Диаграмма обратного вторичного излучения
В теории радиолокации под целями принято понимать любые объекты, сведения о которых получаются радиолокационными средствами.
Основными классификационными признаками при анализе РЛЦ являются:
а) место расположения объекта , по нему различают космические РЛЦ, воздушные РЛЦ, надводные РЛЦ, наземные РЛЦ;
б) размер объекта , по нему различают большие РЛЦ (ЭПР более 15 м2), средние РЛЦ (ЭПР от 1 до 15 м2), малые РЛЦ (ЭПР менее 1 м2);
в) характер отметки на экране индикатора , по нему различают сосредоточенные РЛЦ (наблюдаются в виде компактной отметки — точки, дуги и т.д.), распределенные РЛЦ (наблюдаются в виде протяженной отметки -например, отражения от земной или водной поверхности, дождя, снега, облаков и тому подобного);
Рис. Виды отметок на экране индикатора
г) скорость движения объекта (для доплеровских РЛС), по ней рассматривают: высокоскоростные цели (555-1000 м/с), цели со средними скоростями (200-550 м/с) и малоскоростные (менее 200 м/с);
д) высота нахождения цели (для космических и воздушных РЛЦ) по ней рассматривают цели: высотные (hц > 5000 м), средневысотные (hц = 1000 — 5000 м) и маловысотные (hц < 1000 м).;
е) количество отметок на индикаторе (одиночная или групповая РЛЦ).
РЛЦ, относящиеся к наступательным системам вооружения, предназначенным для боевого применения в воздушно-космическом пространстве, принято называть средствами воздушно-космического нападения (СВКН).
1) По боевому назначению СВКН подразделяются на:
— стратегические (глубина воздействия по противнику более 1000 км);
— оперативно-тактические (до 1000 км);
2) По способу полета СВКН подразделяются на:
— космические — системы, заранее размещенные в околоземном пространстве и используемые для решения военных задач (не являются целями для изучаемой ЗРС);
— баллистические представляющие собой беспилотные летательные аппараты с ракетным двигателем, осуществляющие полет по баллистической траектории — баллистические ракеты (БР);
— аэродинамические — предназначены для полетов в атмосфере, как правило, используют подъемную силу крыла (корпуса) или винта;
— аэростатические — летательные аппараты легче воздуха.
3) В зависимости от способа управления ими СВКН могут быть пилотируемыми и беспилотными.
Пилотируемые аэродинамические средства включают в себя самолеты и вертолеты.
В зависимости от назначения самолеты подразделяются на классы: бомбардировщики; истребители; штурмовики; разведывательные; радиоэлектронной борьбы; дальнего радиолокационного обнаружения (ДРЛО). Кроме этого существуют военно-транспортные самолеты, противолодочные самолеты, самолеты-заправщики; самолеты-ретрансляторы, воздушные командные пункты и ряд других.
Военные вертолеты также принято подразделять на несколько видов, основными из которых являются ударные, боевого обеспечения, транспортные и многоцелевые.
Беспилотные аэродинамические средства включают:
крылатые ракеты (КР) — реактивные управляемые ракеты, использующие подъемную силу крыльев;
беспилотные летательные аппараты (БЛА) — могут решать как ударные, так и разведывательные задачи;
управляемое реактивное оружие — управляемые ракеты (УР) и управляемые авиационные бомбы (УАБ);
неуправляемые средства воздушного нападения.
5.2.2. Эффективная поверхность рассеивания РЛЦ
Эффективная поверхность рассеивания (ЭПР) совместно с собственной диаграммой обратного вторичного излучения (ДОВИ) количественно характеризуют радиолокационную заметность цели.
Под ЭПР (рис. а, б) цели понимается площадь эквивалентного отражателя σц (в м2), размещенного в точке нахождения цели, который создает в точке стояния РЛС принятый сигнал такой же интенсивности Рпр, как и цель.
ЭПР и ДОВИ взаимосвязанные понятия. Очевидно, что для неизменного набора РЛС — цель ЭПР будет зависеть от угла зрения в соответствии с характером ДОВИ. Кроме того, отражающие свойства цели, не использующей технологию «СТЕЛС», определяются не абсолютными ее размерами L в метрах, а относительными L/λ, где λ длина волны. Поэтому для реальных целей σц задается диапазоном значений от минимума (провал ДОВИ) до максимума (пик ДОВИ), при этом указывается какому диапазону длин волн — сантиметровому, дециметровому или метровому соответствуют эти значения.
5.2.3. Диаграмма обратного вторичного излучения РЛЦ.
Собственная диаграмма обратного вторичного излучения (ДОВИ) совместно с эффективной поверхностью рассеивания (ЭПР) количественно характеризуют радиолокационную заметность цели.
Под ДОВИ понимается зависимость мощности принятого РЛС сигнала от угла зрения на цель.
Рис. Диаграмма обратного вторичного излучения цели.
5.2.4. Модели отраженных от цели сигналов
РЛЦ в пространстве исполняет роль зеркала, отражая ЗС. В этом случае, очевидно, что отраженный от цели сигнал полностью повторяет структуру ЗС, но приобретает набор случайных параметров, отличающих его от ЗС:
- время запаздывания;
- начальную фазу;
- доплеровскую добавку частоты;
- значение амплитуды.
Случайность этих параметров обусловлена заранее неизвестными (случайными) значениями координат и параметров цели: дальностью, радиальной скоростью и ЭПР.
При решении задач синтеза обнаружителей сигналов и измерителей координат целей, а также оценки характеристик обнаружения и измерения действуют поэтапно – от простого к сложному.
Наиболее простой моделью является модель отраженного от цели сигнала с полностью известными параметрами. Эта модель существенно упрощает расчетные задачи, но не соответствует реальному принятому сигналу.
Для приближения расчетных результатов к реальным используются модели отраженных от цели сигналов со случайной начальной фазой , со случайным временем запаздывания и т.д., а также различные их комбинации. Например, модель сигнала со случайными начальной фазой и амплитудой .
Таким образом, для решения любой практической задачи синтеза или анализа можно подобрать необходимую модель отраженного от цели сигнала.
Источник
Диаграмма обратного вторичного излучения
1.Вторичные отражения от объектов и фона.
Сигналы, обрабатываемые в приемном устройстве РЛС, можно разделить на три группы:
- Эхо- сигналы от объектов в виде узких выбросов (группы выбросов) большой амплитуды (рис.1,а).
- Эхо-сигналы средней амплитуды, обусловленные отражением от фона и имеющие характер шумового процесса (рис.1,б).
- Внутренний шум приемника (рис.1,в).
Рис.1 Сигналы на выходе приёмника РЛС.
В реальных условиях шум можно не учитывать. Обнаружение малоразмерных объектов определяется радиолокационной яркостью объекта и фона или радиолокационным контрастом.
Эта яркость объектов и фонов зависит от их способности отражать радиоволны. Для оценки отражающих свойств используется понятие эффективной поверхности рассеивания s [ м 2 ] (ЭПР).
ЭПР – это площадь такой поверхности, которая отражает весь падающий на нее поток мощности равномерно по всем направлениям и создает в точке приема такую же мощность, как и реальный объект.
Величина ЭПР зависит от материала поверхности объекта (проводимости), формы, геометрических размеров, поляризации, ракурсов (угла) облучения.
Зависимость ЭПР от ракурса облучения, имеет многолепестковый характер и называется диаграммой обратного вторичного излучения (ДОВИ) или диаграммой ЭПР (рис.2).
Рис.2 Диаграмма ЭРП сложного объекта в горизонтальной плоскости.
ЭПР тем больше, чем больше наводимые на поверхности объекта токи. Поэтому металлические объекты отражают лучше. Например, отражение от металла в 3-5 раз больше, чем от бетона. Для l =3 см отражение происходит в поверхностном слое 
.
В зависимости от фактуры поверхности отражение может быть зеркальным 
или рассеянным (диффузным) ( h н
l ). Зеркальные поверхности отражают в сторону РЛС, только в том случае, если они ориентированы на радиолокатор. Поверхность с рассеянным отражением при любом угле падения часть энергии отражает в сторону РЛС.
Поскольку ЭПР сильно зависит от ракурса, а он случаен, объекты характеризуют средним значением ЭПР 
, которая для объектов сложной формы находится опытным путем (табл.1).
Табл.1 Средние значения ЭПР типовых объектов.
0.5м 2 ; ЭПР рубки подводной лодки -1м 2 ; ЭПР самолета истребителя – 3-5м 2 ; ЭПР автомобиля 1-10м 2; танка -4м 2 .
Для объектов простой формы ЭПР получают расчетным путем (табл.2).
Табл.2 ЭПР объектов простой формы.
Эти объекты могут использоваться в качестве искусственных целей для маскировки реальных объектов или создания ложных.
Наиболее эффективны уголковые отражатели. Они имеют большую ЭПР при относительно малых размерах и малую зависимость s от направления облучения и используются при радиолокационной маскировке.
Эти свойства объясняются ходом лучей в уголке при отражении. При изменении угла падения в широких пределах отражения происходит почти строго в обратном направлении. Расчетная формула в общем случае для s max имеет вид:
,
КФГ –к оэффициент формы граней;
б) Характеристики радиолокационного отражения местности
При заданных параметрах РЛС и объектов характеристики отражения местности имеют определяющее значение для обнаружения и распознавания объектов.
Участки земной поверхности являются поверхностно распределёнными отражателями. На отражение влияют, как параметры РЛС ( l , R , d S , b , e , поляризация), так и параметры поверхности: проводимость верхнего слоя, диэлектрическая проницательность, шероховатость поверхности, неоднородность поверхностного слоя в глубину.
Степень шероховатости определяет зеркальный или диффузионный (рассеянный) характер отражения. С учетом угла падения критерий гладкости Релея имеет вид:
.
Диаграммы обратного рассеивания в зависимости от степени шероховатости угла падения показаны на рис.3.
Рис.3 Диаграммы обратного рассеивания в зависимости от степени шероховатости и угла падения.
Гладкая поверхность водоемов имеет зеркальный характер отражения и будет темной на изображении. Наоборот, поверхность суши с рельефом, травой, кустарником, лесом видна как светлая область в силу рассеянного характера отражения.
Условия различимости объекта на светящемся фоне определяются отношением 
. Здесь s ср = s о d S , где 
, или
[ м 2 ] , где t и [ мкс ] ; q о [ град ] — ширина ДНА в азимутальной плоскости; Н [ м ] ; e [ град ] ;
s о [ м 2 / м 2 ] — удельная ЭПР 1м 2 рассеивающей площади.
Удельную ЭПР естественных фонов получают опытным путем. Влияет на нее, главным образом, угол наблюдения e (рис.4).
Для РЛС СА 
.
Рис.4 Зависимость удельной ЭПР от угла наблюдения.
Ориентировочные значения s о при l =3см для различных поверхностей приведены в табл.3 и используются при расчётах.
Таблица 3 Удельная ЭПР типовых поверхностей.
2. Показатели видовой радиолокационной разведки.
Оценка возможностей видовой РЛР конкретного объекта включает два этапа:
1.Определение возможности добывания разведданных об объекте в заданных условиях;
2.Оценка качества этих данных.
Для оценки используются следующие показатели:
— вероятность обнаружения объекта;
— вероятность распознавания объект а( определения формы);
— дальность обнаружения объекта;
— СКО измерения размеров объекта.
Эти показатели зависят от радиолокационной видимости объектов.
Радиолокационная видимость объекта определяется радиолокационным контрастом, который зависит от соотношения мощностей отражений от объекта и фона.
, где Рш – мощность собственных шумов, Роб, Рср-мощности отражений от объекта и фона на входе приёмника РЛС
Мощность отраженного сигнала Р @ s . Если размеры объекта меньше размеров разрешаемой площадки d S , то ЭПР, участвующая в отражении мощности Роб слагается из ЭПР объекта s об и ЭПР, оставшейся разрешаемой площади s рп :
s рп= s об + s о( d S — So ), где So -площадь объекта (рис.5).
Рис.5 Пояснение к радиолокационному контрасту.
Мощности собственных шумов (пороговой чувствительности) можно поставить в соответствие некоторую пороговую ЭПР s пор . . Тогда выражение для контраста будет иметь вид:
K рл = ( s об + s о( d S — So ) — s о d S )/ ( s d S + s пор)= s об — s о So / s d S + s пор.
Из выражения следует, что радиолокационный контраст определяется: отражающими свойствами объекта и фона, параметрами РЛС, условиями разведки и является важным промежуточным показателем, определяющим все другие.
Реальные объекты имеют сложную конфигурацию, так что величина s об меняется в значительных пределах при изменении ракурса объекта и параметров РЛС (длины волны, поляризации). Максимальная отраженная мощность будет при тех ракурсах объекта, при которых радиоволна падает перпендикулярно на зеркально отражающий элемент объекта, например, крыло самолета, стену здания и т. д. Большой отраженный сигнал возникает также в том случае, когда конструкция объекта образует уголковый отражатель, направленный на РЛС (обрывистый берег реки, фермы мостов и т. д .( рис.6)).
Рис.6 К понятию радиолокационного контраста.
При расчете характеристик обнаружения объектов используются усредненные (по диапазону углов наблюдения) значения ЭПР. При этом вероятность обнаружения сильно зависит как от s об, так и от разрешающей способности РЛС (рис.7)
Рис.7 Характеристики вероятности обнаружения объектов.
На рис.7 показаны расчитанные характеристики вероятности обнаружения малоразмерных объектов в зависимости от разрешающей способности РЛС для различных значений s Ц при вероятности ложной тревоги РЛТ = 10 -4 .
Источник
