Радиолокация - обнаружение-распознавание объектов с помощью радиоволн, а также определение их местоположения и параметров движения в пространстве. Объекты радиолокации (ОЛ) называются ра-диолокационными целями или просто целями. В радиолокации обычно используются отраженные от цели сигналы или сигналы, излучаемые самой целью и радиоустройствами, установленными на ней.

Радиотехнические системы и устройства, решающие задачи радиолокации, называются радиолокагцюнньши системами (РЛС) и устройствами (РЛУ), радиолокационными станциями и реже радиолокаторами ипи радарами.

Радиолокационные системы относятся к классу радиотехнических систем извлечения информации об объектах из принимаемого радиосигнала. Таким образом, РЛС осуществляют поиск и обнаружение радиосигнала с последующим измерением его параметров, содержащих полезную информацию. В РЛС задачи обнаружения и определения местоположения цели решаются, как правило, без помощи аппаратуры объекта.

Определение местоположения ОЛ в РЛС требует измерения координат объекта (цели). В некоторых ситуациях необходимо также знание составляющих вектора скорости объекта (цели). Геометрические или механические величины, которые характеризуют положение и перемещение объекта или цели, называют локационными элементами (W).

Радиолокационные системы обычно используются в качестве датчиков информации в более сложных структурах - комплексах.

Комплексы - это совокупность функционально связанных датчиков, систем и устройств, предназначенная для решения конкретной тактической задачи, например, при управлении воздушным движением, обеспечении полета и посадки самолетов. В комплекс могут входить:

- информационные датчики (ИД), как радиоэлектронные, так и нерадиотехнические (например, инерциальные);

- вычислительная система (процессор) на базе одной или нескольких электронных вычислительных машин (ЭВМ) или на базе специализированных вычислителей, закрепленных за отдельными датчиками, в

которой обрабатывается и преобразуется информация ИД в сигналы для внешних систем, например, системы управления объектом;

- система связи и обмена информацией, состоящая из кабельных, оптоволоконных и других устройств связи между частями комплекса;

- система отображения информации (индикации) и управления комплексом, связывающая человека-оператора и комплекс;

- система контроля, предназначенная для исключения возможности использования неисправного комплекса.

Использование РЛС в качестве одной из частей комплекса требует системного подхода к выбору ее характеристик, что дает возможность в ряде случаев их снизить, например, по точности и надежности, а следовательно, уменьшить сложность и стоимость РЛС.

1.2. Физические основы радиолокации

Физической основой радиолокации является рассеяние радиоволн объектами, отличающимися своими электрическими характеристиками (электрической проницаемостью е, диэлектрической проницаемостью ц и электропроводностью ст) от соответствующих характеристик окружающей среды при их облучении.

Интенсивность рассеяния или отражения радиоволн (интенсивность вторичного поля) зависит от степени отличия электрических характеристик объекта и среды, от формы объекта, от соотношения его размеров / и длины волны А. и от поляризации радиоволн. Результирующее вторичное электромагнитное поле состоит из поля отражения, распространяющегося в сторону облучающего первичного поля, и теневого поля, распространяющегося за объект (в ту же сторону, что и первичное поле).

С помощью приемной антенны и приемного устройства можно принять часть рассеянного сигнала, преобразовать и усилить его для последующего обнаружения. Таким образом, простейшая РЛС может состоять из передатчика, формирующего и генерирующего радиосигналы, передающей антенны, излучающей эти радиосигналы, приемной антенны, принимающей отраженные сигналы, радиоприемника, усиливающего и преобразующего сигналы и. Рис. Принцип действия простейшей РЛС

наконец, выходного устройства, обнаруживающего отраженные сигналы (рис. 1.1).

Как правило, амплитуда (или мощность) принимаемого сигнала мала, а сам сигнал имеет случайный характер. Малая мощность сигнала объясняется большим расстоянием до объекта (цели) и поглощением энергии сигнала при его распространении. Кроме того на интенсивность отраженного сигнала существенно влияют размеры целей. Случайный характер сигнала является следствием флуктуации отраженного сигнала за счет: случайного перемещения элементов цели сложной формы при отражении радиоволн; многолучевого распространения радиоволн; хаотических изменений амплитуды сигнала при распространении и ряда других факторов. В результате принимаемый сигнал по виду, интенсивности и характеру изменения похож в приемном тракте на шумы и помехи. Поэтому первой и основной задачей РЛС является обнаружение полезного радиосигнала, т.е. вынесение решения о присутствии полезного сигнала в поступающей на вход приемного тракта смеси полезного сигнала с помехами, называемой входной реализацией. Эта статистическая задача решается входящим в РЛУ специальным устройством - обнаружителем, в котором стараются использовать алгоритм оптимального (наилучшего) обнаружения. Качество процесса обнаружения характеризуют вероятностью правильного обнаружения D, когда присутствующий во входной реализации сигнал обнаруживается, и вероятностью ложной тревоги F, когда за полезный сигнал принимается помеха, а сам сигнал отсутствует. Обнаружитель тем лучше, чем больше D и меньше F.

Большинство параметров принимаемого сигнала априори неизвестны, поэтому при обнаружении приходится осуществлять поиск нужного параметра радиосигнала, отличающего его от сопутствующих шумов и помех.

Построение РЛС на базе современных технологий обработки информации заключается в использовании в качестве антенн фазированной антенной решетки (ФАР), в качестве генератора пусковых импульсов синтезатора частоты - синхронизатора, в качестве выходного устройства - цифрового процессора. Передатчик в зависимости от того, какая антенна используется в РЛС, может быть реализован в модульном варианте и встроен в активную ФАР, либо

Синтюатор

1]вцессвр сигналов (Прм)

Рис. 1.2. Построение современной импульсной РЛС

В виде модулятора и однокаскадного или многокаскадного генератора радиочастоты для пассивной ФАР или зеркальной антенны. Таким образом, перспективная РЛС (рис. 1.2) состоит из ФАР, синтезатора-