9.2.2. Резонансная модель рассеяння электромагнитного поля радиолокационных объектов

Механические и электрические системы обладают резонансными свойствами, которые относятся к их физическому строению. Эти собственные резонансы (полюса) являются ключевым компонентом при решении механических или электрических динамических уравнений для данной системы. На основании проведенных исследований резонансных свойств радиолокационных объектов, как одной из возможностей для их идентификации установлено следующее [4, 19, 42]:

- собственные резонансы (полюса) объектов практически не зависят от угла между радиолокационной станцией и объектом;

- диаграмма полюсов каждого объекта является уникальной, что позволяет различать объекты различных классов;

- несколько резонансных частот объекта могут характеризовать его в широком диапазоне частот.

Интерес к СШП (импульсной) радиолокации объясняется необходимостью создания усовершенствованных схем идентификации объектов, оснащенных современными защитными покрытиями. Опираясь на резонансную модель, проведем синтез поздневременной части отклика объекта СШП радиолокации на возбуждающее воздействие. Такая модель позволит нам оценивать эффективность и точность идентификации радиолокационных объектов с использованием алгоритмов цифровой обработки. Синтез модели будем производить на основании экспериментальных данных, приведенных в [24]. где представлены оценки резонансных частот масштабных моделей самолетов F-4 и МИГ-27. В табл 1 представлены усредненные значения полюсов резонансной модели , где с - скорость света, нормированные к характерному размеру модели самолета

Таблица 1. (см. скан)

Для денормирования полюсов резонансных моделей в качестве характерного размера самолетов возьмем значение равным При анализе и моделировании будем использовать сигнал в виде суммы полезного сигнала содержащего информацию об объекте, и белого гауссовского шума. Частоту дискретизации выбираем с учетом теоремы Котельникова и запаса по восстановлению.

Для пересчета полюсов из р-плоскости в z-плоскость используется соотношение

где период дискретизации.

Диаграмма полюсов резонансных моделей самолетов на -плоскостн представлена на рис. 9.19.

Рис. 9.19. Первый квадрант диаграммы полюсов на -плоскости резонансных моделей самолетов

Уровень белого гауссовского шума будем задавать величиной дисперсии Отношение сигнал/шум для модели сигнала будем оценивать по формуле

где - дисперсия шума; число отсчетов сигнала.

На основании приведенных в [24] результатов экспериментальных исследований зависимости формы собственных электромагнитных колебаний различных объектов от угла между радиолокационной системой и идентифицируемым объектом установлено, что амплитуда вычетов полюсов резонансной модели зависит от ракурса. Поэтому при формировании резонансной модели излучения самолетов F-4 и МИГ-27 помимо полюсов, представленных на рис. 9 19, будем использовать зависимость амплитуд вычетов от угла наблюдения за объектом (рис. 9 20), в котором показано соотношение амплитуд вычетов полюсов резонансной модели.

Рис. 9.20. Зависимость амплитуд вычетов резонансной модели от угла между радиолокационной системой и объектом

При нулевом угле наблюдения амплитуда вычетов полюсов, соответствующих резонансам фюзеляжа и мелких деталей корпуса, равны нулю, т.е. эти резонансы не возбуждаются при таком расположении объекта. В то же время амплитуда вычета 2-го полюса, соответствующего крыльям самолета, максимальна. При изменении угла наблюдения взаимное соотношение между амплитудами вычетов меняется, причем для каждого полюса ее направление, при котором амплитуда вычета максимальна.

Наиболее характерные реализации откликов масштабных макетов самолетов F-4 и МИГ-27 для различных углов наблюдения представлены на рис. 9.21 и 9.22. Из рисунков видно, что для различных углов наблюдения отклики объектов значительно отличаются друг от друга.

Колее наглядно различие в откликах объектов для различных углов наблюдения можно увидеть на рис. 9.23 и 9 24 где представлены энергетические спектры этих сигналов.

Из рисунков видно, что при различных углах наблюдения в энергетическом спектре резонансных моделей самолетов могут пропадать пики, соответствующие некоторым полюсам объекта. При этом новых полюсов не появляется. Проведено обоснование резонансной модели рассеяния целей в СШП радиолокации. в основе использования такой модели лежит метод сингулярных разложений, согласно которому поле, рассеянное объектом, содержит затухающие гармонические компоненты, а набор их

Рис. 9.21. Отклики масштабной модели самолета F-4 при различных ракурсах

Рис. 9.22. Отклики масштабной модели самолета МИГ-27 при различных ракурсах

Рис. 9.23. Энергетический спектр резонансной модели самолета F-4

Рис. 9.24. Энергетический спектр резонансной модели самолета МИГ-27

комплексных частот определяется геометрической формой и размерами объекта, причем этот набор не зависит от ракурса объекта относительно возбуждающего воздействия

Сформулированы модели собственных электромагнитных излучений двух масштабных моделей разных летательных аппаратов: МИГ-27 и F-4, учитывающие по три главных резонанса в спектре рассеянных полей, а также зависимость и передаточных частотных характеристик рассеяния от ракурса объекта по отношению к точке наблюдения рассеянного сигнала.

Диапазон частот, занимаемый передаточными частотными характеристиками рассеяния рассматриваемых масштабных моделей летательных аппаратов, лежит в диапазоне от единиц мегагерц до 20 МГц, т.е. соответствует определению сверхширокополосных сигналов.