ГЛАВА 12. ВЫДЕЛЕНИЕ СИГНАЛОВ ДВИЖУЩИХСЯ ЦЕЛЕЙ НА ФОНЕ ПАССИВНЫХ ПОМЕХ

§ 12.1. МЕТОДЫ ЗАЩИТЫ ОТ ПАССИВНЫХ ПОМЕХ

Пассивные помехи представляют собой радиосигналы, отраженные мешающими объектами при их облучении зондирующими сигналами РЛС. Их воздействие проявляется в подавлении и маскировке сигналов, отраженных от наблюдаемой цели. Интенсивность помех может существенно превышать не только уровень собственных шумов приемника, но и полезный сигнал цели, что затрудняет ее радиолокационное наблюдение, а иногда делает его вообще невозможным.

Методы борьбы с помехами основаны на различии характеристик сигналов, отраженных целью и мешающими отражателями, обусловленных их протяженностью и положением в пространстве, скоростью движения и отражающими свойствами.

Для улучшения «заметности» сигнала на фоне пассивных помех необходимо прежде всего улучшить пространственную избирательность РЛС путем повышения разрешающей способности РЛС с целью приближения размера разрешаемого элемента (разрешаемого объема или площади) к размеру цели.

При проектировании РЛС должна решаться задача совместной оптимизации (по соответствующему критерию) и закона модуляции зондирующего и алгоритма обработки принимаемого сигналов. Так, для обеспечения должного качества обнаружения цели упомянутую пару сигнал — алгоритм обработки следует подбирать из условия максимизации вероятности правильного обнаружения при заданных вероятности ложной тревоги, энергии зондирующего сигнала, отражающих свойствах цели и характеристиках пассивных помех.

В ряде случаев такую оптимизацию сдается свести к максимизации отношения сигнала к суммарной (пассивная помеха плюс флуктуационный шум) помехе на выходе линейного фильтра. При этом осуществляют оптимизацию пары сигнал фильтр.

Для наиболее простого случая сигнала, отраженного точечной целью, и помехи, создаваемой совокупностью сигналов большого числа мешающих точечных отражателей, смещенных случайно по времени задержки и частоте относительно сигнала, можно полагать, что для минимизации мощности помехи необходимо минимизировать частичный объем тела взаимной функции неопределенности в помеховой зоне на плоскости , .

Если же параметры зондирующего сигнала РЛС заданы и в приемнике применен оптимальный по отношению сигнал/шум фильтр, то для оптимизации обработки сигнала при наличии пассивной помехи необходимо ввести второй фильтр, подавляющий частотные составляющие спектра помехи, которые отличаются от сигнальных на значение разности их доплеровских смещений. Такая фильтрация, называемая селекцией движущейся цели (СДЦ), является эффективным средством улучшения радиолокационного наблюдения; она находит достаточно широкое применение в РЛС различного назначения. Методы и устройства СДЦ будут рассмотрены в последующих параграфах, здесь же кратко остановимся на поляризационной селекции сигнала и характеристиках приемного устройства, способствующих улучшению различимости сигнала на фоне пассивных помех.

Поляризационная селекция основана на различии поляризационных характеристик цели и мешающих отражателей. Различают собственную и нулевую поляризацию отражателя. При собственной поляризации отраженная волна имеет такую же поляризацию, как и облучающая, а при нулевой отраженная-волна поляризована ортогонально облучающей. Так, для линейного вибратора собственной поляризацией является поляризация облучающей волны, параллельная оси вибратора, а поляризация волны, перпендикулярная оси вибратора, будет нулевой. Если поляризационные характеристики цели и мешающих отражателей заранее известны, то поляризацию облучающей волны нужно выбирать возможно ближе к собственной для цели и к нулевой для мешающих отражателей.

Для подавления мешающих отражений гидрометеоров (дождя, облаков, тумана) при радиолокационном наблюдении сосредоточенных объектов (например, самолетов) применяют круговую поляризацию, являющуюся нулевой для шарообразных капелек, поскольку при отражении от них направление вращения вектора поляризации меняется на обратное.

При проектировании РЛС для улучшения наблюдаемости цели на фоне пассивных помех необходимо предусмотреть также меры по уменьшению влияния возможных перегрузок в приемном тракте РЛС при приеме сильных сигналов от мешающих отражателей. В этом случае пригодны те же способы, которые применяют для защиты от активных помех.

Надлежащим выбором параметров зондирующего сигнала и характеристик приемника можно ослабить влияние пассивных помех, однако для более эффективной защиты от них во многих случаях следует использовать методы селекции полезного сигнала и, в частности, весьма эффективные доплеровские методы селекции движущейся цели.