Научная статья на тему 'Метод обнаружения скоростных маловысотных целей для "просветного" радиолокационного комплекса на базе загоризонтных РЛС наземного базирования'

Метод обнаружения скоростных маловысотных целей для "просветного" радиолокационного комплекса на базе загоризонтных РЛС наземного базирования Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
945
127
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ОБНАРУЖЕНИЕ / DETECTION / ВОЗДУШНЫЙ ПРОТИВНИК / AIR OPPONENT / КРЫЛАТЫЕ РАКЕТЫ / CRUISE MISSILES / ПРОСВЕТНАЯ РАДИОЛОКАЦИЯ / ЗАГОРИЗОНТНАЯ РЛС / OVER-THE-HORIZON RADAR / ASD / ASF / СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ / SPECTRAL ANALYSIS / TRANSMISSIVE RADIOLOCATION / КЛАССИФИКАЦИЯ ЦЕЛИ / CLASSIFICATION PURPOSES / ЗГО / ВКО / ВКС

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — , ,

В статье проведен анализ возможностей существующей системы разведки воздушного противника в соединениях и объединениях ВКС (ПВО-ПРО). Обозначена проблема, что при применении крылатых ракет существенно увеличены возможности воздушного противника по нанесению внезапного удара по объектам стратегических ядерных сил и высших звеньев управления. Показаны альтернативные варианты построения систем разведки воздушного противника, позволяющие увеличить возможности обнаружения крылатых ракет существующими информационными средствами системы ВКО. Предложен усовершенствованный метод обнаружения, основанный на спектральном анализе сигналов, полученных от целей с помощью просветной радиолокации, и позволяющий обнаруживать и классифицировать цели как крылатые ракеты. Проанализированы графические зависимости точностных характеристик измеряемых параметров принимаемых эхо-сигналов от параметров РЛС на основе предложенного метода, оценены его преимущества и недостатки в отличие от известных (существующих), приведены выводы и рекомендации к применению.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — , ,

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

This article analyzes the possibilities of the existing system of air intelligence of the enemy in connections and associations of ASF (ASD). Designated problem that when applying the cruise missiles significantly increased the possibility of enemy aircraft on drawing the sudden impact on objects of strategic nuclear forces and the highest levels of management. Showing alternatives to enemy air reconnaissance systems, to increase the possibility of detection of cruise missiles existing information by means of a system of ASD. Proposed improved detection method based on spectral analysis of signals received from objectives through radar and rear-illuminated tracing enables you to detect and classify targets like cruise missiles. Graphic dependences are analysed accuracy characteristics of measured parameters taken by the echo-signals from RADAR parameters on the basis of the proposed method, appreciated its advantages and disadvantages in contrast to the known (existing) provides conclusions and recommendations for use.

Текст научной работы на тему «Метод обнаружения скоростных маловысотных целей для "просветного" радиолокационного комплекса на базе загоризонтных РЛС наземного базирования»

Journal of Siberian Federal University. Engineering & Technologies, 2017, 10(4), 484-496

УДК 621.396.96

Detection Method of High-Speed Low-Altitude Targets for "Luminal" Radar Complex on the Basis of Land-Over-the-Horizon Radars

Valeriy V. Zamaraev", Aleksandr Е. Chentsovb and Igor V. Lyutikov*c

aASD troops Central Research Institute of the Russian Federation Defense Ministry 32 Quay Afanasiy Nikitin, Tver, 170026, Russia bASD MA named Marshal of the Soviet Union Georgiy Zhukov

50 Zhigareva Str., Tver, 170022, Russia cSiberian Federal University 79 Svobodny, Krasnoyarsk, 660041, Russia

Received 07.02.2017, received in revised form 17.03.2017, accepted 27.04.2017

This article analyzes the possibilities of the existing system of air intelligence of the enemy in connections and associations of ASF (ASD). Designated problem that when applying the cruise missiles significantly increased the possibility of enemy aircraft on drawing the sudden impact on objects of strategic nuclear forces and the highest levels of management. Showing alternatives to enemy air reconnaissance systems, to increase the possibility of detection of cruise missiles existing information by means of a system of ASD. Proposed improved detection method based on spectral analysis of signals received from objectives through radar and rear-illuminated tracing enables you to detect and classify targets like cruise missiles. Graphic dependences are analysed accuracy characteristics of measured parameters taken by the echo-signals from RADAR parameters on the basis of the proposed method, appreciated its advantages and disadvantages in contrast to the known (existing) provides conclusions and recommendations for use.

Keywords: detection, air opponent, cruise missiles, over-the-horizon RADAR, ASD, ASF, spectral analysis, transmissive radiolocation, classification purposes.

Citation: Zamaraev V.V., Chentsov А.Е., Lyutikov I.V. Detection method of high-speed low-altitude targets for «luminal» radar complex on the basis of land-over-the-horizon radars, J. Sib. Fed. Univ. Eng. technol., 2017, 10(4), 484-496. DOI: 10.17516/1999-494X-2017-10-4-484-496.

© Siberian Federal University. All rights reserved

Corresponding author E-mail address: [email protected], [email protected]

*

Метод обнаружения скоростных маловысотных целей для «просветного» радиолокационного комплекса на базе загоризонтных РЛС наземного базирования

В.В. Замараева, А.Е. Ченцовб, И.В. Лютиков"

аЦНИИ войск ВКО Министерства обороны Российской Федерации Россия, 170026, Тверь, ул. Набережная Афанасия Никитина, 32 бВА ВКО имени Маршала Советского Союза Г. К. Жукова Россия, 170022, Тверь, ул. Жигарева, 50 вСибирский федеральный университет Россия, 660041, Красноярск, пр. Свободный, 79

В статье проведен анализ возможностей существующей системы разведки воздушного противника в соединениях и объединениях ВКС (ПВО-ПРО). Обозначена проблема, что при применении крылатых ракет существенно увеличены возможности воздушного противника по нанесению внезапного удара по объектам стратегических ядерных сил и высших звеньев управления. Показаны альтернативные варианты построения систем разведки воздушного противника, позволяющие увеличить возможности обнаружения крылатых ракет существующими информационными средствами системы ВКО. Предложен усовершенствованный метод обнаружения, основанный на спектральном анализе сигналов, полученных от целей с помощью просветной радиолокации, и позволяющий обнаруживать и классифицировать цели как крылатые ракеты. Проанализированы графические зависимости точностных характеристик измеряемых параметров принимаемых эхо-сигналов от параметров РЛС на основе предложенного метода, оценены его преимущества и недостатки в отличие от известных (существующих), приведены выводы и рекомендации к применению.

Ключевые слова: обнаружение, воздушный противник, крылатые ракеты, ЗГО, загоризонтная РЛС, ВКО, ВКС, спектральный анализ, просветная радиолокация, классификация цели.

Особую опасность при нанесении превентивного разоружающего удара по группировкам стратегических ядерных сил (СЯС), состоящим из мобильных и защищенных стационарных ракетных комплексов, сегодня представляют имеющиеся на вооружении США и стран НАТО крылатые ракеты воздушного и морского базирования (КР). Это объясняется их способностью осуществлять полет на большие дальности на предельно малых высотах с огибанием рельефа местности, возможностью обхода информационных и огневых зон системы ВКО и малой радиолокационной заметностью КР.

Анализ возможностей существующей системы разведки воздушного противника в соединениях и объединениях ВКС (ПВО-ПРО) показал, что при применении КР существенно увеличиваются возможности воздушного противника по нанесению внезапного удара по объектам СЯС и высших звеньев управления (ВЗУ), причем удара, практически не контролируемого существующими средствами обнаружения ВКС. Эти средства в основном представлены средствами радиолокационной разведки, а процесс добывания сведений о КР выполняется дежурными силами и средствами радиотехнических полков, РЛС Федеральной аэронавигационной

службы и ограниченно - радиолокационными станциями автономных средств целеуказания зенитных ракетных полков [1-3].

Как показал анализ, проведенный в [4], пространственные возможности радиолокационной системы ВКС на малых и предельно малых высотах ограничены и обеспечивают контроль воздушного пространства до 18-23 % государственной границы РФ. Зоны разведки и контроля воздушного пространства на средних и малых высотах на Северо-востоке страны, на Северном Урале, а также в районах Восточной и Западной Сибири имеют очаговый характер, а в районах Крайнего Севера практически отсутствуют [4, 5]. Создание сплошного радиолокационного поля на малых высотах над всей территорией страны по экономическим ограничениям не реализуемо. Это обстоятельство приводит к необходимости поиска альтернативных вариантов, позволяющих увеличить возможности обнаружения крылатых ракет существующими информационными средствами системы ВКО.

В настоящее время предлагается несколько таких вариантов.

Первый вариант - использование РЛС на воздушных носителях (аэростатах, вертолетах), что позволяет обнаруживать КР на достаточно больших дальностях. Основной недостаток -большая стоимость эксплуатации, что ограничивает возможности их применения при непрерывном дежурстве. Кроме того, возможности по непрерывному применению РЛС на аэростатах существенно ограничиваются метеоусловиями.

Второй вариант предполагает использование маловысотных РЛС, размещенных на штатных или специальных вышках. Имеется несколько типов таких РЛС и радиолокационных комплексов (РЛК) (например, «Каста 2-2», «Подлет», «Снаряд-У» («Барьер») и др.). Возможности РЛС позволяют осуществлять непрерывное боевое дежурство, но имеют недостатки - незначительное увеличение зон обнаружения РЛС на предельно малых высотах и их «стационарность», определяемая требованиями, заданными параметрами радиолокационного поля вокруг прикрываемых объектов, что позволяет противнику на этапе планирования удара произвести разведку и при необходимости организовать помеховое и (или) огневое подавление таких РЛС. Кроме того, иметь мобильный резерв на базе указанных РЛС для прикрытия важных объектов весьма затруднительно.

Третий вариант - применение РЛС загоризонтного обнаружения (РЛС ЗГО), которые позволяют контролировать большие и достаточно удаленные районы при любых высотах полета целей, могут находиться на значительном расстоянии от предполагаемых маршрутов полета КР. Однако существует проблема в применении РЛС ЗГО - это недостаточный потенциал для обнаружения крылатых ракет, который составляет около 15-20 дБ/Вт.

Принципиальной особенностью существующих радиолокационных станций, в том числе приведенных выше, является использование традиционных методов получения радиолокационной информации о воздушных целях. Так, дальность определяется временем запаздывания отраженного от цели сигнала, а азимут - формированием диаграмм антенны в горизонтальной плоскости.

Для решения проблемы, связанной с применением РЛС ЗГО для обнаружения маловысотных целей (в том числе одиночных), предлагается метод обнаружения, основанный на спектральном анализе сигналов, полученных от целей с помощью просветной локации, и позволяющий обнаруживать и классифицировать цели как КР. Этот метод предполагает соз-

дание «просветного» РЛК на базе передающей позиции РЛС ЗГО и двух приемных позиций, расположенных в районе, в котором ожидается пролет КР. Важной особенностью расположения позиций является ортогональность их базы линии визирования «передатчик - приемник». Прием сигналов осуществляется на слаб онаправленную антенну (типа полуволновый вибрато«)).

При разработке облика такого комалекса должны быть определерр1 параметры комплекса, морорые обеспечиваюр иробуемыл харпотррпстики обнерожоеир л клессификвцин мелей, и принципе1 оСртботкионрофмацпи дооприеятия решения б поинадлржеосюи оСэ^пллеуженных цеоир в кллсоу «КР».

Ды1я решения поставленные садан неебходимо разиитит теирии щоимемриелбно ос рассма-триоа^:л/1Р11 есрукоурю 1е<з]0[01л^:1кс;£1 (л первую очередв оыбор о^(Лн^л>полкл^тыеля ы1 измелилелей пара-метрнп гагновро).

Энсрмеоинеский зыигрыш методамажноопллделить слотношоииом ов суще-

стволтщкй аЕиеЛК РГО ко пыраметным пррртзгаемдгл топплалиа:

>Я2

-ооотношением дылмпыоелй оашзтпжлния ы—>)ЫГ,

ерепр

- соотношением ИПР цель п][си арыпозтной и обытнтз ооос^ецеш vэ = ——,

^прзс

^<п пего

- соотношением площодеи ифывмных трлоно до =-,

^рр о

где SПp0 ЗГ0 - илощодь ортеаной енывнопе РЛС ЗГО; 8пр 0 л- площадь приемной антенны обнару-жител я приемн и к^,

- пыеоеошенивм за очет увеличения времени когерентного накопления (в том числе за счет

т

/ ыо.епос

испоеезованин мополнитервол онешнмп посерпытносто) УНбЫ = --—.

У ТыоР0

Суммченьш лыиерым Д^^^п ооиилеаса =с уг .

Все перечисленные выше коэффициенты могут быть рассчитаны аналитически, кроме соотношения ЭПР при просветной и обычной локации (уэ). В литературе [6-8] считается, что это соотношение может достигать значений 25-42 дБ, а определение конкретного значения требует проведенияэкспериментальныхработ.

Дляпримеравозьмемvнак=4•104,vнак=6,vа=10-3,тогда vE=240vэ.

аПриведенный пример иллюстрирует наличие потенциальных запасов по энергетике, кото-роепозволяетобнаружитьодиночныеКРирешитьпроблемуснедостающимпотенциалом.

бвурТаким образом, если разместить приемные позиции в «ракетоопасном» районе так, чтобы в пределах прямой видимости выполнялись условия обнаружения КР «на просвет» с использованием сигнала от действующих РЛС ЗГО, а при обработке сигналов, обнаруженных на приемных позициях, использовать режим внешней когерентности и согласованную фильтрацию, например, ЛЧМ-сигналов (типа «режим синтезированной апертуры»), то на приемных позициях могут быть реализованы дальности обнаружения малоразмерных, низколетящих целей в диапазоне 15-20 км, что близко к потенциально возможным дальностям обнаружения целей

Рис. 1. Геометрическая интерпретация методанапримере однойприемнойпозиции

на предельно малых высотам по энергетическим ограаичесиям. НиоУходимо отметить, что сущоотяующаеогранитанся нрС ЗрО пнвраменоф^ощюыррования ^^Еана условий) п зволяют использов ть ее только в качестве дополнит ьног средства в стеме пр^р^а^пре51^^рия^а) з^д^сроы^О^.

Рассмотрии геометрическую нияысо^^^;акню митода «¡исЕя^н,в^ргдеимееосяоднаиин-емыки пооициз Г рис. ]).

Пуссп цели оярнсоааег еииию оитировЕтнп иоз углом (с о е^е^^^м^Ес

прородитясеетрочои А, В,иС.В точые А. зондирующой пдЕЯЕТшению 1т нми и отражысныр п ооеыгошаырю к присмнойсеыа ции сиг нaлыамоют рыдаЕла^еоипемге нциальную поеноЕнпно-щие вектора скорости цели. В точке В зондирующий сигнал имеет только тангенциальную со-ставляюгиую, тиипадосыцуюоиексором сзооoсти цели, ы отpaжениый сигнала носая^аТ пие^а^ар скопссти. Ыочка С находится на линии визирования «передатчик - приемник», в этой точке принимаемый целью и отраженный от нее сигнал имеет ряд свойств: во-первых, радиальные скорости зондирующего сигнала «передатчик - це дс» и отраженного сигнала «цель - приемник» имают противспеложпыаеанакиХг)11пеп=-'о11пр), следовыыенено, доплероисаса смещаниеЕТг стоты сигнaло oтаоаьавприниной посаии инк^са' нурю;во-оаоа>ых, лектор сяЕПОСии

целибудет иметь тангенциальные составляющие (по отношению и к передатчику, и к приемнику), а их значения будут определяться углом а; в-третьих, бистатический угол «передатчик - цель - приемник» будет составлять р=180°, что соответствует максимальному значению бистатической ЭПР цели.

—иИдЕс

Наличиетангенциальной составлающей скорости цели ит=и х sin а приводит к частотной модуляцир цаинимаемнехсиеналав. При этома х частотная девимдия определяется из выраже-

df и2 и2

— = —— + ——. (1)

dt R пеу^ R пу^

Так как R^ >> Rnp, то зависимостью частотной девиации от да льности «передатчик - цель» (Rnq,) можно пренебречь. Тогда за время когерентного накопления сигнала (ткн) девиация частоМ = хкн d-- (2) dt

Согласованный фильтр для такого сигнала - ЛЧМ-фильтр с нулевой начальной частотой и указанной девиацией. Полоса фильтра будет определяться ткн, а девиация будет зависеть от двух параметров ит, RnF, что вызывает неопределенность в оценках и RnF (если дальность RnF не измеряется).

Для обнаружения целей с неизвестной частотной девиацией нужно иметь гребенку филь-тров,настроенных на разную дееи ациючастоты.

(бименим, что настрое нный на заданный зткони зме нения доп леровски й фильтр позволяет обнаруживать факт пересечениялинии «передающая поницня - прремнат позиция», но не дает вовможнзость ипреда лиоьнаправеение^ри иотором njooниошлвпересечение, так как в выражении (1)иапользуется квадрао танивициальной скорости цели (ит2).

Длеси праделения нащэавления ерие коориа цели, пе^иароющей лиеию визирования «пе-редитчио - праемник»снеобхееима ямеееещи иеич причиню, Приааемпроход цели через две линиивизировтниабрден <^скщви'^^л^1^1>с-^абс1к^,риеит,^чьрт. Кроме того, в моменты, когда цель не находитсянн иинки виочро ваьная,е неи чьяалянтся сигнал, доьнеревская частота которого ни роеив ьупю, меняезса в заван иямтаенивЛЧМ-сеинали.

Для маловыяатных циней пбРбОпьнзя .за^^ее^с^сть обнаружения определяется известным вынтивеиивм

R = 4,12(зВь + м/И). (3)

Расстояние до таких целей будет небольшим. Условие появления ЛЧМ-сигналов от целей может быть осуществлено путем выбора соответствующего значения ткн. При больших значениях требуемого времени когерентного накопления целесообразно применить метод внешней когерентности, используя при фильтрации в качестве опорного сигнала прямой сигнал передатчика. При этом будут компенсированы спектральные искажения на трассе распространения «передатчик - цель - приемник».

Рассмотрим геометрическую интерпретацию метода, когда имеются две приемные позиции (Пр Aj и Пр До) (рис. 2), расположенные на расстоянии R6 друг относительно друга и ортогонально к линии визирования (передатчик - приемник).

Пусть цель движется под углом а к линии визирования, ее траектория пересекает линию визирования (Пер А - Пр А) в точке Вь удаленной от Пр А на расстояние Rn. Скорость цели равна и

зле зго

Рис. 2. Геометрическая интерпретация метода на примере двух приемных позициях

На первой приемной позиции, как было отмечено выше, доплеровское смещение сигнала отцели в точке Е^равно 0, а частотная модуляциясигналаза счет тангенциальной составляющей определяется выраженинм

<1 и2 Лта

(4)

Рассмотри м фояялнльные зависимочеи днв апррделения доплерев скогосмеще ния и частотной девиации напозициях Пр Ая и Пр Ао 1с моманг вртмени 11, ксгда цель нвродртся в точке В1: И Яд1(11:К=О, —^М - изморсния нр еврярй поеиции, когда цель находится в точкеЕе

им 81па

(5)

2. ад), ) - измерерия натот же моментвременинапозиции: Пр Ао

и • со8(а - ну) - и • сое а X

(VI) • 81П((0С - \|/)))2 _ (и • 8ш(01 - у))2

О1ое

е>2 + о2

ЯЫ + ЯН-

(6)

(7)

(8)

81п\|/ ,

Мы получили четыре уравнения с четырьмя неизвестными - и, а, у, R11. Решение системы уравненийможнополучитьизвестнымичисленнымиметодами.

Таким образом, при пересечении в точке В1 целью линии визирования можно оценить все параметры движения цели, а имея вторую приемную позицию, оценить и направление ее движения.

Как следует из приведенных выше формул, в общем случае принимаемый на приемных позициях сигнал включает в себя два закона изменения фазы (линейный, вызванный радиальным

перемещением цели, и квадратичный, вызванный тангенциальной составляющей скорости). Для согласованной фильтрации такихсигналов в общем случае необходима система ЛЧМ-фильтров в дяумеРномпрсстилнсиве (Нд, И^Л/Те).]Я^ОЕ^сесоЕ^а^иг[а^.т:еонг^о^я^льтра, соответствующе-гоаригимаемл^сигеас6, енота,^ор^н) а лоа^и^аь^ задачу можно привести к

поива° о птливльного фияьтра в одномерном

Это уеаовие выпоиннотср в тромоме нт, ко1^а^аиьа^т]^а ^<^е^^гсятг.ал нии визирования в точке В! (Пер А - Пр А^ либо в точке В0 (Пер А - Пр А0 ). В этом случае ^,1(^)=0, fд0(t0)=0, а частот-н^аа! загисит отдато паpамаяpoтцсдн-ттн гeнннaльнайетстав ляющей скорости цели

(о^идалоносты до тел ВН1Ь СЦ[С Двполннтельный тсмес навтохвй линии визирования позволит оцотать полтжение иллИсЛСпользуттл леив линайкифнльоб оона каждой позиции (поиск в oднoмсооnмьpвеоланновс). мнли иопoльзноaтьнoпoлсштeoенеIe самеры (например, от второй позипии, ногна ан первойплсицин 10)=й ос будим имоть избытлонню информацию, которая маяагт бив: ифимененадая пoвышeллр точнтсги оценкн оысторасгосояния цели.

Пра дтух ш^ицино и раалтоянии межр^димо^ гснгенцохлгная с оставляющая скорости & и

их=-—, (9)

где ^ - оценка момента времени пересечения целью линии визирования Пер А - Пр Ао (по результатам обнаружения сигнала в соответствующем доплеровском фильтре); ^ - оценка момента времева аересечевая цельюллввл визирования Пе р А - Пр А1 (по ¡р^ультатам обнаружения сингала в с00т1с£;тс;т:'рзсющем ,црплещ)овс1со]л: фольтмо).

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Дальность дао щели от приемней позиции Пр А 15 момент пересечтния соответствующей линил визироваяия

а"=ЙТ <10)

* ин

где: | —| - оценка частотной деоиации сигнала (на основании параметров фильтра, в котором

ии„

произошлообнаружениесигналаприfд=0).

Радиальная ьоетавляющая скорости определяется соотношением

ит=арс—ы. (11)

Рассмотрим более детально вопрос о параметрах фильтра, которые используются для оценки дальности до цели. Как было отмечено, при пересечении целью линии визирования до-плеровское смещение сигнала от цели равно нулю (падающая и отраженная волны имеют одинаковый по величине и противоположный по знаку набег фазы), а частотная девиация сигнала отцели определяетсявыражением(1).

Для согласованной фильтрации такого сигнала надо иметь два фильтра с одинаковой по величине частотной девиации, но с разными начальными частотами Допплера. В связи с тем, что полоса сигнала для рассматриваемого случая включает в себя и область пассивных по- 491 -л

мех, необходима режекцио упгналоя в nvseoee Ara is езбласт^ et==Bd- Указанные фильтры будут ^oiSraggeaTi. сигнелн>1 в полото МьО б сяоаахтственно. Сигнаш>1 о выходаэтих фильтров сум-мирсюххв нозеркнтоа (с унотом фаноа o:поleии,OJб>яeтlceEtC esjeeeisaaceHiHibiiNut одвиогм сигналов). Решение о переотчаник аниии висиртвониа поиеимкатк. ако макхимгмрном0 уначению сигнала в дву-нерноо бблхсто (еремя - часготнак девиация). Эту процосуму можно реализовать с помощью иискримиоатоцаб нем ваод которого поденоосх тигнааы г двтх уиаутнныя хыше фильтров. Ртогмоерии бааиОуо изменгинн -ольноонм :in;eJoy,oi;j"iioaaeiHiio:uo нимюлекбг до цели. мри нсличик хестатноб иаситиии паиниманмоух елгнаалв длльнкстрдо цели может быть определима с сомосцыо сьфажгни0 (9) и (НО).

Дисперсмю ншибок инмеряоииг дальпосва дх eozoikj можнс оитетс лить методом линеариза-

З .(2 у

а?,.

aR =12^|а? +

f'

.(f)

При этом

_2 k __2 2иЧ _2

CTf' = 2 2 , СТ., =-CTt ,

f ft 2 т2 R 'оси'

Ч кн ^a

^, _ df _ и2 sin ос

R^ t

1 1

cnt =

1 абс q2n 32y q2T2f

где (1 - отношение сигнал/шум; ст2 - дисперсия оценки момента пересечения цельюлинии визирования. Для ее вычисления требуется задаться отношением сигнал/шум (для построения завиеимолтлй, прсведенных иа риа. 3,принято и2=000).

Рис. 3. График зависимостей ошибки измерения по дальности от времени когерентного накопления (ткн) при различных значениях расстояния от точки пересечения целью линии визирования до приемника первой позиции^и)

Расчетные результаты, полученные в среде математического моделирования МайаЬ, представлены на рис. 3-6.

Из данных рисунка 3 следует, что даже при времени когерентного накопления от 3 до 5 с параметры ошибок измерения дальности исследуемого комплекса до цели на два-три порядка меньше по сравнению с ошибками измерения по дальности РЛС ЗГО. При времени когерентного накопления более 10 с ошибки измерения по дальности практически не меняются.

На рис. 4 приведены графики зависимости ошибок определения дальности до цели от расстояния между приемными станциями (Я^) при времени когерентного накопления (ткн) 5 и 10 с. По данным графиков можно заключить, что при Я > 10000 м ошибки измерения по дальности практически постоянны.

1000 5000

10000

15000

20000

Рис. 4. График зависимости ошибок определения дальности до цели от расстояния между приемными станциями при различных значениях времени когерентного накопления

10

Рис. 5. График зависимости ошибки измерения путевой скорости цели от времени когерентного накопления

Valeriy V. Zamaraev, Aleksandr E. Chentsov... Detection Method of High-Speed Low-Altitude Targets for "Luminal"..

На рис. 5 представлен график зависимости ошибки измерения путевой скорости цели (для простоты расчетов было принято а=90°, т.е. тангенциальная составляющая вектора скорости равна полному вектору скорости) от времени когерентного накопления (ткн).

На графике видим, что при ^=10 с ошибка измерения полного вектора скорости (ст„) равна примерно 0,45 м/с. Полученная оценка ошибки измерения путевой скорости исследуемого комплекса на два порядки меньше ошибки определения путевой скорости РЛС ЗГО, что позволяет достаточно точно определить скорость полета цели и совместно с признаком малой высоты траектории полета идентифицировать ее как крылатую ракету.

На рис. 6 представленграфикзависимости определения ошибокпо дальности от длины волныпередекчика, из кокоаого слезет, сто ирн ввелскении длинны волны характеристики

обаккужителяаначительнкухи'чшкютея.

Признак того, что цель летит на малой высоте, может быть вычислен кос веннкпо д литель-ности полу че ния сигналаот цели (короткая траектория).

Рассмот рим изме аение f' в зав оси мости от ркс стояния до цели (при пек есечении линии визирована я) для раз личны х длин оолн.

Частотнтядевиация сигналя зав^мя когн^нтноеоиадопления спреднляетиявлф ажением ДР = Н-'т кн.

В зависимостиот соотношения AF и Af„ =

1

Пр. м/с

900 800 700 600 500 400 300 200 100

0

= 20 м

и = 233 м/с а = 30° R<5= 10000 м

X = 60 м

1

10

Рис. 6. График зависимости определения ошибок по дальности при различных значениях длины волны передатчика

т

кн

Таблица!

1 / R 20 000 10 000 5 000 2,5 000 1 000

20 0,25 0,5 1 2 5

40 0,125 0,25 0,5 1 2,5

60 0,063 0,125 0,25 0,5 1,25

AF 2

n =-= f XKH

f KH

влияние частотной девиации различно. Так, при времени когерентного накопления, равного 1 с, влияние девиации проявляется на дальностях менее 5 км в коротковолновой части диапазона. При времени когерентного накопления 10 с влияние существенно на дальностях до 20 км во всем диапазоне частот. Не рассматривая другие факторы, влияющие на эффективность метода, можно в первом приближении считать, что время когерентного накопления в интересах решения задачиобнаружениямаловысотных целейдолжнобыть 10 с.

Выводы

1. Метод предлагается реализовать в виде РЛ-комплекса, использующего передающую позицию ЗГ РЛС и две приемных позиции, расположенных в необходимом для контроля районе ортогонально к линии визирования. Комплекс позволяет надежно обнаруживать крылатые ракеты в прикрываемом районе и с высокой точностью оценивать параметры их движения, необходимые для классификации степени их опасности.

2. Предлагаемый метод в отличие от известных (существующих) использует для измерения дальности до цели спектральные особенности отраженных сигналов.

3. Время когерентного накопления полезного сигнала на обнаружителе комплекса от 3 до 5 с позволяет получить ошибки определения дальности и скорости цели на несколько порядков меньше по сравнению с теми же характеристиками РЛС ЗГО.

4. При выборе расстояния между приемными станциями комплекса более 10 км значение ошибки определения дальности до цели не изменяется.

5. Увеличение длины волны передающей станции в диапазоне от 20 до 60 м значительно (в 2-3 раза) улучшает характеристики обнаружителя.

Список литературы

[1] Лобов С.А., Ляпоров В.Н. Угрозы национальной безопасности России. Военные угрозы. Тверь: ВА ВКО имени Маршала Советского Союза Г.К. Жукова, 2014. [Lobov S.A, Liaporov V.N. Threats to Russia's national security. Military threats. Tver: ASD MA named Marshal of the Soviet Union Georgiy Zhukov, 2014 (in Russia)]

[2] Бояринцев А, Пашенных В. Перспективы радиолокационной разведки. ВКО, 2006, 4. [Boiarintsev A, Pashennykh V. Prospects for radar reconnaissance. ASD Journal, 2006, 4 (in Russia)]

[3] Милешкевич В.А. ВВС без глаз и ушей. ВКО, 2008, 2. [Mileshkevich V.A. The AIR FORCE without the eyes and ears. ASD Journal, 2008, 2 (in Russia)]

[4] Шрамченко А. Радиотехнические войска: трудное настоящее. ВКО, 2005, 1. [Shramchenko A. Radiotechnical troops: hard now. ASD Journal, 2005, 1 (in Russia)]

[5] Кислуха А. К единому радиолокационному полю страны. ВКО, 2012, 2. [Kislukha A. A single radar field country. ASD Journal, 2012, 2 (in Russia)]

[6] Глазер Дж.И. Некоторые результаты по определению двухпозиционной ЭПО сложных объектов. Труды Института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (ТИИЭР), 1989, 77(5), 8-18. [Glazer J.I. Some results on the definition of two-step EPO complex objects. Transactions of the Institute of electrical and electronics engineers (TEEE), 1989, 77(5), 8-18 (in Russia)]

[7] Григас С.Э, Литовченко Д.Ц, Скорынин А.А. Контроль космического пространства с использованием просветной радиолокации. Антенны, 2013, 1, 83-86. [Grigas S.E, Litovchenko D.Ts, Skorynin A. A. Control of outer space using the rear-illuminated tracing, Antennas, 2013, 1, 83-86 (in Russia)]

[8] Ковалев Ф.Н. Автореферат дисс. ... д-ра техн. наук. Нижегородский государственный технический университет имени Р.Е. Алексеева. 2015, 30. [Kovalev F.N. Thesis for the degree of doctor of technical sciences. Nizhny Novgorod State Technical University named R.E. Alexeev. 2015, 30 (in Russia)]

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.