемопередатчиком (ответчиком), установленным на объекте. Приемник ответчика принимает сигнал РЛС, который вызывает генерирование и излучение ответного сигнала. Ответный сигнал может иметь мощность значительно большую, чем отраженный, поэтому применение активного ответа позволяет существенно повысить дальность действия и помехозащищенность системы. Кроме того, ответный сигнал может быть использован для передачи дополнительной информации с объекта (например, бортового номера самолета, его высоты и др.). С помощью ответчика решается и задача опознавания объекта, т. е. отличия «своих» самолетов или кораблей от «чужих». Принцип активного ответа широко применяется в радионавигации и радиоуправлении, например в радиосистемах ближней навигации (РСБН) и системах управления воздушным движением (УВД).
В пассивной радиолокации сигналом, принимаемым РЛС, является естественное излучение объектов в радиодиапазоне преимущественно теплового происхождения, поэтому пассивную радиолокацию называют также радио-теплолокацией. Таким образом, в этом случае, так же как и в активной радиолокации, для обнаружения объектов и определения их координат применяют радиосигнал. Однако природа сигнала при этом иная - зондирование (облучение) объекта отсутствует, и поэтому одна РЛС может определить лишь направление (пеленг) на объект, т. е. осуществить радиопеленгование последнего. Поэтому пассивная радиолокация тесно связана с радиопеленгацией - отраслью радионавигации, основанной на использовании методов и средств определения направления на объекты, имеющие источники радиоизлучения.
Таким образом, основой радиолокационного обнаружения, определения координат и их производных, а возможно, и некоторых других характеристик (размеров, формы, физических свойств) объектов является радиосигнал, отраженный, переизлученный или излученный объектами наблюдения. В активной радиолокации источник электромагнитных колебаний - передающее устройство РЛС. Но электромагнитные колебания зондирующего сигнала становятся носителем информации об объекте, т. е. радиолокационным сигналом, лишь после их отражения (рассеяния) объектом наблюдения. Однако от вида и параметров зондирующего сигнала (энергии, несущей частоты, длительности и ширины спектра) зависят основные характеристики РЛС: дальность действия, точность определения координат и скорости объектов, разрешающая способность, т. е. тот объем информации, который может быть получен при обработке радиолокационного сигнала. В общем случае напряжение модулированного сигнала можно записать в комплексной форме:
, (6.1)
где S(t) - законы амплитудной и Ф(t) = [2πf0t + φ (t)+ φ0] - фазовой модуляции, φ (t) – угловой модуляции. Под зондирующим обычно понимают сигнал, излучаемый антенной, поэтому его модуляция оказывается связанной также с параметрами антенной системы и ее движением. Так, при повороте оси диаграммы направленности антенны (ДНА) относительно направления на объект амплитуда сигнала изменяется, т. е. появляется дополнительная амплитудная модуляция, параметры которой зависят от ширины и формы ДНА, а также скорости ее поворота. Антенная система определяет также поляризацию зондирующего сигнала. В современных РЛС применяют линейную и круговую поляризацию. Если отражающий объект попадает в зону облучения РЛС (в пределы ширины ДНА), то создается отраженный сигнал, несущий информацию об объекте. Факт приема сигнала свидетельствует об обнаружении объекта, а амплитуда, фаза, частота, вид поляризации, время задержки относительно зондирующего сигнала и направление прихода сигнала к приемной антенне позволяют оценить координаты объекта, параметры его движения, а при наличии нескольких объектов - разделить их, выделить объект с требуемыми свойствами и т. д.