§ 8.4. СТАТИСТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЭПР ЦЕЛЕЙ И ОТРАЖЕННЫХ СИГНАЛОВ

Случайные флуктуации ЭПР целей, вызванные изменениями взаимного положения РЛС и цели, а в случае групповых и распределенных целей — и изменениями взаимного положения элементарных отражателей, приводят к флуктуации отраженных сигналов. Достаточно полно статистические свойства сигналов и ЭПР целей могут быть описаны ПВ и спектром (функцией корреляции) флуктуаций.

Ранее было показано, что ЭПР множества элементарных отражателей описывается экспоненциальным законом распределения.

Если среди элементарных случайно расположенных отражателей появляется стабильно отражающий объект с ЭПР , причем отношение к среднему значению результирующей ЭПР всех случайных отражателей равно , то ПВ ЭПР такой комбинированной цели

При отсутствии стабильно отражающей цели и ПВ экспоненциальна. С ростом у кривой распределения W появляется максимум (рис. 8.12) и при ПВ приближается к рэлеевской. При эта ПВ близка к нормальной с максимумом при . Дальнейшее увеличение приводит к сжатию кривой ПВ, поскольку результирующая ЭПР определяется превалирующим вкладом большой стабильной цели и влияние случайных отражателей незначительно.

Рис. 8.12

Рассмотренная модель ЭПР комбинированной цели достаточно универсальна, она может быть применена для математического описания большинства отражающих объектов, встречающихся на практике.

Полученные ПВ позволяют найти вероятность появления тех или иных значений ЭПР целей, а следовательно, и вероятность той или иной интенсивности отраженных сигналов. Однако для многих приложений этого недостаточно и требуются также характеристики, описывающие динамику флуктуаций ЭПР, т. е. интенсивности отраженных сигналов во времени (функция корреляции или спектр мощности флуктуаций).

Спектральные характеристики сигналов, отраженных сложными и распределенными объектами, состоящими из многих отражателей, определяются относительной скоростью цели и РЛС, взаимным перемещением элементарных отражателей и изменением состава отражателей (их числа и ЭПР) при сканировании (перемещении) ДНА. В случае сложных целей (корабль, самолет и др.) результирующий отраженный сигнал формируется путем суммирования отражений от отдельных участков поверхности (в основном «блестящих» точек), которые можно считать элементарными отражателями.

При большой относительной скорости перемещения РЛС и цели ширину спектра отраженного сигнала можно считать равной разности доплеровских приращений частот для крайних элементов цели. Так, если угловая ширина цели , а курсовой угол ее середины (угол между вектором относительной скорости V и направлением на цель) равен , то ширина спектра отраженного сигнала при небольших

Зная ширину спектра можно рассчитать и время корреляции сигнала , характеризующее быстроту флуктуаций. Из формулы (8.28) следует, что скорость флуктуаций связана с относительной скоростью перемещения, курсом и размерами цели, что может быть использовано для опознавания вида цели по характеру флуктуаций отраженного сигнала. Ширина спектра зависит также от угловых перемещений элементарных отражателей относительно центра масс цели. Так, при рыскании и кренах самолета в спектре флуктуаций сигнала появляются частоты до сотен герц.

Флуктуации фазового фронта отраженной волны приводят к погрешностям при определении пеленга цели. Такие флуктуации неизбежны при радиолокационном пеленговании сложных объектов, положение центра отражения которых непрерывно меняется из-за взаимного перемещения РЛС и цели, изменения ракурса элементарных отражателей и их состава. Опыт показывает, что среднеквадратическая погрешность отклонения угла прихода радиолокационного сигнала реальной цели с видимым линейным размером на расстоянии D от РЛС .

Флуктуации фазового фронта отраженной волны называют угловыми шумами цели. Их спектр для реальных целей лежит в области низких частот от 0 до 5 Гц и имеет ширину около долей герц. Спектр флуктуаций нужно знать при проектировании РЛС с автоматическим сопровождением цели по угловым координатам.

Статистические характеристики ЭПР целей и отраженных сигналов необходимы при расчете дальности действия РЛС, точности измерения координат, а также при проектировании устройства обработки сигналов РЛС. Ориентировочные расчеты проводят при экспоненциальном законе распределения ЭПР целей. При оценке дальности действия РЛС используют среднее значение ЭПР цели , которое получают усреднением значений ЭПР для различных направлений облучения цели. В табл. 8.1 приведены средние значения ЭПР для различных реальных объектов радиолокационного наблюдения [8].

Таблица 8.1

На практике иногда возникает необходимость искусственного увеличения или уменьшения ЭПР реальных объектов. Так, для облегчения поиска спасательных лодок и плотов на них устанавливают уголковые отражатели, резко увеличивающие дальность радиолокационного обнаружения. В других случаях для уменьшения обнаруживаемости ракет, ЛА и кораблей стремятся снизить их ЭПР рациональным выбором конфигурации поверхности и применением защитных покрытий, уменьшающих отражение радиоволн.

Каковы причины вторичного излучения различных радиолокационных целей?

Что характеризует поляризационная матрица рассеяния цели?

Дайте определение ЭПР цели и приведите общую формулу для ее расчета.

Во сколько раз ЭПР плоского металлического листа, облучаемого по нормали, превышает его физическую площадь? Объясните причину зависимости такого превышения от длины волны.

Почему диаграмма рассеяния уголкового отражателя значительно шире, чем плоского листа?

При каких условиях площадь поперечного сечения шара можно считать равной его ЭПР?

Что такое разрешаемый объем и разрешаемая площадь? В каких случаях их используют?

Какой вид распределения ЭПР цели применяют для математического описания сложных отражающих объектов? Какие параметры используют для характеристики скорости флуктуаций ЭПР целей? Каковы пути снижения ЭПР целей, а при необходимости — и ее искусственного увеличения?

Вычислить разрешаемый объем РЛС при .