4.10.4. К вопросу о выборе разрешающей способности по дальности

До сих пор в жданной главе цель все время предполагалась точечной (малой сравнению с протяженностью интервала разрешения по дальности). При этом для протяженной помехи всегда получалось, что помехоустойчивость повышается при расширении спектра модуляции, т. е. при увеличении разрешающей способности по дальности. При уменьшении интервала разрешения он рано или поздно становится сравнимым с размерами цели и принятые идеализации перестают выполняться. Возникает вопрос, стоит ли и дальше повышать разрешающую способность?

Чтобы точно ответить на этот вопрос, необходимо точно решить задачу об оптимальной обработке сигнала от протяженной цели. При этом едва ли можно ограничиться исследованием модели цели в виде совокупности блестящих точек, ибо в теории радиовидения, переход к которому происходит при существенную роль должно играть детальное изучение и сравнение «тонких» структур отраженных сигналов от различных целей для выявления их сходства и различия. При этом возникает

задача о рассеянии модулированных электромагнитных волн на объектах с размерами неоднородностей, сравнимыми с длиной волны, соответствующей разности крайних частот модуляции. Решение этих задач — пока что дело будущего. Поэтому здесь мы ограничимся обсуждением вопроса о выборе разрешающей способности с точки зрения современного уровня развития техники радиолокации и современных представлений в этой области.

Рассмотрим прежде всего вопрос о последствиях уменьшения интервала разрешения до и ниже с точки зрения выполнения радиолокатором своих основных функций при отсутствии помех. К этим функциям относятся: обнаружения цели или группы целей и определение параметров траекторий целей. Для идеализации цели в виде совокупности блестящих точек качество выполнения этих функций удается исследовать достаточно строго.

Анализ режима обнаружения может быть проведен с помощью результатов п. 4.9.1. Функция корреляции сигнала от цели определяется для протяженной цели формулой (4.9.1) и функция входящая в (4.2,2), может быть записана в виде

где определяется равенством (4.9.8). Предположим теперь, что меняются медленно по сравнению с Тогда можно преобразовать обе части уравнения (4.9.11) по Фурье по считая постоянным. В результате получаем

где результат преобразования Фурье от

Уравнение (4.10.35) может быть решено относительно как функции времени для крайних случаев медленных и быстрых флюктуаций методами, неоднократно

использованными ранее. Для краткости здесь ограничимся случаем медленных флюктуаций. При этом не зависит от времени и

Подставляя это решение в и затем в выражение для можно получить соотношения, определяющие характер оптимальных операций, которые в общем виде очень сложны. Упростить эти операции можно, аппроксимируя -образной кривой. Тогда

Из (4.10.37) следует, что оптимальная обработка сигнала от протяженной цели при сделанных предположениях включает в себя оптимальную обработку сигналов от отдельных точек цели и интегрирование результатов обработки по задержке с весом, зависящим от распределения отражающей поверхности по протяженности цели. Приближенно можно осуществить эту обработку с помощью конечного числа каналов, расстроенных по дальности примерно на величину Выходы каналов должны некогерентно накапливаться. Сигналы, принимаемые по каждому из каналов, для рассматриваемой модели можно считать статистически независимыми. В этом случае характеристики обнаружения получаются точно такими же, как в случае одновременного использования частотных каналов, рассмотренном в § 4.6. Из анализа характеристик следует, что при медленных флюктуациях существует оптимальная величина интервала разрешения

а при быстрых флюктуациях качество обнаружения ухудшается с уменьшением - пороговой сигнал расчет, примерно как

Таким образом, если условия статистической независимости сигналов, отраженных от отдельных участков цели, выполняются и цель флюктуирует медленно, имеет смысл повышение разрешающей способности до определенного предела и после того, как сравнялось с Тот факт, что этот выигрыш совпадает с выигрышем за счет использования нескольких частотных каналов, позволяет выбирать между этими двумя способами повышения дальности обнаружения. В настоящее время из технических соображений предпочтение следует, по-видимому, отдать многочастотному излучению.

При измерении координат протяженной цели возникает вопрос о том, что подразумевать под измеряемыми координатами. По-видимому, целесообразно говорить о координатах «радиолокационного центра тяжести» цели. Если сигналы от отдельных участков цели флюктуируют независимо, то центр будет блуждать случайным образом по поверхности цели и при любой разрешающей способности ошибки определения истинного положения цели не могут быть значительно меньше размеров цели. Этот вывод полностью подтверждается анализом точности измерения дальности, проведенным в гл. Таким образом, с точки зрения повышения точности измерения координат обсуждаемое увеличение разрешающей способности смысла не имеет.

Посмотрим, как влияет увеличение разрешающей способности на помехоустойчивость по отношению к пассивным помехам. Увеличение отношения сигнал/помеха при расширении полосы модуляции, происходящее за счет уменьшения отражающей поверхности помехи, попадающей в интервал разрешения по дальности, будет, очевидно, (продолжаться лишь до тех пор пока а затем этот рост прекратится или, во всяком случае, замедлится (конкретный вид зависимости определяется свойствами цели и помехи). Вместе с тем при дальнейшем увеличении разрешающей способности ухудшаются (см. п. 4.10.2) условия селекции движущейся цели по скорости.

Все приведенные выше аргументы против повышения разрешающей способности после того, как интервал разрешения становится сравнимым с размерами цели, основываются на современных представлениях о задачах и возможностях радиолокации. Может быть в будущем

удастся применять повышенную разрешающую способность (радиовидение) для распознавания целей и для выделения целей на фоне пассивных помех. При решении этих задач должна, по-видимому, использоваться корреляция сигналов, отраженных от отдельных участков цели. Изучение связанных с радиовидением проблем сейчас лишь начинается, и нельзя предсказать все затруднения, которые возникнут, и все преимущества, которыми удастся воспользоваться. Однако можно утверждать, что переход к более полному использованию тонкой структуры сигнала потребует многократного увеличения отношения сигнал/шум, так как увеличится количество информации, передаваемой по радиолокационному каналу. В связи с этим в системах дальнего обнаружения, возможно, и в дальнейшем будет использоваться разрешающая способность порядка размеров цели.