CC BY
17
Space is a harsh environment creating many challenges for structural materials used in space systems. Composite materials are one key enabler for space systems due to their excellent thermo-mechanical properties and - in particular the capability to tailor these properties towards the needs of space systems. This review summarizes the challenges posed by the space environment as well as challenges posed by new strategies for space exploitation. The solutions offered by non-polymer matrix composite materials are discussed. Key words: Ceramic matrix composites (CMC), Metal matrix composites (MMC).
Sharanov Alexander Olegovich, specialist, operator, era_1@mil.ru, Russia, Anapa, FGAU «MIT
«ERA»,
Kirichenko Evgeniy Olegovich, specialist, operator, Russia, Anapa, FGAU «MIT «ERA», Savostin Dmitriy Alexandrovich, specialist, operator, Russia, Anapa, FGAU «MIT «ERA»
УДК 621.396
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-2-320-322 ОБЗОР МЕТОДОВ И СРЕДСТВ РАДИОЛОКАЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ АТМОСФЕРЫ
Р.В. Мотало
Рассматриваются общие принципы радиолокационного зондирования атмосферы, методы определения параметров состояния атмосферы некогерентными и когерентными радиолокационными станциями. Обсуждаются достоинства и недостатки средств зондирования атмосферы.
Ключевые слова: когерентный сигнал, некогерентный сигнал, радиолокатор, обработка сигнала, радар, РЛС.
Получение данных о движении воздушных масс - очень важная задача для различных целей: от предсказания погодных условий до мониторинга воздушной обстановки в местах полета авиационной и космической техники [1].
Наиболее распространены из-за своей простоты контактные способы получения информации о скоростях и направлениях движения ветра, например, анемометры или воздушные зонды. Данные способы имеют ряд недостатков: анемометр неспособен проводить измерения на расстоянии, а метеорологический зонд не может предоставить данные в короткие сроки.
Одним из дистанционных методов измерения скорости ветра является зондирование атмосферы с помощью радиоволн. Данный способ позволяет достаточно быстро получать информацию о направлении движения воздушных масс для довольно широкого диапазона высот. Этот метод имеет несравнимые преимущества по сравнению с другими способами измерения ветра: гораздо меньшие ограничения на временное и пространственное разрешение данных.
Однако, присутствуют свои нюансы, которые требуют решения: слабый уровень отраженного сигнала и малая разрешающая способность на низких частотах. В то же время, с ростом частоты увеличивается затухание радиоволн в атмосфере [2].
Радиолокационные системы, использующие данные типы зондирующих сигналов, называют импульсными РЛС.
В импульсной радиолокационной системе когерентность описывает фазовые соотношения между переданным и принятым импульсами. Все радиолокационные станции, имеющие систему селекции движущихся целей, разделяются по принципу работы на две группы: когерентные и некогерентные. Является ли радар когерентным или нет, зависит от типа передатчика [3].
Когерентными называют РЛС, которые при передаче и приеме используют радиосигналы, изменение фазовой структуры которых от импульса к импульсу известно.
Как правило, данные знания достигаются за счет надлежащего построения ПРМ-ПРД-трактов импульсной РЛС, при котором обеспечивается жесткая привязка фазовой структуры зондирующего сигнала, формируемого ПРД РЛС, и гетеродинных колебаний в ПРМ РЛС к фазовой структуре опорного сигнала, формируемого высокостабильным задающим генератором. Задающий генератор может выступать как самостоятельный элемент приемо-передающего тракта РЛС либо входить в состав синхронизатора радиолокатора.
В результате при осуществлении когерентного приема отраженного сигнала от цели обеспечивается возможность выделения информации о цели не только в виде координат, таких как дальность и угловое положение объекта наблюдения, а более полной, такой как скорость движения объекта, спектральный состав отраженного сигнала, класс и тип наблюдаемой цели.
Системный анализ, управление и обработка информации
з(0
Рис. 1. Задающий генератор
Дополнительная информация, извлекаемая из принятого сигнала, позволяет:
- повысить дальность действия РЛС за счет когерентного накапливания принимаемого импульсного радиосигнала;
- осуществлять подавление внешних помех (например, отражений от земной поверхности) за счет доплеровской селекции принимаемых сигналов;
- разрешать цели по скорости и измерять скорости их движения, опираясь на эффект Доплера;
- повышать угловое разрешение РЛС при наблюдении земной поверхности и объектов на ней за счет учета зависимости между скоростью движения цели и ее азимутальным положением (режим формирования (синтезирования) искусственной апертуры антенны).
В отличие от когерентных РЛС некогерентные радиолокаторы при приеме отраженных сигналов не учитывают фазовые связи между отдельными радиоимпульсами пачки. Поэтому принимаемая последовательность отраженных импульсных сигналов рассматривается как последовательность радиоимпульсов, у которых фазы отдельно взятого радиоимпульса изменяются случайным образом по отношению к соседнему. Такую принимаемую последовательность радиоимпульсов называют некогерентной, а обработку сигналов, при которой не учитывается взаимная связь между отдельными импульсами пачки, — некогерентной [4].
Метеорологические некогерентные радиолокаторы определяют опасные явления по косвенным признакам - измерениям высоты верхней границы радиоэха и отражаемости кучево-дождевой облачности и принимают решение с помощью радиолокационных критериев опасности.
<9
б>
Рис. 2. Диаграммы излучения радиолокационных антенн в горизонтальной (а) и вертикальной (б) плоскостях
в которых излучаемая мощность равна половине максимальной мощности, излучаемой
в направлении оси диаграммы
При некогерентном приеме отраженной последовательности радиоимпульсов от цели случайная фаза каждого импульса является мешающим неинформационным параметром, поэтому от данной фазы в процессе обработки сигналов избавляются. Неучет фазовой закономерности радиоимпульсов внутри последовательности (пачки) снижает информационные возможности некогерентных РЛС по
сравнению с когерентными. В результате некогерентные РЛС неспособны выявлять доплеровское смещение частоты принимаемого сигнала и, как следствие, не могут выделять движущие цели, наблюдаемые на фоне пассивных помех, реализовывать режим синтезирования апертуры антенны, разрешать цели, следующие в плотных боевых порядках. Кроме того, дальность действия некогерентных РЛС при одинаковых условиях меньше дальности когерентных РЛС.
В этой связи некогерентные РЛС применяются в основном при обнаружении воздушных целей в свободном пространстве и при наблюдении земной поверхности с низким разрешением (более 100 м).
Достоинства некогерентных РЛС — простота и низкое требование к узлам. В них также осуществляется накопление импульсных сигналов в целях повышения отношения сигнал/шум, однако некогерентное накопление значительно менее эффективно, чем когерентное.
Таким образом, в целях получения широких информационных возможностей современные РЛС строятся по принципу когерентных систем. Для извлечения полного объема информации, содержащейся в параметрах принимаемого сигнала, необходимо обеспечить оптимальные прием и обработку данного сигнала. Наиболее полную информацию о цели позволяет получить организация когерентного приема и обработки радиолокационного сигнала.
Cписок литературы
1. Ветровой профайлер Ка диапазона. Результаты сравнительных натурных испытаний / В.В. Стерлядкин [и др.] // III Всероссийские Армандовские чтения. Муром, 2013. С. 158-163.
2. Стерлядкин В.В., Горелик А.Г., Щукин Г.Г. Обзор методов и средств ветрового зондирования атмосферы // III Всероссийские Армандовские чтения. Муром, 2013. С. 24-42.
3. Радиоприемные устройства: учебник для вузов / Н.Н. Фомин, Н.Н. Буга, О.В. Головин и др.; под редакцией Н.Н. Фомина. 3-е издание, стереотип. М.: Горячая линия — Телеком, 2007.
4. Основные принципы радиолокации. [Электронный ресурс] URL: https://radartutorial.eu (дата обращения: 09.06.2022).
5. Особенности некогерентной и когерентной обработки радиолокационных сигналов. [Электронный ресурс] URL: https://vuzdoc.org (дата обращения: 09.06.2022).
Мотало Роман Валерьевич, магистр, старший оператор, era_1@mil.ru, Россия, Анапа, ФГАУ «ВИТ «ЭРА»
REVIEW OF METHODS AND TOOLS OF RADAR SOUNDING OF THE ATMOSPHERE
R.V. Motalo
The general principles of radar sounding of the atmosphere, methods for determining the parameters of the state of the atmosphere by incoherent and coherent radar stations are considered. The advantages and disadvantages of means of atmospheric sounding are discussed.
Key words: coherent signal, non-coherent signal, signal processing, radar.
Motalo Roman Valerievich, magister, senior operator, era_1@mil.ru, Russia, Anapa, FGAU «MIT
«ERA»
УДК 681.786.67
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-2-322-325
ОБОСНОВАНИЕ ПОСТРОЕНИЯ НОВОГО КЛАССА ТЕПЛОВИЗИОННЫХ СИСТЕМ
А.В. Трегубов, С.О. Коваленко
Обоснование построения нового класса тепловизионных систем. Для решения этой задачи должны быть разработана концепция построения тепловизеров с квазицветовым представлением изображений, проведены сравнительные исследования с измерительными ТпВ с «псевдоцветовым» представлением изображений, проведены экспериментальные исследования по построению элементов системы контроля военной техники и гражданских объектов, а также окружающей обстановки в цветном тепловизионном варианте.
Ключевые слова: тепловизионная система, тепловизер, трехспектральный приёмник, QWIP.
Обнаружение объектов, а также поверхностных и подповерхностных неоднородностей на различных ландшафтах и сложных фонах с оценкой критериев эффективности представления изображений в режиме «квазицвет» в сравнении с ранее известными черно-белыми представлениями и
322
