оценка эффективности устройств СДЦ РЛ С ОВНЦ по целевым показателям Эффективность любой радиотехнической системы характеризует ее способность выполнять определенный комплекс задач в заданных условиях. Количественной мерой эффективности, позволяющей оценивать качество системы при работе в различных ситуациях, сравнивать системы между собой и т.д., являются показатели качества системы.
Обоснованный выбор показателей качества имеет очень важное значение при исследовании и проектировании радиотехнических систем. В общем случае выбираемый показатель качества должен:
- отражать основное назначение системы и соответствовать цели исследования;
- быть количественным, чтобы сравнение систем было обоснованным;
- быть критичным по отношению к параметрам, определяющим его значение;
- допускать достаточно простую физическую трактовку и, по возможности, просто определяться;
- быть достаточно устойчивым, т.е. иметь малый разброс относительно среднего значения.
Основной задачей, стоящей перед радиолокационными станциями (РЛС) с селекцией движущихся целей (СДЦ), как известно, является обнаружение целей, в том числе и на фоне пассивных помех, определение координат и параметров их движения, а также сопровождение целей. Поэтому при анализе РЛС с СДЦ основными являются целевые показатели эффективности, учитывающие вероятность правильного обнаружения цели и точность определения координат объектов при определенной помеховой обстановке.
В режиме обзора наибольшее распространение получили характеристики обнаружения или рабочие характеристики приемника (РХП) РЛС с СДЦ, представляющие собой графические зависимости вероятности правильного обнаружения цели от отношения мощностей сигналов цели и помех при заданных вероятностях ложных тревог.
РХП дают достаточно полную оценку технической эффективности РЛС с СДЦ. Недостатком их является сложность определения и недостаточная критичность по отношению к техническим параметрам, оценивающим качество работы основных узлов станций.
Рассмотрим методику оценки эффективности РЛС с СДЦ на основе сравнительного анализа вероятности правильного обнаружения с учетом влияния кривизны Земли и затухания радиоволн в пространстве в условиях пассивных помех.
В основу методики положен учет изменения отношения сигнал/помеха при применении противником пассивных помех и его увеличение после включения в схему обработки схем защиты от пассивных помех.
Алгоритм методики включает в себя:
1) Расчет вероятности правильного обнаружения в беспомеховой обстановке по методике [1];
2) Определение отношения сигнал/помеха в условиях пассивных помех на основе рассчитанного энергетического спектра мощности помехи;
3) Расчет отношения сигнал/помеха при включении в схему обработки системы СДЦ;
4) Расчет вероятности правильного обнаружения в условиях помех с применением схем защиты.
Расчет вероятности правильного обнаружения в беспомеховой обстановке производится с учетом близости и сферичности Земли в зоне свободного пространства, а также в интерференционной и дифракционной области по формуле с учетом затухания радиоволн при распространении по формуле (1)
,
(1)
где – количество импульсов в принятой пачке;
– отношение сигнал/помеха на входе приемника РЛС с учетом множителя ослабления и ;
– порог обнаружения сигналов с учетом заданной вероятности ложной тревоги .
Порог обнаружения находится решением трансцендентного уравнения (2) или по приближенной формуле (3).
,
(2)
.
(3)
Множители ослабления и вводятся для учета влияния интерференции и дифракции на распространение радиоволн и рассчитываются по формулам (4) и (13) соответственно.
,
(4)
где – модуль коэффициента отражения от поверхности Земли;
– значение диаграммы направленности антенны в направлении падающего луча;
– значение диаграммы направленности по мощности в вертикальной плоскости в направлении прямого луча;
– геометрическая разность хода прямого и отраженного лучей.
Угол между прямым лучом и осью диаграммы направленности антенны рассчитывается по формуле (5)
,
(5)
где – угол наклона антенны в вертикальной плоскости;
– угол места цели;
Угол места цели с учетом кривизны Земли находится из выражения (6)
,
(6)
где – высота цели над поверхностью Земли;
– высота антенны над поверхностью Земли;
– эквивалентный радиус Земли с учетом рефракции радиоволн в атмосфере;
– дальность до цели по поверхности Земли.
,
(7)
где – наклонная дальность до цели.
Для определения разности хода лучей необходимо знать расстояние от РЛС до точки отражения, получаемое из формулы (7)
.
(8)
Величина находится решением кубического уравнения (9)
,
(9)
где ;
.
Разность хода лучей определяется из формулы (10)
.
(10)
Угол скольжения находится из выражения (11)
.
(11)
Модуль коэффициента отражения от взволнованной морской поверхности рассчитывается из выражения (12)
,
(12)
где – средняя высота морской волны;
– длина волны импульса, излученного РЛС.
С увеличение наклонной дальности угол скольжения уменьшается и после достижения критического значения расчеты нужно производить с учетом влияния дифракции на распространение радиоволн.
,
(13)
где – значение множителя ослабления на дальности радиогоризонта;
– приведенная дальность до цели,
– приведенная дальность радиогоризонта;
– дальность радиогоризонта.
– множитель, учитывающий кривизну Земли.
Для сантиметровых и миллиметровых волн зависит только от высотного параметра , который определяется по формуле (14)
.
(14)
где и – приведенные высоты антенны и цели,
,
(15)
,
(16)
.
(17)
Зависимость от аппроксимируется отрезками
.
(18)
Расчет отношения сигнал/помеха при включении в схему обработки устройства СДЦ производится с учетом коэффициента подавления помехи системы защиты по формуле
,
(19)
где – отношение сигнал/помеха при наличии мешающих отражений без применения схем защиты.
Для цифрового фильтра расчет коэффициента подавления помехи сводится к расчету отношения (20) [2]
.
(20)
где – энергетический спектр помехи;
– амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) цифрового фильтра.
Энергетический спектр помехи от облака дипольных отражателей (ДО) можно найти через преобразование Фурье корреляционной функции помехи:
.
Корреляционная функция помехи рассчитывается как произведение корреляционных функций, учитывающих влияние отдельных факторов, оказывающих воздействие на облако ДО: [3]
(21)
где – интервал корреляции;
– корреляционная функция, учитывающая разлет элементарных отражателей в облаке;
– корреляционная функция, учитывающая вращение антенны РЛС;
– корреляционная функция, учитывающая движение носителя РЛС.
Причем:
,
(22)
где – длина волны сигнала РЛС;
– среднеквадратическое отклонение (СКО) разлета элементов в облаке.
,
(23)
где – радиальная скорость вращения антенны;
– ширина диаграммы направленности антенны на уровне 0,5;
– величина доплеровского сдвига.
,
(24)
,
(25)
где – угол между курсом носителя и направлением на объект наблюдения;
– скорость носителя РЛС.
В общем случае нормированная корреляционная функция, учитывающая разлет элементарных отражателей в облаке, вращение антенны и движение носителя РЛС, имеет график, представленный на рис. ............
