В книге рассматриваются принципы радиолокации, методы измерения координат и обзора пространства, а также обобщенные блок-схемы построения РЛС для трех видов наблюдателей: оператора, вычислительного устройства непрерывного действия и цифровой вычислительной машины. Приводятся характеристики радиолокационных сигналов с учетом статистических закономерностей, имеющих место при отражении радиоволн, их распространении и наложении шумов на сигнал.
Описываются методы построения оптимальных и близких к оптимальным приемных устройств, учитывающих статистические, пространственные и частотно-временные характеристики как самого сигнала, так и помех.
Производится оценка предельных возможностей РЛС при обнаружении и измерении координат целей. Дается статистическая оценка положения цели или ее траектории на основе данных радиолокационных измерений.
В заключение производится описание способов борьбы с помехами различного вида, а также принципов работы систем пассивной радиолокации.
Весь фактический и цифровой материал взят из открытой отечественной и иностранной литературы.
Плодотворное использование методов теории информации и математической статистики привело в последние годы к формированию стройной теории радиолокационного наблюдения. Эта теория позволяет оценить потенциальные возможности радиолокационных систем и определить целесообразные пути их развития. Быстрому прогрессу радиолокации способствовало также интенсивное развитие ряда направлений современной радиоэлектроники и использование в радиолокационных системах элементов автоматики и цифровых вычислительных машин.
Все эти обстоятельства потребовали существенного изменения: программы курса «Основы радиолокации», изучаемого в целом ряде втузов страны, и соответствующей переработки учебных пособий.
Настоящий учебник является результатом многолетнего опыта чтения лекций авторами по курсу радиолокации и их работы над изданием ряда учебников и учебных пособий. Авторы поставили своей целью осветить в доступной для студентов втузов форме современные представления о теории приема радиолокационных сигналов, о принципах построения автоматизированных и неавтоматизированных радиолокационных систем, а также об оценке положения цели или ее траектории по данным радиолокационного наблюдения. Ввиду того, что часть читателей имеет знакомство с радиолокацией на основе старых представлений, материал книги построен так, чтобы можно было увязать их с новыми представлениями о процедуре обработки радиолокационных сигналов.
Гл. 1, 3 и 4 написаны В. Е. Дулевичем; гл. 2, 5, 6 (кроме § ё.8), 7 (кроме § 7.9, 7,10, 7Л'1, 7ЛЗ и 7.14), 8 (кроме § 8.1, 8.7, 8.8 и 8.10) ??писаны А. А. Коростелевым; § 6.8, 7.13, 7.14, 8,1 и 8.10 — ю- А. Мельником; гл. Ы и § >7.9, 7.10, 7Л1, 8.7 и 8.8 — Н. И. Бурени-Hbl*i; гл. 9 и 10 —А. В. Петровым; гл. 12 —А. А. Веретягиным; ^•13 — Н. Г. Бандурко; § 2.9 написан совместно В. Е. Дулевичем, ^- И. Бурениным и А. А. Коростелевым.
о процессе работы над рукописью авторы неизменно пользо-^лись ценными советами и пожеланиями Е. К. Аухимовича, • И. Клюева, Н. Ф. Клюева, Н. М. Седякина, Л. А. Сереброва„
ОГЛАВЛЕНИЕ
Глава 1. Общие сведения о радиолокационных устройствах и методах
радиолокационного наблюдения............. 5
§ 1.1. Радиолокация и области ее применения...... 5
§ 1.2. Передача информации в радиолокационном канале и методы
определения местоположения объектов...... 9
§ 1.3. Тактико-технические характеристики радиолокационных станций 17
Глава 2. Методы обзора пространства и измерения координат ... 21
§ 2.1. Принципы и методы измерения дальности и радиальной скорости .,............... 21
1. Фазовый метод............ 22
2. Метод манипуляции........... 26
3. Импульсный метод........... 27
4. Частотный метод............ 31
§ 2.2. Принципы и методы намерения угловых координат и угловых скоростей ........ ....... 34
1. Фазовый метод........., . 35
2. Амплитудный метод........'... 40
3. Радиолокационные системы пеленгации...... ,45
§ 2.3. Классификация (методов обзора........ 50
§ 2.4. Дальномерные радиолокационные станции...... 53
§ 2.5. Радиолокационные станции панорамного обзора ....... 55
1. Требования к форме диаграммы направленности . '. . 57
2. Временные соотношения лри круговом обзоре ... 60 § 2.6. Радиолокационные станции растрового обзора пространства
с механическим сканированием......... 62
§ 2.7. Радиолокационные станции с электрическим сканированием 67
§ 2.8. Многолучевые системы мгновенного и смешанного обзора . 70
§ 2.9. Блок-схемы построения типовых радиолокационных станций 76
1. Радиолокационная станция с электронно-лучевым индикаторам . . ............... 78
2. Радиолокационная станция с автоматическим сопровождением цели.............. 81
3. Радиолокационная станция с цифровым съемом данных . 86 Глава 3. Радиолокационные цели и характеристики отраженных сигналов 94
§ 3.1. Общие сведения о радиолокационных целях ...... 94
§ 3.2. Эффективная площадь рассеяния цели (ЭПР) .... 96
§ 3.3. Линейный вибратор............ . .. 98
§ 3.4. Металлическая пластинка.......... 100
§ 3.5. Металлический и диэлектрический шары...... 101
§ 3.6. Искусственные отражатели.......... 1Г>г:;
§ 3.7. Плотность распределения амплитуд сигналов флюктуирующих целей ......
100 101 105
109
727
§ 3.8. Распределения мощности сигнала и эффективной площади
рассеяния цели............. 115
§ 3.9. Функция автокорреляции и спектр флюктуации отраженных
сигналов............... 118
§ 3.10. Сложные и групповые цели......... .124
§ 3.11. Объемно-распределенные цели......... 129
§ 3.12. Поверхностно-распределенные цели....... 134
Глава 4. Дальность радиолокационного наблюдения...... 138
§ 4.1. Дальность радиолокационного наблюдения в свободном пространстве............... 138
§ 4.2. Дальность радиолокационного наблюдения при активном
ответе................... 145
§ 4.3. Влияние отражения электромагнитных волн от поверхности
земли на дальность радиолокационного наблюдения . . . 146
1. Некоторые особенности отражения электромагнитных волн
от поверхности земли........... 146
2. Уточнение уравнения дальности радиолокационного наблюдения с учетом отражения электромагнитных волн от поверхности земли............ 149
3. Дальность обнаружения низколетящих целей . . . . 157 § 4.4. Влияние кривизны земной поверхности на дальность радиолокационного наблюдения........... 158
§ 4.5. Влияние атмосферной рефракции на дальность радиолокационного наблюдения............. 160
§ 4.6. Влияние затухания электромагнитных волн в атмосфере на
дальность радиолокационного наблюдения...... 165
1. Затухание электромагнитных волн в атмосфере .... 165 . 2. Уточнение уравнения дальности радиолокационного наблюдения с учетам затухания электромагнитных волн ... 171 § 4.7. Диаграмма видимости радиолокационной станции . . . 174
Глава 5. Статистическая оценка наблюдаемости радиолокационных сигналов 176
§ 5.1. Прием радиолокационных сигналов как статистическая задача 176 § 5.2. Взаимодействие высокочастотного сигнала с шумами . . . 179 § 5.3. Вероятностная оценка результатов наблюдения и расчет коэффициента различимости........... 185
§ 5.4. Влияние интегрирования на наблюдаемость радиолокационных сигналов.............. 193
§ 5.5. Эффективная ширина антенного луча....... 1"°
§ 5.6. Шаг развертывания............ 19"
§ 5.7. Влияние скорости обзора на наблюдаемость радиолокационных
сигналов.............. 201
Глава 6. Оптимальный прием и обнаружение радиолокационных сигналов 205
§ 6.1. Энтропия и информация....... ... 205
§ 6.2. Функции правдоподобия и достаточный приемник .... 209 § 6.3. Отношение правдоподобия и оптимальный приемник обнаружения ................ Йо
§ 6.4. Синтез оптимального .приемника....... -^
1. Корреляционный прием........... rfe.
2. Оптимальная фильтрация.......... 2^о
§ 6.5. Особенности приема высокочастотных сигналов .... 2*э
1. Когерентный прием.......... . . ... 2<з/
728
2. Некогерентный прием........... 242
3. Требование к фор.ме сигнала при обнаружении ... 246 § 6,6. Интегрирующие свойства оконечных устройств РЛС . . . 247
- 1. Накопительные интеграторы......... 247
2. Интегрирующие фильтры......'.... 250
3. Интегрирование сигналов селектированной цели . . . 254
4. Интеграторы дискретного действия....... 255
§ 6.7. Эффективность автоматизированных устройств обнаружения 257
1. Эффективность аналоговых интеграторов . . . . . 257
2. Эффективность интеграторов дискретного действия . . 260 § 6.8. Особенности обнаружения радиолокационных сигналов при
использовании индикаторных устройств...... 266
1. Интегрирующие свойства индикаторов . . ... . . 266
2. Влияние физиологических факторов....... 273
3. Влияние условий -наблюдения........ 275
"лава 7. Разрешающая способность, точность и однозначность отсчета
при измерении дальности и скорости......... 278
§ 7.1. Ошибки измерения дальности......... 278
§ 7.2. Оптимальный приемник измерения дальности ..... 281 § 7.3. Потенциальная точность измерения дальности .... 286 § 7.4. Выбор оптимальной формы сигнала для измерения дальности 290 § 7.5. Точность измерения радиальной скорости и угловых скоростей 295 § 7.6. Измерение дальности и радиальной скорости движущихся целей. Принцип неопределенности в радиолокации .... 298 § 7.7. Применение сигналов сложной формы. Сжатие импульсов . 307
1. Частотно-модулированные импульсы ...... 308
2. Шумоподобные сигналы.......... 314
§ 7.8. Решающие устройства оптимального приемника измерения
дальности............... 318
§ 7.9. Автоматическое сопровождение целей по дальности . . . 323
1. Принцип автоматического сопровождения целей по дальности в импульсных РЛС.......... 323
2. Автоматическое сопровождение ио дальности в РЛС с частотной модуляцией........... 326
3. Элементы импульсных систем автосапровождения по дальности ............... 328
§ 7ЛО. Динамические свойства и точность импульсных систем автосопровождения по дальности (АСД|)........ 338
1. Системы АСД с одним интегратором...... 338
2. Системы АСД с двумя интеграторами ...... 343
3. Точность систем АСД при воздействии случайных помех . 348 § 7.11. Системы автоматического сопровождения цели по скорости 351
1. Частотно-следящий фильтр......... 352
2. Синхронно-фазовый следящий фильтр...... 353
§ 7.12. Считывание дальности и радиальной скорости двоичным кодом 354 § 7.13. Измерение дальности при использовании индикаторных
устройств............... 364
1. Точность измерения дальности........ 364
2. Разрешающая способность......... 376
3. Влияние разрешающей способности зрения .... 381 § 7.14. Ошибки измерения дальности и скорости, связанные с условиями распространения радиоволн ....... 383
1. Регулярные неоднородности атмосферы...... 383
2. Искривление радиолуча........., 385
3. Влияние атмосферы на скорость распространения радиоволн ........... .... 386
4. Искажение формы сигнала в ионосфере..... 388
729
5. Систематическая ошибка измерения дальности . . . 390
6. Систематическая ошибка измерения скорости .... 392
7. Влияние случайных неоднородностей атмосферы . . . 393
Глава 8. Разрешающая способность, точность и однозначность отсчета •
при измерении угловых координат......... 397
§ 8.1. Влияние условий распространения радиоволн и размеров цели
на точность измерения угловых координат..... 398
1. Влияние атмосферы........... 398
2. Влияние конечных размеров цели....... 404
3. Влияние земли............. 411
§ 8.2. Потенциальная точность измерения угловых координат . . 420 § 8.3. Сжатие диаграммы направленности в когерентных РЛС боко-
вого обзора земной поверхности........ 426
§ 8.4. Измерение угловых координат .методом анализа огибающей . 429 § 8.5. Оптимальные параметры систем пеленгации, работающих по
методу сравнения ............. 440
§ 8.6. Принципы построения моноимпульсных РЛС, реализующих потенциальные возможности пеленгации . . . . . . . 446
§ 8.7. Автоматическое сопровождение целей по направлению . . 455
1. Принцип автоматического сопровождения цели по направлению в РЛС с коническим вращением антенного луча . 456
2. Моноимпульсные системы автоматического1 сопровождения
цели................ 461
§ 8.8. Точность радиолокационных систем автоматического сопровождения цели по направлению.......... 466
1. Влияние внутренних шумов приемного устройства . . . 471
2. Влияние флюктуации амплитуды отраженного сигнала . 475
3. Влияние флюктуации угла прихода отраженного сигнала . 479
4. Суммарная ошибка системы автосопровождения . . . 480 § 8.9. Считывание угловых координат двоичным кодом . . . . 481
1. Преобразование угла поворота в число двоичного кода . 481
2. Преобразование напряжения в число двоичного кода . . 490 § 8.10. Измерение угловых координат при использовании индикаторных устройств.............. 493
1. Точность измерения угловых координат..... 493
2. Разрешающая способность по направлению..... 499
Глава 9. Определение места цели по результатам измерений ее координат 502
§ 9.1. Определение положения цели при отсутствии ошибок измерения исходных геометрических величин....... 502
§ 9.2. Линейные ошибки на плоскости и в пространстве .... 505
§ 9.3. Точность определения положения цели на плоскости . . . 510
§ 9.4. Точность определения положения цели в пространстве . . 520
1. Линейные погрешности местоолределения..... 520
2. Эллипсоид ошибок............ 523
3. Определение ориентации главных осей эллипсоида рассеяния и средних квадратических отклонений в направлении этих
осей................ 524
4. Последовательность расчета при определении главных осей эллипсоида рассеяния........... 527
5. Ошибка местоопределения в пространстве..... 530
6. Ошибки местоопределения в пространстве при использовании различных методов.......... 531
730
Глава 10. Определение траекторий целей при помощи радиолокационных
средств................. 534
§ 10.1. Особенности определения траекторий различных целей . . 534 § 10.2. Использование радиолокационных измерений для отыскания
параметров траектории ...... ..... 538
§ 10.3. Основные геометрические соотношения эллиптической траектории ................ 544
1. Параметры плоскости траектории....... 546
2. Определение параметров эллипса....... 548
3. Дальность полета балластической ракеты..... 550
§ 10.4. Точность определения параметров траекторий баллистических
ракет и искусственных спутников Земли...... 550
1. Приближенный метод расчета параметров траектории . . 551
2. Оценка точности определения параметров траектории , 554
3. Способы задания исходных данных ...... 558
4. Порядок выполнения расчета........ 562
§ 10.5. Погрешности прогнозирования точки падения баллистической
ракеты............... 565
§ 10.6. Влияние условий наблюдения на точность прогнозирования . 569
Глава 11. Активные помехи и методы борьбы с ними..... 574
§ 11.1. Помехи радиолокационным станциям....... 574
1. Естественные активные помехи ,....... 575
2. Активные умышленные помехи........ 578
§ 11.2. Дальность радиолокационного наблюдения при воздействии
активных шумовых помех.......... 580
§ 11.3. Методы защиты от активных помех....... 583
1. Оптимальная фильтрация ......... 583
2. Селекция радиолокационных сигналов . ... . . . 588
3. Регулировки усиления как средство борьбы с помехами 594
Глава 12. Методы защиты радиолокационных станций от пассивных помех 606
§ 12.1. Назначение системы защиты РЛС от пассивных помех . 606 § 12.2. Статистические свойства пассивных помех и полезных сигналов . 608 § 12.3. Оптимальное обнаружение радиолокационных сигналов на
фоне пассивных помех.........., 618
1. Оптимальное обнаружение сигналов с известными параметрами .............. 620
2. Оптимальное обнаружение сигналов с неизвестной начальной фазой.............. 628
3. Оптимальное обнаружение сигналов с неизвестными начальной фазой и допплеровским смещением частоты . . . 635
§ 12.4. Физические основы допплеровских методов селекции сигналов движущихся целей (СДЦ).......• . 637
1. Когерентно-импульсные системы СДЦ с внутренней когерентностью ......... ....
Цена: 300руб.
