ATв резултат на анализа на особеностите на работата и функционирането на корабния радар, въз основа на съответната експлоатационна документация и опит практическо приложениекорабен радар в реални условия, основните режими на работа трябва да бъдат:

В режим на готовност (Рума)- режим, при който корабният радар може да бъде в изключено или включено състояние, но неподготвен за използване на основните функции.

Режим на обучение на капитана на лодка (RPS)

Режимът на подготовка на оборудването на корабния радар за включване (RPA) -е провеждане на външен преглед.

Режимът на настройка и настройка на оборудването (РНА) -се състои в извършване на необходимите настройки и настройки, проверка на радара във включено състояние и проверка на правилното му функциониране при измерване на навигационни параметри.

Режим на готовност на корабния радар (RG) -режим, при който апаратурата на корабния радар и навигатора са подготвени да изпълняват функциите си, апаратурата е изправна и не е заета с измерване на навигационните параметри на засечени обекти.

Режим на радионавигационни дефиниции (RRNO)- състояние, което характеризира изпълнението на основните задачи - откриване на обект и измерване на параметрите на неговото движение.

Режим на навигационен анализ (РАНЕН)- режимът, в който се реализира броят наблюдения, необходими за получаване на надеждна оценка на измерения навигационен параметър.

Режим на вземане на решения (DPR)- тук се наблюдават потенциално опасни цели, както и се взема решение за промяна на курса и скоростта.

Режим на маневра (PM) -в този режим курсът на кораба и режимът на работа на двигателите му се променят.

Режим на подготовка за включване на оборудването (RPVA)

Режим на възстановяване на хардуера (RBA)

Режим на излагане на смущения (RWP) -режимът на работа на радара, при който функционирането му се влияе от смущения от изкуствен или естествен произход.

Въз основа на идентифицираните състояния (режими) на работа на корабния радар можем да изградим структурно-оперативен модел на работа под формата на следната графика на състояния и преходи (фиг. 1).

Структурно-функционален модел на работа на корабния радар.

Тъй като приемаме, че всички потоци, които прехвърлят системата от състояние в състояние, са най-прости, т.е. функциите на разпределение на времето, което системата прекарва в тях, са експоненциални, тогава са валидни следните отношения:

α 1 2 = л/ T 1 2 ,

където а 12 -

приложение,

T 12 - средното време между тези приложения;

Α 23 = л/ T 23 ,

където а 23 - интензивността на обучението на навигатора,

T 23 - средното време за подготовка на навигатора;

α 13 = л/ T 13 ,

където а 13 - интензивността на получаване на заявления за подготовка на радарната станция за

приложение,

T 13 - средното време между тези приложения;

α 1,11 =1/T 1,11

където а 1,11 -

T 13 - средното време между тези режими

α 34 =1/T 34 ,

където α 34 - интензивността на прехода на оборудването от режим на подготовка към режим на настройка и настройка,

T 34 - средното време между тези режими;

α 3,11 =1/T 3,11,

където α 3.11 е честотата на смущението в режим на подготовка на оборудването,

T 3 , 11 - средното време на възникване на такова смущение;

α 4,5 =1/T 4,5,

където α 45 е интензитетът на прекратяване на режима на настройка на оборудването в режим на готовност,

Т 45 - средното време за подготовка на оборудването за включване;

α 4,12 =1/T 4,12 ,

където α 4.12 е честотата на смущението в режима на настройка и настройка на оборудването,

T 4.12 - средното време между такива удари;

α 56 =1/T 56 ,

където α 56 е интензивността на прехода на оборудването от подготвителен режим към режим на радионавигационни определения;

T 56 - средно време на преход към режим;

α 59 =1/T 59 ,

където α 59 - интензивността на прехода на оборудването от режим на готовност към режим на маневра;

T 59 - средното време на прекратяване на режима на готовност с прехода към

маневрен режим;

α 5,11 =1/T 5;11

където α 5,11 - интензивността на прехода на оборудването от режим на готовност към режим на възстановяване;

T 5.11 - средно време между отказите в режим на готовност;

α 5,12 =1/T 5,12

където а 5,12 - интензитет между режима на готовност и режима на експозиция на оборудването;

T 5.12 - средното време между тези режими;

α 67 =1/T 67 ,

където α 67 - интензивността на анализа на навигационните параметри;

T 67 - средното време между анализите;

α 6,11 =1/T 6;11

където α 6,11 - честота на отказ на оборудването в режим на навигационни определения;

T 6.11 - средно време между отказите в режим в режим на навигационни определения;

α 6,12 =1/T 6,12

където а 6,12 - интензивността на смущенията в режима на радионавигационни определения;

T 6.12 - средното време на възникване на такова смущение;

α 78 =1/T 78 ,

където α 78 - интензивността на прехода на оборудването от режим на анализ към режим на решение;

T 78 - средното време на преход към режим на вземане на решение;

α 7,10 =1/T 7;10

където α 7,10 - интензивността на прехода към режима на подготовка за включване;

T 7.10 - средното време на преход към режима на подготовка на оборудването за включване;

α 8,9 =1/T 8,9

където α 8,9 - интензитет между режим на вземане на решение и режим на маневра;

T 8.9 - средното време между тези режими;

α 8,11 =1/T 8;11

където α 8,11 - степента на отказ на оборудването в режим на вземане на решение;

T 8.11 - средно време между отказите в режим на вземане на решение;

α 8,5 =1/T 8;5

където α 8,5 - интензивността на прехода на оборудването от режим на решение в режим на готовност;

T 8.5 - средното време между тези режими;

α 8,10 =1/T 8;10

където α 8,10 - интензивността на прехода към режима на подготовка за включване;

T 8.10 - средното време на преход към режима на подготовка на оборудването за включване;

α 9,10 =1/T 9;10

където α 9,10 - интензивността на прехода от маневрен режим към режим на подготовка за включване;

T 9.10 - средното време на преход към режима на подготовка на оборудването за включване;

α 9,5 =1/T 9;5

където α 9,5 - интензивността на прехода на оборудването от маневрен режим в режим на готовност;

T 9.5 - средното време между тези режими;

α 10,1 =1/T 10;1

където α 10,1 - интензивността на прехода от режим на подготовка към режим на готовност;

T 10.1 - средното време на преход към режим на готовност;

α 11,3 =1/T 11,3

където α 11,3 - интензивността на прехода на оборудването от режим на възстановяване към режим на подготовка на оборудването;

T 11.3 - средното време между тези режими;

α 12,4 =1/T 12;4

където α 12,4 - интензитетът на прекратяване на смущенията с прехода към режим на настройка и настройка на оборудването;

T 12.4 - средното време между тези режими;

α 12,5 =1/T 12;5

където α 12,5 - интензитетът на прекратяване на въздействието на смущението с прехода към режим на готовност;

T 12.5 - средното време за спиране на въздействието на смущението с прехода към режим на готовност;

α 12,6 =1/T 12;6

където α 12,6 - интензитетът на прекратяване на въздействието на смущението с прехода към режим на радионавигационни определения;

T 12.6 - средното време за спиране на въздействието на смущението при преход към режим на радионавигационни определения;

Използвайки данните от практическото приложение на радара и оперативната документация, ние задаваме времето на горните преходи за два радара: радар № 1 (най-добри стойности) и радар № 2 (най-лоши стойности), а също така намираме съответните интензитети . Всички данни за по-нагледно представяне са премахнати в таблици №1 и №2.

Маса 1

	Радар №1	Радар №2
T 1,2
T 2,3
T 3,4
T 3,11
T 4,5
T 4,12
T 5,6
T 5,9
T 5,12
T 5,11
T 6,7
T 6,12
T 6,11
T 7,8
T 7,10
T 8,9
T 8,11
T 8,10
T 8,5
T 9,10
T 9,5
T 10,1
T 11,3
T 12,4
T 12,5
T 12,6

Таблица номер 2

α i,j	Радар №1	Радар №2
α 1,2
α 2,3
α 3,4
α 3,11
α 4,5
α 4,12
α 5,6
α 5,9
α 5,12
α 5,11
α 6,7
α 6,12
α 6,11
α 7,8
α 7,10
α 8,9
α 8,11
α 8,10
α 8,5
α 9,10
α 9,5
α 10,1
α 11,3
α 12,4
α 12,5
α 12,6

Заключение:в тази част на курсовия проект е направен анализ на характеристиките на работата и функционирането на корабния радар, според получените резултати са идентифицирани основните режими на работа и е установено времето, прекарано във всеки режим. Въз основа на получените данни са изчислени следните съотношения: α аз , й =1/ T аз , й

По-рано вече разгледахме модели на радарни станции.

Днес искам да ви представя преглед на модела РЛС П-18 "Терек" (1RL131), в мащаб 1/72. Подобно на предишните, той се произвежда от украинската компания ZZ model. Комплектът е с каталожен номер 72003 и е опакован в малка мека картонена кутия със свалящ се капак.

Вътре има пластмасови части, части от смола, фотогравирани части и инструкции.

Базиран е на пластмасов модел на бордовия камион Ural от ICM , като по-голямата част е взета от него. Този модел вече е разглеждан многократно, всички недостатъци и методи за тяхното отстраняване бяха анализирани подробно и подробно, така че не виждам причина да се повтарям. Може само да се каже, че правилната кабина и колела са произведени от Танкоград.

Някои елементи на траверсата и подпорите на антената също са изработени от пластмаса. Но не ми хареса много тяхното качество, по-добре е да замените тези части с проводник с подходяща секция.

От смолата идва метален микробус на автомобил с антенно-мачтово устройство (AMU), странични опори, скоростна кутия за задвижване на антената.

Няма специални оплаквания за частите от смола, има малко светкавица, няма измествания или кухини.

Комплектът съдържа две фотоецвани платки, които съдържат основно елементи от радарната антена P-18.

Качеството на ецване не е задоволително, но си струва да се има предвид, че директорите на антената имат кръгло напречно сечение, но тук, поради разходите за технология, се получава квадратно напречно сечение.

По принцип можете да оставите тези възли както са, но можете да направите джиг и да запоите директорите от тел и различен диаметър. Самата мачта, истински радар P-18, е сглобена от ъгли с плоски усилващи елементи. Този момент е правилно предаден чрез фотоецване.

Инструкцията, по днешните стандарти, е много примитивна. Да, и при по-внимателно разглеждане някои етапи от сглобяването повдигат въпроси. Бих искал производителят да покаже по-подробно монтажа на такъв сложен комплект като радарната антена P-18.

За да премахна повечето въпроси относно материалната част, направих доста подробен фото прегледходя наоколо в Техническия музей на АвтоВАЗ в Толиати.

Също така си струва да добавим, че РЛС P-18 "Terek" (1RL131) се състои от две машини: контролна, с корпус K-375, и машина с AMU, която сега разглеждаме. Когато се работи по модел, това трябва да се има предвид и да се правят два автомобила наведнъж. Когато работите върху хардуерна машина, е необходимо да вземете предвид местоположението и размера на люковете върху тялото. За това трябва да намерите добри снимкии, ако е възможно, направете измервания на този продукт.

В заключение си струва да се отбележи, че този модел очевидно не е за начинаещи моделисти и за да получите приличен резултат, си струва да се запасите с време и търпение. Цената му в онлайн магазините е около 40$, което в крайна сметка не е малко при текущия курс на долара.

дипломна работа

2.1 Математически модел на радарната среда

Радарната обстановка се характеризира с местоположението и характера на радиолокационните обекти (цели) в зоната на радиолокационно покритие, както и с условията околен святвлияещи върху разпространението на радарните сигнали.

При разпространение на радиовълни трябва да се вземе предвид явлението вълнова дисперсия, т.е. зависимост на фазовата скорост от честотата на сигнала. Явлението дисперсия се наблюдава поради факта, че индексът на пречупване на атмосферата се различава от единица, т.е. скоростта на електромагнитните вълни в този случай е малко по-малка от скоростта на светлината.

Друг важен ефект от разпространението на радиовълни в реална среда е кривината на посоката на разпространение или пречупване на вълните. Това явление може да възникне в нехомогенна среда, т.е. среда с промяна от точка на точка на показателя на пречупване /4/.

Тъй като всички тези ефекти леко променят характеристиките на радарния сигнал, те могат да бъдат пренебрегнати.

Всяка радарна цел или обект се характеризира с местоположението си в пространството, параметрите на движение, ефективната отразяваща повърхност (ERS), както и функцията на разпределение на EPR върху повърхността на обекта (за разпределени обекти).

Местоположението на обекта (целта) се характеризира с положението на центъра на масата на този обект (целта) в някаква референтна координатна система /2/. В радара най-често се използва локалната сферична координатна система, чието начало се намира в местоположението на антената на радара.

В наземния радар една от осите на координатната система обикновено съвпада със северната посока на меридиана, минаващ през позицията на радарната антена, а местоположението на целта C се намира от резултатите от измерването на наклонения обхват D, азимут b и ъгъл на повдигане c (Фигура 2.1). В този случай системата е неподвижна спрямо земната повърхност.

Фигура 2.1 - Локални сферични координати

Измерването на обхвата до целта чрез радиотехнически методи се основава на постоянството на скоростта и праволинейността на разпространението на радиовълните, които се поддържат в реални условия с достатъчно висока точност. Измерването на обхвата се свежда до фиксиране на моментите на излъчване на сондиращия сигнал и приемане на отразения сигнал и измерване на интервала от време между тези два момента. Време на забавяне на отразения импулс:

където D е разстоянието между радара и целта (Фигура 2.1), m;

c - скоростта на разпространение на радиовълните, m/s.

За определяне на радиалната скорост на движещ се обект се използва ефектът на Доплер /3/, който се състои в промяна на честотата на наблюдаваните трептения, ако източникът и наблюдателят се движат един спрямо друг. Следователно проблемът за определяне на радиалната скорост се свежда до определяне на честотата на отразените трептения в сравнение с излъчените. Най-простият и удобен за радар извеждане на количествените зависимости в ефекта на Доплер се основава на разглеждането на процеса "предаване - отражение - приемане" като един. Нека трептенията влизат в антената:

Отразен от неподвижна цел и забавен с време t 3, сигналът на входа на приемника ще има формата:

Тук има фазово изместване:

както и постоянно фазово изместване u C, което възниква по време на отражение. При отдалечаване от радара с постоянна радиална скорост обхватът.

където V P е радиалната скорост на целта (Фигура 2.2), m/s.

Фигура 2.2 - Радиална скорост на целта спрямо радара

Замествайки съответната стойност от (1) в (4), получаваме:

Честотата на отразените трептения, определена от производната на фазата на трептенията u C по отношение на времето, е равна на:

От тук (8)

тези. тъй като целта се отдалечава от радара, честотата на отразените трептения е по-ниска от излъчените.

Стойност

наречена Доплерова честота.

Силата на отразения сигнал на входа на приемника на РЛС зависи от редица фактори /4/ и преди всичко от отразяващите свойства на целта. Първичната (падаща) радиовълна индуцира токове на проводимост (за проводници) или токове на изместване (за диелектрици) върху целевата повърхност. Тези течения са източник на вторично излъчване в различни посоки.

Отражателните свойства на целите в радара обикновено се оценяват чрез ефективната площ на разсейване (ESR) на целта S 0:

където o е коефициентът на деполяризация на вторичното поле (0 ? o? 1);

P OTR \u003d S D 0 P 1 - мощност на отразения сигнал, W;

P 1 - плътност на потока на мощността на радарния сигнал върху сфера с радиус R в близост до точката, в която се намира целта, W/m 2 ;

D 0 - стойността на диаграмата на обратното разсейване (DOR) в посоката на радара;

S е общата площ на разсейване на целта, m 2 .

RCS на целта е коефициент, изразен в квадратни метри, който отчита отразяващите свойства на целта и зависи от конфигурацията на целта, електрическите свойства на нейния материал и съотношението на размера на целта към дължината на вълната.

Тази стойност може да се разглежда като някаква област S 0, еквивалентна на целта, нормална към радиолъча, която, изотропно разпръсквайки цялата вълна, падаща върху нея от радара, създава в приемащата точка същата плътност на потока на мощността като реалната цел. Ефективната площ на разсейване не зависи от интензитета на излъчваната вълна, нито от разстоянието между станцията и целта.

Тъй като измерването на RCS на реални обекти е трудно на практика поради сложната форма на последните, понякога при изчисленията те оперират със стойността на енергията, отразена от радарния обект, или съотношението на отразената енергия към излъчената.

Ако радарният обект е разпределен, т.е. се състои от много независими излъчватели, тогава един от двата модела на отражение се използва за намиране на RCS. И в двата модела целта е представена като набор от n точкови елемента, сред които няма доминиращ отражател (първият модел) или има един доминиращ отражател (вторият модел), който дава стабилен отразен сигнал.

В техническата радарна литература /2, 4/ за радара се използва обобщен модел на Swerling с разпределение от вида:

където - средната стойност на EPR, m 2.

Този израз съответства на разпределение на 2 с 2k степени на свобода, където k определя сложността на целевия модел на отражение. При k = 1 получаваме модел с експоненциално RCS разпределение, а при k = 2 целеви модел под формата на голям рефлектор, който променя ориентацията си в пространството в малки граници, или набор от равни рефлектори плюс най-големия един.

Законът за разпределение на амплитудите на отразения сигнал се свежда до обобщения закон на Релей /4/:

където E е амплитудата на отразения сигнал, V;

E 0 - амплитудата на отразения сигнал от доминиращия излъчвател, V;

y 2 - дисперсия на ортогоналните амплитудни компоненти, V 2 ;

I 0 - модифицирана функция на Бесел от първи вид нулев ред:

В случай на групов радиатор, състоящ се от n точкови радиатори, диаграмата на разпределение на EPR по азимути има много сложна венчелистна структура, в зависимост от взаимното разположение на отразяващите елементи и спрямо разстоянията между тях. Следователно груповите цели, в зависимост от ъгловото им положение спрямо линията на видимост, могат да дадат значителни колебания в мощността на отразените сигнали. Тези колебания възникват спрямо средното ниво, което е пропорционално на средната стойност на RCS за некохерентно добавяне. Едновременно с колебанията в мощността на отразения сигнал се наблюдават случайни промени във времето на забавяне и ъгъла на пристигане.

За движещи се разпределени цели възниква феноменът на интерференция на вторични радиационни трептения от различни точки, който се основава на промяна в относителното положение на точковите отражатели на целта. Ефектът на Доплер е следствие от този ефект. За описание на явлението се използва диаграма на обратното разсейване (DRD), която характеризира зависимостта на амплитудата на отразения сигнал от посоката /2/.

Освен това, когато целите се облъчват, възниква феноменът на деполяризация на сондиращия сигнал, т.е. поляризациите на отразената и падащата вълна не съвпадат. За реални цели има флуктуираща поляризация, т.е. всички елементи на поляризационната матрица /1/ са произволни и е необходимо да се използва матрицата числови характеристикитези случайни променливи.

При статистическия подход към анализа на радарни обекти се използва корелационна функция или корелационна матрица /8/ за описание на функциите на последната, които характеризират изменението на параметрите на обекта във времето. Недостатъкът на този модел е сложността на изчисленията поради необходимостта от използване на статистически методи и сложността на организиране на въвеждането на първоначалните параметри.

Въз основа на гореизложеното, за да се опише радарният обект, е необходимо да се знае неговата позиция в пространството, обхват в обхват и азимут (за разпределени обекти), RCS и неговия модел на разпределение, модел на движение на обект или закон за промяна на доплеровото увеличение от честотата на отразения сигнал, броя на точковите излъчватели (за групови излъчватели).

Алгоритъм, който евристично изгражда оптимална графика за проблем с децентрализирано търсене

В нашия подход искаме да разберем как изглеждат оптималните структури. Също така анализирайте естеството на растежа на целевата функция. Освен това се чудя дали е възможно да направя търсенето по-бързо...

Графично решение на задачи по линейно програмиране

Математическият модел е математическо представяне на реалността. Математическото моделиране е процес на изграждане и изучаване на математически модели. Всички природни и социални науки, използващи математически апарат ...

Проблемът за минимизиране на разходите за транспортни средства

Измерване на отклонението на лъча в MathCAD

Изчисляваме опорната реакция: Изследваме влиянието на зададените сили и разпределените натоварвания върху огъващия момент на сеченията: Изграждаме диаграми на напречната сила Q и огъващия момент M: 2...

Симулационен модел за оценка и прогнозиране на ефективността на търсенето на подводница

1. Pobn:=Nobn/N - основната формула. Вероятност за откриване на pl; 2. Nobn:=Nobn+1, ако (t=tk3) или (t=tk4) - натрупване на откритите области; 3. tk3:=t-ln(Random)/Y2, ако (t=tk1) и (tk2>tk1) - изчисляване на момента на откриване на подводницата с помощта на CPGU без отклонение; 4. tk4:=t-ln(Random)/Y3...

Моделиране на работата на библиографска система

Необходимо е да се определи средната дължина на опашката до терминала, вероятността от повреда и коефициентите на натоварване на компютъра. Нека дефинираме променливите и уравненията на математическия модел: Kzag.1, Kzag...

Моделиране на работата на кол центъра

Нека дефинираме променливите и уравненията на математическия модел. В този случай: l1,2 - интензивността на получаване на заявки за редовни и спешни преговори; m - производителност на канала; в - намалена интензивност; моделни уравнения:...

Модел на информационната система на отдела за доставки на предприятието LLC "Biskvit"

При анализиране и синтезиране на всякакви системи възниква проблемът с конструирането на модел, който описва функционирането на системата на езика на математиката, т.е. математически модел...

Обработка на текстова информация в среда Delphi

Като информация за криптиране и декриптиране ще се считат текстове, изградени на определена азбука. Тези термини означават следното...

Разработване на програма, която изчислява определен интеграл по метода на трапеца за подинтегрална функция

Метод на Runge-Kutta от 4-ти ред на точност Преместването от точка до точка не се случва веднага, а през междинни точки. На практика най-широко използваният метод е 4-ти ред на точност ...

Сортиране по метод на преброяване

Сортирането с преброяване е алгоритъм за сортиране, който използва диапазона от числа на сортирания масив (списък), за да преброи съответстващите елементи...

1

Тази статия представя модел на функциониране на УКВ радарна станция с голям обсег под въздействието на естествени пасивни смущения, причинени от разсейването на излъчената енергия върху нееднородностите на електронната плътност на Е-слоя на йоносферата (аврорални нехомогенности на северни ширини и магнитно ориентирани нехомогенности на Е-слоя на йоносферата на средната ширина). Характеристика на представения модел е отчитането на спецификата на възникване на тези пасивни смущения. Разгледана е процедурата за моделиране на откриване на отражения от магнитно ориентирани нееднородности на Е-слоя на йоносферата. Като пример, резултатите от симулационното моделиране на удара върху VHF радарна станция с голям обсег с фазирана антенна решетка на отражения от магнитно ориентирани нехомогенности на Е-слоя на йоносферата на средна ширина, които се различават по размер и електронна плътност , са показани. Предложеният модел може да се използва в разработката софтуер, предназначени за тестване на радарни станции за ранно предупреждение.

1. Багрятски Б.А. Радарни отражения от полярни светлини // Uspekhi fizicheskikh nauk. - Проблем. 2, т. 73. - 1961.

2. Долуханов М.П. Разпространение на радиовълни: учебник за ВУЗ. - М.: Съобщение, 1972. - 336 с.

3. Мизун Ю.Г. Разпространение на радиовълни във високи географски ширини. - М .: Радио и комуникация, 1986. - 144 с. аз ще.

4. Моделиране в радар / A.I. Леонов, В.Н. Васенев, Ю.И. Гайдуков и др.; изд. ИИ Леонова. – М.: Сов. радио, 1979. - 264 с. от болен.

5. Свердлов Ю.Л. Радарни изследвания на анизотропни дребномащабни нехомогенности на полярната йоносфера: дис. … д-р техн. науки. - Мурманск, 1990. - 410 с.

6. Ръководство за радар: пер. от английски. под общата редакция. СРЕЩУ. Върби / ред. M.I. Сколник. В 2 книги. Книга 1. - М.: Техносфера, 2014. - 672 с.

7. Теоретични основи на радара / изд. В.Е. Дулевич. – М.: Сов. радио, 1964. - 732 с.

8. Физика на авроралните явления. - Л.: Наука, 1988. - 264 с.

9. Физика на йоносферата / B.E. Брунели, А.А. Намгаладзе. – М.: Наука, 1988. – 528 с.

Интерференция, причинена от разсейването на излъчената енергия върху нехомогенностите на електронната плътност на Е-областта на йоносферата (аврорални нехомогенности (AN) на северните ширини и магнитно ориентирани нехомогенности (MON) на Е-слоя на йоносферата на средна ширина ) оказват значително влияние върху качеството на функциониране на радара за ранно предупреждение (RLS) от обхвата VHF. Наличието на смущения води до претоварване на системата за първична обработка на сигнала, образуване на фалшиви траектории и намаляване на специфичния дял на енергията, използвана за обслужване на реални обекти.

В статията е представен подход за моделиране на функционирането на ДО радара под въздействието на естествени пасивни смущения, причинени от влиянието на йоносферата.

Наблюдаваните радари на DO Академията на науките на северните ширини и MOS на E-слоя на йоносферата на средната ширина, като правило, са в диапазона на надморската височина от 95-125 km, докато дебелината на слоя от нехомогенности е 0,5-20 км, а техните надлъжни и напречни размери могат да достигнат до няколкостотин километра.

Резултатите от експериментални изследвания на аврорални смущения и радиоотражения от POS на Е-слоя на йоносферата на средна ширина показаха, че дори сравнително малки обеми на разсейване (не повече от един кубичен километър) съдържат ансамбъл от "псевдонезависими" рефлектори движещи се една спрямо друга. Съответно, амплитудата на получения отразен сигнал е суперпозиция на голям набор от компоненти, съответстващи на елементарни вълни с техните центрове на разсейване (случайни амплитуди и фази).

Всички нееднородности на йоносферата, разположени в общия обем и облъчени от предавателната антена, стават източници на разсеяно лъчение, което засяга приемната антена. Силата на сигнала на входа на приемната антена, създадена от обема на разсейване, се определя по формулата:

където P I - излъчена мощност, W; D1 и D2 - насоченост на предавателната и приемната антени; λ - дължина на вълната, m; η - коефициент на загуба, дължащ се на средата за разпространение, неидеалните пътища за обработка на сигнала и т.н., 0 ≤ η ≤ 1; r1 и r2 са разстоянията от предавателя и приемника до центъра на елемента dV от областта на разсейване, km; σ' - специфичен RCS, е отношението на общото наблюдавано RCS към стойността на импулсния обем, осветен от радара (размер m2/m3 = 1/m).

При изчисленията обикновено не се използва мощността на получения сигнал, а съотношението й към мощността на шума Psh на входа на радара - отношението сигнал/шум (SNR) q = Ppr/Psh.

Комбинирайки всички параметри, свързани с радара, в един фактор, който се нарича потенциал на радара, като се има предвид, че за радара TO r 1 ≈ r 2 , получаваме

На практика потенциалът на радара се определя от резултатите от пълномащабни експерименти чрез измерване на q с известни характеристики на радара и целта. Ако има потенциална оценка, е удобно да се използва следната формула за изчисляване на SNR от обекти на наблюдение, разположени на произволно разстояние:

където P 0 е оценката на потенциала на радара (стойност, числено равна на SNR от целта с σ eff = 1 m2, разположена по нормалата към платното на антената, на разстояние R 0); R е обхватът, за който се изчислява SNR, km.

Израз (2), като се вземе предвид отклонението на лъча на фазирана антенна решетка в равнините на азимута и елевацията от нормалата на антената, както и като се вземе предвид позицията на обема на разсейване спрямо максимумите на диаграмите на антената , приема формата

където е функция, която отчита промяната на потенциала в зависимост от отклонението на диаграмата на излъчване от нормалното; α 0 , β 0 - стойността на азимута и надморската височина, съответстваща на максималния потенциал; α, β - текущите стойности на азимута и ъгъла на издигане на източника на сигнала.

Функции, които отчитат промяната в стойността на сигнала в зависимост от положението на центъра на обема на разсейване спрямо максималната диаграма на излъчване на предавателните (приемащите) антени за радар с фазирана решетка

където N H , N V - броят на излъчвателите в рамките на антената хоризонтално и вертикално; s - разстояние между решетките, m; λ - дължина на вълната на радар, m; α n, β n - ъгли на отклонение на центъра на елементарния обем от нормалното; α x , β x - ъгли на отклонение на максимума на RP по азимут и височина от нормата.

Специфични RCS на йонизационната област

където k = 2π/λ (λ е дължината на вълната на радара); χ е ъгълът между електричния вектор на падащата вълна и вълновия вектор на разсеяната вълна; T е радиусът на напречна корелация (спрямо осите x и y), m; L - надлъжен (спрямо z-ос) радиус на корелация, m; - средни квадратични флуктуации на концентрацията на електрони в областта на разсейване; λ N - дължина на вълната на плазмата, m; θ е ъгълът между вълновия вектор на падащата и разсеяната вълна; ψ е ъгълът между вълновия вектор на падащата вълна и равнината, нормална към оста z (зрителен ъгъл).

Аспектният ъгъл ψ се определя от отношението

където Hx, Hy, Hz са компонентите на геомагнитното поле в точката на отражение, съответно по осите x, y, z, насочени на север, изток и към центъра на Земята. Стойностите на Hx, Hy, Hz се изчисляват според избрания модел на геомагнитното поле на Земята, например IGRF (Международно геомагнитно аналитично поле);

rx, ry, rz - съответните компоненти на вълновия вектор (изчислени въз основа на координатите на радарната дислокация);

Имайки предвид, че DO радарите регистрират обратното разсейване, т.е. χ = 90° и θ = 180°, имаме

(4)

Както може да се види от (3) и (4), антипроизводното на интегранта в (3) не е изразено чрез аналитични функции и стойностите на SNR могат да бъдат получени чрез числено интегриране.

Ако приемем, че стойностите L, T, , λ N в обема на разсейване по време на времето на облъчване имат постоянна стойност, получаваме

където n е броят на елементарните обеми ΔV i, на които е разделен общият обем на разсейване на йонизационната област V.

За да се оцени отгоре големината на обема на разсейване на MOS на E-слоя на йоносферата, може да се използва изразът за разрешения обем на радарната станция:

където R е разстоянието до центъра на обема на разсейване; Δα, Δβ, ΔR - разделителна способност на радара по азимут, кота, обхват.

Анализът на фактора в (5) показва, че той има значителен принос само за тези стойности на T2, които са близки до , докато

Предвид направеното предположение

Нека разгледаме процедурата за моделиране на работата на радара DO под въздействието на NSP, причинена от POS на E-слоя на йоносферата.

Позицията и размерите на областта на разсейване (AN, MOS на E-слоя на йоносферата на средната ширина) в зоната на покритие на радара DO се дават от: географските координати на центъра; надлъжни и напречни размери; височина и дебелина на слоя.

За всеки открит сигнал се формира маркировка в DO радара. Марката се разбира като набор от числени дискретни характеристики, получени чрез обработка на получените ехо сигнали. Конкретният набор от характеристики, съставляващи марката, зависи от вида на радара. По правило марката включва оценки на обхвата, азимута, надморската височина, амплитудата (мощността) на сигнала, както и радиалната скорост за радари, които измерват доплеровото изместване на честотата на получения сигнал.

При гледане на една ъглова посока за всеки измервателен лъч, съгласно формула (7), се изчислява SNR. Изчисленията се извършват, като се вземат предвид следните съображения.

Размерите на елементарните обеми трябва да бъдат избрани така, че ъгълът на изглед да остане практически непроменен в техните граници. За да се получи задоволителна точност на SNR, ъгловите размери ΔV i (по азимут Δε e и елевация Δβ e) не трябва да превишават 0,1°. Изхождайки от това, във всеки разрешен елемент в обхвата, лъчът се разделя на елементарни обеми. За всеки център ΔV i се извършва изчислението географски координатии височини (φ, λ, h). Сумирането във формула (7) се извършва върху елементарни обеми, чийто център (φ, λ, h) принадлежи към областта на разсейване. Стойността на ΔV i се изчислява подобно на (6).

Стойностите, λ N и L, включени във формула (7), могат да бъдат получени в резултат на обобщение на експериментални изследвания, публикувани в .

Плътността на вероятностното разпределение на амплитудата на сигнала, отразен от AH и MOH на йоносферата на средна ширина, се описва от закона на Релей, а мощността от експоненциалния закон. Доплеровото изместване на честотата на отразения сигнал (за DO радари, които извършват съответното измерване) се моделира чрез случайна променлива с нормално разпределение с нулево математическо очакване и RMS равно на 1 kHz.

Получаването на оценки за азимут и кота се извършва в съответствие с алгоритмите на работа на конкретен радар DO.

На фиг. 1 и 2 показват резултатите от моделиране на маркировки в различни равнини, докато са в зоната на покритие на радара до две различни MOS на E-слоя.

Ориз. 1. Резултати от симулацията (хетерогенност № 1)

Ориз. 2. Резултати от симулацията (хетерогенност № 2)

Първоначални данни на РЛС: координати на позицията: 47°N, 47°E; азимут на ъглополовящата на зоната на покритие 110°; ширина на зоната на покритие по азимут 120°, по кота 16°; ширина на лъча по азимут 1,5°, по кота 1,5°; ΔR = 300 m; радар потенциал 40 dB; праг на детекция 15 dB; работната дължина на вълната на радара е 0,8 м. За оценка на ъгловите координати във всяка координатна равнина се формират две пресичащи се диаграми на излъчване, отдалечени на еднакво разстояние от еквисигналната посока - точката на пресичане на диаграмите (лъчите). Разстоянието между гредите е равно на половината от ширината на шаблона на нивото на половин мощност. Бяха симулирани 15 цикъла на наблюдение на зоната на покритие.

Параметри на йоносферна нехомогенност № 1: центърът се намира в точка с координати 50.4°N, 58.7°E; височина 105 км; височина дебелина 3 км; надлъжен размер 5 km; напречен размер 5 km; L = 10 m; λN = 75 m.

Параметри на йоносферна нехомогенност № 2: центърът се намира в точка с координати 50.4 °N, 58.7 °E; височина 117 км; височина дебелина 3 км; надлъжен размер 5 km; напречен размер 25 km; L = 10 m; λN = 75 m.

Анализът на получените резултати показа, че чрез промяна на параметрите на йоносферните неравности е възможно да се получат параметри на белези, подобни на параметрите, получени експериментално по време на работа на радар DO под въздействието на йоносферни смущения.

Предложеният модел на работа на РЛС ДО под въздействието на естествени пасивни смущения, причинени от отражения от йоносферата, отчита особеностите на физическите процеси, които определят спецификата на тяхното протичане.

Моделът дава възможност да се оценят алгоритмите на работа на радара DO под въздействието на пасивни смущения, причинени от влиянието на йоносферата, и може да се използва при разработването на софтуер, предназначен за тестване на радара DO.

Библиографска връзка

Азука К.К., Столяров А.А. СИМУЛАЦИЯ НА ФУНКЦИОНИРАНЕТО НА РАДАР ЗА ДЪЛГОСРОЧНО ОТКРИВАНЕ В УКВ ОБХВАТ ПОД ВЪЗДЕЙСТВИЕ НА ЕСТЕСТВЕНИ ПАСИВНИ СМУШЕНИЯ, ПРИЧИНЕНИ ОТ ВЪЗДЕЙСТВИЕТО НА ЙОНОСФЕРАТА // Фундаментални изследвания. - 2016. - № 6-1. - С. 9-13;
URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=40362 (дата на достъп: 25.11.2019 г.). Предлагаме на Вашето внимание списанията, издавани от издателство "Естествонаучна академия"

2.2 Математически модел на радара

Както вече беше отбелязано в параграф 1.1, основните модули на радара са антенният блок, заедно с антенния превключвател, предавателят и приемникът. Като крайно устройство може да се използва голям клас различни устройства, които се различават по начина на изобразяване на информацията и не влияят на получените радарни сигнали, поради което този клас устройства не се разглеждат.

2.2.1 Математически модел на антената

Една от основните характеристики на антената е нейната диаграма на излъчване (DND) /5/, която характеризира зависимостта на излъчената мощност от посоката (Фигура 2.3).

Фигура 2.3 - Модел на мощност на антената

Антенната диаграма в равнината на обхвата на азимута при постоянен ъгъл на издигане с равномерно разпределение на полето върху отвора се изразява чрез функцията:

(14)

Ъгълът β за равномерно движение на антената в кръг може да се намери по формулата:

(15)

където ω е ъгловата скорост на въртене на антената, rad/s.

Помислете за формата на отразения сигнал в радар за кръгов обзор. Докато антената се върти, амплитудата на сондиращите импулси, облъчващи целта, се променя в съответствие с диаграмата на излъчване. Така сондиращият сигнал, облъчващ целта, се оказва модулиран и се описва от времевата функция

където s P (t) са радиоимпулси на предавателя.

Да приемем, че целта практически не променя продължителността на отразените импулси и че движението на целта по време на облъчването може да бъде пренебрегнато. Тогава отразеният сигнал се характеризира с функцията:

където k е постоянен коефициент.

За радар с една антена, в който диаграмата на антената по време на приемане се описва от същата функция F E (t), както по време на предаване, сигналът на входа на приемника се записва като:

защото скоростта на въртене на антената е относително ниска и изместването на лъча по време на времето на забавяне е много по-малко от ширината на диаграмата на излъчване, тогава F E (t)≈F E (t – t W). В допълнение, функцията, характеризираща модела на излъчване по отношение на мощността:

(19)

където β е ъгълът, измерен в една посока от максимума до целевия азимут, градуси;

Θ 0,5 е ширината на диаграмата на излъчване при половин мощност, преброена в двете посоки от максимума (Фигура 2.3), град.

Като се има предвид горното, (17) може да се представи като:

тези. Импулсите на входа на приемника се оказват модулирани по амплитуда в съответствие с модела на мощност на антената.

Азимутът на целта се определя от параметрите на сензора на преобразувателя с ъглов код (Фигура 2.4).

Фигура 2.4 - Схема на включване на сензора на преобразувателя на ъглов код

Когато антената се върти, сигналите от фотоизлъчвателя се записват от фотоприемника, след като сигналите преминат през отворите в пластината, поставена на оста на антената. Сигналите от фотодетектора се предават на брояча, който генерира импулси, наречени AHP импулси (малки азимутални интервали). Ъгълът на въртене на антената и, следователно, азимутът на получения радарен сигнал се определя от импулсите на AHP. Броят на AHP съвпада с коефициента на преобразуване на метра и определя точността на измерването на азимута.

Въз основа на гореизложеното антенният модул се характеризира със следните параметри: формата на диаграмата на излъчване и нейната ширина, усилването на антената, броят на MAI.

2.2.2 Математически модел на предавателя

Предавателното устройство може да се характеризира с мощността на излъчване, броя и вида на сондиращите сигнали и закона за тяхното подреждане.

Обхватът на радара при оптимална обработка на сигнала и дадена спектрална плътност на шума зависи от енергията на сондиращия сигнал, независимо от неговата форма /5/. Като се има предвид, че ограничителната мощност на електронните устройства и антенно-фидерните устройства е ограничена, увеличаването на обхвата неизбежно е свързано с увеличаване на продължителността на импулсите, т.е. с намаляване на потенциалната разделителна способност на обхвата.

Сложните или енергоемки сигнали позволяват решаването на противоречиви изисквания за увеличен обхват на откриване и разделителна способност. Обхватът на откриване се увеличава, когато се използват високоенергийни сигнали. Увеличаването на енергията е възможно чрез увеличаване или на мощността, или на продължителността на сигнала. Мощността на радара е ограничена отгоре от възможностите на радиочестотния генератор и особено от електрическата якост на фидерните линии, свързващи този генератор с антената. Следователно е по-лесно да се увеличи енергията на сигнала чрез увеличаване на продължителността на сигнала. Сигналите с голяма продължителност обаче нямат добра разделителна способност на обхвата. Сложните сигнали с голяма база могат да разрешат тези противоречия /7/. Понастоящем честотно модулираните (FM) сигнали се използват широко като една от разновидностите на сложни сигнали.

Целият набор от FM сигнали може да бъде описан с формулата:

(21)

където T е продължителността на импулса, s;

t – време, аргумент на функцията, варира в рамките на , s;

b k са коефициентите на разширение на фазата на сигнала в серия;

f 0 е носещата честота на сигнала, Hz.

Наистина, за n = 1 получаваме линейно-честотно-модулиран (chirp) сигнал, в който коефициентът b 0 - базата на сигнала - може да бъде намерен като:

(22)

където Δf е честотното отклонение на чирп сигнала, Hz.

Ако вземем n = 1 и честотното отклонение Δf = 0 Hz, тогава получаваме MONO сигнал или видео импулс с правоъгълна обвивка, който също се използва широко в радара за откриване на цели на къси разстояния.

Друг начин за увеличаване на енергията на сигнала при запазване на кратка продължителност на импулса е използването на импулси от импулси, т.е. серия от импулси, разделени от междуимпулсни интервали, се счита за единичен сигнал. В този случай енергията на сигнала се изчислява като сума от енергиите на всички импулси /7/.