Контрольная работа: Оценка эффективности устройств СДЦ радиолокационных станций с ОВНЦ по целевым показателям
Название: Оценка эффективности устройств СДЦ радиолокационных станций с ОВНЦ по целевым показателям Раздел: Рефераты по коммуникации и связи Тип: контрольная работа | |
оценка эффективности устройств СДЦ РЛ С ОВНЦ по целевым показателямЭффективность 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) , 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). , . Множители ослабления и вводятся для учета влияния интерференции и дифракции на распространение радиоволн и рассчитываются по формулам (4) и (13) соответственно. , 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) , где – угол наклона антенны в вертикальной плоскости; – угол места цели; Угол места цели с учетом кривизны Земли находится из выражения (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) . Величина находится решением кубического уравнения (9) , где ; . Разность хода лучей определяется из формулы (10) . Угол скольжения находится из выражения (11) . Модуль коэффициента отражения от взволнованной морской поверхности рассчитывается из выражения (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. , 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) . 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] . 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] 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. , , (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. 1. Нормированная корреляционная функция помехи Отношение сигнал/помеха в условиях наличия мешающих отражений без применения схем защиты определяется как (27) где – эффективная площадь рассеивания (ЭПР) цели; – угол места цели; – ширина диаграммы направленности антенны РЛС в вертикальной плоскости; – множитель ослабления сигнала; – ЭПР части помехи, попавшая в разрешенный объем РЛС; – коэффициент усреднения; – множитель ослабления помехи. ЭПР части помехи, попавшая в разрешенный объем РЛС находится из формулы (29) , где – удельная ЭПР всего облака ДО; – объем помехи, попадающей в разрешенный объем РЛС; Удельная ЭПР облака ДО при не совпадении поляризации рассчитывается по формуле (30) или (31) – при совпадении поляризации. , , где – объемна плотность облака ДО. Объем помехи находится из выражения (32) с учетом ширины характеристики направленности антенны в вертикальной и горизонтальной плоскостях на уровне 0,5 ( и ) и дистанции до объекта . , где – длина помехи, попадающей в разрешенный объем РЛС; – площадь помехи, попадающей в разрешенный объем РЛС. Вследствие значительной протяженности облака ДО в вертикальной плоскости в структуре сигнала присутствует значительное количество интерференционных максимумов и минимумов. Поэтому для упрощения расчетов можно принять значение . Коэффициент можно принять равным коэффициенту затухания сигнала при обработке в РЛС . Коэффициент усреднения находится из формулы , (28) где – интеграл вероятности. Исходя из найденного значения отношения сигнал/помеха вероятность правильного обнаружения с учетом работы схем защиты находим по формуле (1), подставляя значение для соответствующих схем защиты. На рис. 2 приведены графики зависимости вероятности правильного обнаружения, рассчитанные по предложенной методике, в зависимости от дальности с учетом влияния кривизны Земли и затухания радиоволн при распространении в атмосфере при условии нахождении сигнала от цели и помехи одном разрешаемом объёме, где – вероятность обнаружения целей в беспомеховой обстановке, – вероятность обнаружения целей в условиях помех при включении в схему обработки адаптивных цифровых устройств СДЦ, и – вероятности обнаружения целей в условиях помех при применении схем однократного и двукратного череспериодного вычитания соответственно. Вероятность правильного обнаружения Применение представленной методики возможно при проведении расчетов по определению эффективности различных устройств селекции движущихся целей в радиолокационных станциях и комплексах освещения надводной и воздушной обстановки, навигационных РЛС и позволяет сравнивать эффективность устройств различных типов как на этапах разработки проектирования, так и в период эксплуатации. Списо к использованных источников радиолокационная станция селекция движущихся целей 1) Гребцов Г.М. Эффективность обнаружения целей корабельными РЛС, ВМОЛУА, 1988. 2) Бакулев П.А. Радиолокация движущихся целей. М.: Сов. радио, 1964. 3) Бакулев П.А., Степин В.М. Методы и устройства СДЦ. М.: Сов. радио, 1986. |