Виды радиолокационных систем

Министерство образования  Республики Беларусь

Учреждение образования

«Минский государственный  высший радиотехнический колледж»

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат на тему:

«Виды радиолокационных систем»

 

 

 

 

 

 

 

 

Руководитель                                                                                           /А.В. Яковлев/

 

 

Учащаяся                                                                                                /О.И. Стельмах/

 

 

 

 

 

2012

Содержание

 

Введение…………………………………………………………………………….3

1 Общие сведения о радиолокационных системах……………………………………....4

1.1 Основные понятия и определения…………………………………………….4

1.2 Классификация радиолокационных устройств и систем……………………5

1.3 Виды радиолокации и радиолокационных систем…………………………..6

1.4 Многопозиционные радиолокационные системы…………………………...8

Заключение…………………………………………………………………………13

Список используемой литературы……………………………………………….14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

 

Первые работы по созданию радиолокационных систем начались в нашей стране в середине 30-х годов. Впервые идею радиолокации высказал научный сотрудник Ленинградского электрофизического института (ЛЭФИ) П.К. Ощепков еще в 1932 году. Позднее он же предложил идею импульсного излучения. 16 января 1934 года  в Ленинградском физико — техническом институте (ЛФТИ) под председательством академика А. Ф. Иоффе состоялось совещание, на котором представители ПВО РККА поставили задачу обнаружения самолетов на высотах до 10 и дальности до 50 км в любое время суток и в любых погодных условиях. За работу взялись несколько групп изобретателей и ученых. Уже летом 1934 года группа энтузиастов, среди которых были Б. К. Шембель, В.В. Цимбалин и П. К. Ощепков, представила членам правительства опытную установку. Проект получил необходимое финансирование и в 1938 году был 
испытан макет импульсного радиолокатора, который имел дальность действия до 50 км при высоте цели 1,5 км. Создатели макета Ю, Б, Кобзарев, П, А, Погорелко и Н, Я, Чернецов в 1941 году за разработку радиолокационной техники были удостоены Государственной премии СССР. Дальнейшие разработки были направлены в основном на увеличение дальности действия и повышение точности определения координат. Станция РУС- 2 принятая летом 1940 года на вооружение войск ПВО не имела аналогов в мире по своим техническим характеристикам , она сослужила хорошую службу во время Великой 
Отечественной войны при обороне Москвы от налетов вражеской авиации. После войны перед радиолокационной техникой новые сферы применения во многих отраслях народного хозяйства. Без радаров теперь немыслимы авиация и судовождение. Радиолокационные станции исследуют планеты Солнечной системы и поверхность нашей Земли, определяют параметры орбит спутников и обнаруживают скопления грозовых облаков. За последние десятилетия радиолокационная техника неузнаваемо изменилась.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Общие сведения о радиолокационных системах

 

 

1.1 Основные понятия и определения

 

 

Радиолокация это обнаружение  и распознавание объектов с помощью радиоволн, а также определение их местоположения и параметров движения в пространстве. Объекты радиолокации (ОЛ) называются радиолокационными 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 радиолокагцюнными системами (РЛС) и устройствами (РЛУ), радиолокационными станциями и реже радиолокаторами или 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 (IV).

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:

1. Информационные датчики (ИД), как радиоэлектронные, так и нерадиотехнические (например, инерциальные);
2. 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;
3. Система связи и обмена информацией, состоящая из кабельных, оптоволоконных и других устройств связи между частями комплекса;
4. Система отображения информации (индикации) и управления комплексом, связывающая человека-оператора и комплекс;
5. 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.

 

 

2. Классификация радиолокационных устройств и систем

 

 

Основными классификационными признаками радиолокационных устройств  и систем являются назначение, характер принимаемого сигнала, вид измеряемого элемента W и иногда степень автономности.

По назначению РЛС подразделяют на обзорные и следящие.

Обзорные РЛС применяют для обнаружения и измерения координат всех целей в данной области пространства или земной поверхности, а также для управления воздушным движением (УВД) противовоздушной (противоракетной) обороны (ПВО и ПРО), разведки, получения метеорологической информации и т.п. (рис. 1.9).

Следящие РЛС выполняют функцию точного и непрерывного определения координат одной или ряда целей. Полученная РЛС информация используется, например, для наведения оружия на цель или для

Различают автономные и неавтономные системы и устройства. Автономные работают самостоятельно без помощи других радиоэлектронных устройств и не используют радиолиний, связывающих бортовую аппаратуру данного объекта с внешними по отношению к нему системами и устройствами. В таких радиосистемах реализуется принцип однопозиционной радиолокации, т.е. информация об элементах W извлекается из отраженного от земной поверхности или цели сигнала.

Неавтономные имеют в своем составе как бортовую аппаратуру, установленную на объекте, так и связанную с ней радиолинией аппаратуру специальных радиоустройств, размещаемых в наземных пунктах или на других объектах, т.е. реализуется принцип многопозиционной радиолокации.

Основными характерными признаками сигнала являются вид излучаемого (зондирующего) сигнала (непрерывный или импульсный), тип модуляции, динамический диапазон мощности, ширина спектра и др.

По виду измеряемого элемента W различают угломерные, дально- мерные и разностно-дальномерные устройства, а также устройства измерения скорости.

Угломерные устройства радиолокаторов определяют угол между опорным направлением и направлением на ОЛ в горизонтальной (W = α) или вертикальной (W = β) плоскости (измеряют пеленг) в соответствующей системе координат. К этим устройствам (радиопеленгаторам) относят средства, которые позволяют найти угловые координаты источника излучения электромагнитных колебаний по результатам измерения направления прихода радиоволн.

Дальномерные устройства (радиодальномеры) предназначены для измерения расстояния до объекта (W=R). Обычно радиодальномеры измеряют запаздывание отраженного ОЛ сигнала относительно собственного излученного (зондирующего) сигнала. Дальномеры - часть большинства РЛС, они также применяются самостоятельно, например, для нахождения высоты полета ЛА (радиовысотомеры). Дальномеры могут реализовать принцип запрос - ответ, когда дальность измеряется по ретранслируемому сигналу.

Разностно-дальномерные устройства позволяют найти элемент Ж=/?д=/?|-/?₂, где /?i и /?₂ - расстояния до объекта от двух излучающих (переизлучающих) устройств в многопозиционной РЛ системе, определяемое путем сравнения информативных параметров сигналов.

 

 

3. Виды радиолокации и радиолокационных систем

 

 

Виды радиолокации. В радиолокационных системах находят применение активная, активная с активным ответом и  пассивная радиолокация.

Активная радиолокация (рис. 1.1, а) предполагает, что обнаруживаемый объект, находящийся в точке О, не является источником радиосигналов. В такой РЛС передатчик (Прд) генерирует зондирующий сигнал, антенна в процессе обзора пространства облучает цель. Приемник (Прм) усиливает и преобразует принятый от цели отраженный сигнал и выдает его на выходное устройство (ВУ), решающее задачу обнаружения и измерения координат объекта.

Активная радиолокация с  активным ответом (рис. 1.1, 6) реализует принцип запрос - ответ и отличается тем, что обнаруживаемый объект оснащен ответчиком. Передатчик запросчика (Прд1) вырабатывает сигнал запроса, а антенна запросчика в процессе обзора пространства облучает объект, оснащенный ответчиком. Последний принимает сигнал запроса (Прм2) и посылает ответный сигнал на Прд2. Приняв и обнаружив этот сигнал, запросчик с помощью выходного устройства (ВУ) находит координаты объекта, оснащенного ответчиком. В таких системах возможны кодированные запрос и ответ, что повышает помехоустойчивость линии передачи информации. Кроме того, по линии запросчик - ответчик можно передавать дополнительную информацию. Поскольку объект активный (имеется передатчик Прд2), дальность действия РЛС увеличивается по сравнению с дальностью действия обычной активной радиолокационной системы, однако РЛС усложняется (иногда этот вид радиолокации называют вторичной радиолокацйей).

Пассивная радиолокация решает задачу обнаружения активного объекта, излучающего радиоволны (рис. 1.1, в). При пассивном обнаружении цели возможны две ситуации: когда на обнаруживаемом объекте имеется радиопередатчик, сигналы которого улавливаются пассивной РЛС, и когда принимается естественное излучение пассивного объекта в радио- или инфракрасном диапазоне волн, возникающее при температуре объекта выше абсолютного нуля и при температурном контрасте с окружающими объектами. Этот вид радиолокации отличается простотой и высокой защищенностью от помех.

Виды радиолокационных систем. По характеру размещения частей аппаратуры в пространстве различают однопозиционные, двухлози- ционные (бистатические) и многопозиционные РЛС. Последние два типа РЛС отличаются тем, что их аппаратура разнесена в пространстве и эти РЛС могут функционировать как самостоятельно, так и совместно (разнесенная радиолокация). Благодаря пространственному разнесению элементов в таких системах достигаются большие информативность и помехозащищенность, однако сама система усложняется.

Однопозиционные радиолокационные системы (ОПРЛС) отличаются тем, что вся аппаратура располагается на одной позиции. Далее будем обозначать такие системы РЛС. В ОПРЛС реализуется активный или пассивный вид радиолокации (см. рис. 1.1, а - в). При активной радиолокации с активным ответом аппаратура запросчика располагается в одной точке пространства, а ответчика - в другой. В зависимости от назначения РЛС и типа используемых сигналов структурные схемы ОПРЛС могут быть конкретизированы и при этом значительно отличаться друг от друга. Рассмотрим в качестве примера работу импульсной активной РЛС обнаружения воздушных целей для управления воздушным движением (УВД), структура которой приведена на рис. 1.2. Устройство управления обзором (управления антенной) служит для просмотра пространства (обычно кругового) лучом антенны, узким в горизонтальной плоскости и широким в вертикальной.

В рассматриваемой ОПРЛС  используется импульсный режим излучения, поэтому в момент окончания очередного зондирующего радиоимпульса единственная антенна переключается от передатчика к приемнику и используется для приема до начала генерации следующего зондирующего радиоимпульса, после чего антенна снова подключается к передатчику и т.д.

Эта операция выполняется  переключателем прием-передача (ППП). Пусковые импульсы, задающие период повторения зондирующих сигналов и синхронизирующие работу всех подсистем ОПРЛС, генерирует синхронизатор (Синх). Сигнал с приемника (Прм) после аналого-цифрового преобразователя АЦП поступает на аппаратуру обработки информации - процессор сигналов, где выполняется первичная обработка информации, состоящая в обнаружении сигнала и измерении координат цели. Отметки целей и трассы траекторий формируются при вторичной обработке информации в процессоре данных.

Сформированные сигналы  вместе с информацией об угловом положении антенны передаются для дальнейшей обработки на командный пункт, а также для контроля на индикатор кругового обзора (ИКО). При автономной работе радиолокатора ИКО служит основным элементом для наблюдения воздушной обстановки. Такая РЛС обычно ведет обработку информации в цифровой форме. Для этого предусмотрено устройство преобразования сигнала в цифровой код (АЦП).