Радиолокационное изображение периодической последовательности объектов

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Радиолокационное изображение периодической последовательности объектов

К. В. Татаренков

Аннотация

В статье рассмотрен вопрос появления ложных отметок целей на радиолокационном изображении (РЛИ) периодической последовательности объектов на примере РЛИ потенциальной миры с эквидистантным расположением уголковых отражателей.

Ключевые слова: синтезированная апертура, дифракция, ложные отметки целей.

Radar image of the periodic sequence of objects

K.V.Tatarenkov

JSC "NII Kulon, Moscow, Russia

Abstract.The article considers the question of the appearance of false target on the radar image of the periodic sequence of objects on the example of the potential worlds with equidistant arrangement of corner reflectors.

Keywords: paper template; formatting; style; formulas; (other keywords).

Введение

В настоящее время для мониторинга земной и морской поверхности широко применяются радиолокаторы с синтезированной апертурой (РСА).

Преимуществом РСА является возможность получения РЛИ фотографического качества в любое время суток независимо от погоды.

Однако отражение радиоволн от регулярных неоднородностей или от объектов имеющих периодическое расположение может вызывать появление ложных целей на РЛИ.

Экспериментально эффект появления ложных целей неоднократно наблюдался во время лётно-конструкторских и государственных испытаний РСА «Пика-М» при получении РЛИ потенциальной миры, с периодическим расположением уголковых отражателей.

Цель работы - обоснование возможности появления ложных целей при отражении от периодической последовательности объектов.

Данный эффект наиболее ярко проявляется при работе современных РСА с высокой разрешающей способностью и большой дальностью. Представителем современного радиолокатора является РСА «Пика-М».

Радиолокатор с синтезированной апертурой «Пика-М» разработан АО «НИИ «Кулон» со следующими основными техническими характеристиками:

-чувствительность приёмного тракта - минус 150дБВт;

-импульсная мощность передатчика - 40 кВт;

-коэффициент усиления антенны - 31 дБ;

-мгновенная полоса частот приёмного тракта - 400 МГц.

Это обеспечивает следующие тактические характеристики:

- разрешающая способность в телескопическом режиме - от 0,3 до 0,5 м;

- разрешающая способность в режиме картографирования суши - от 1до1,5 м;

- разрешающая способность в режиме картографирования моря - от 4 до 6 м.;

-максимальная дальность в режиме картографирования суши - 150 км;

-максимальная дальность в телескопическом режиме - 150 км;

-максимальная дальность в режиме картографирования моря - 300км.

Характеристики достигнуты накоплением сигналов на интервалах синтеза до нескольких минут и применением зондирующих линейно-частотно модулированных (ЛЧМ) сигналов с длительностью до 10 мкс и девиацией до 400 МГц.

В процессе работы РСА «Пика-М» зондирующий ЛЧМ импульс отражается от протяжённой поверхности, что увеличивает взаимную интерференцию между зондируемыми объектами.

Отражение радиоволн от регулярных неоднородностей или от объектов имеющих периодическое расположение может рассматриваться как дифракция на этих структурах.

Экспериментальное подтверждение эффекта

Эффект появления ложных целей неоднократно наблюдался во время лётно-конструкторских и государственных испытаний РСА «Пика-М» при получении РЛИ потенциальной миры с периодическим расположением уголковых отражателей (УО). На этих испытаниях была использована потенциальная мира, предназначенная для оценки динамического диапазона РСА (мира Б), состоящая из 13 уголковых отражателей, расположенных в одну линию под углом 45є ± 1є к направлению полёта самолёта (рисунок 1). Максимальная эффективная поверхность рассеяния (ЭПР) составляет 45000 кв.м., у каждого последующего отражателя ЭПР уменьшается на 5дБ. Исключение составляет 13-й уголковый отражатель, так как он является реперным, его ЭПР составляет 100 кв. м. На рисунке 2 приведено РЛИ потенциальной миры.

Из рисунка 2 видно, что уголковых отражателей не 13, а 19 (6 лишних со стороны уголковых отражателей с наибольшей ЭПР). Со стороны уголковых отражателей с наименьшей ЭПР отметки целей не наблюдаются из-за их малой интенсивности.

На рисунке 3 приведены радиоголограммы уголковых отражателей потенциальной миры.

Теоретическое обоснование эффекта

Потенциальная мира может быть представлена как дифракционная решётка с числом элементов 13 и периодом (34 ± 0,5) м. Так как длительность зондирующего ЛЧМ импульса составляет не менее 5 мкс, то освещается вся дифракционная решётка.

Рис. 1

Рис. 2

Ширина отражённого пучка пришедшего на вход антенны равна:

, (1)

где:

N - число элементов дифракционной решётки

d- период дифракционной решётки

R- дальность от РСА до дифракционной решётки

л - длина волны.

ложная цель антенна

Рис. 3

Количество K порядков дифракции одновременно принимаемых антенной РСА определяется шириной отражённого пучка L и смещением этого пучка в зависимости от порядка дифракции.

(2)

В нашем случае отражение от каждого элемента решётки отличается на 5дБ по мощности, поэтому ложное изображение уголковых отражателей потенциальной миры более яркое со стороны уголковых отражателей с большей ЭПР.

В зависимости от дальности меняется количество наблюдаемых ложных изображений уголковых отражателей потенциальной миры.

На дальности 41км порядок дифракции K=6 (рис. 2).

Из формулы (2) при N =12, d=34м, R=41км и л=3,428см следует расчётное значение K=5,02.

С учётом точности установки потенциальной миры и точности навигационной аппаратуры обеспечивающей полёт носителя РСА наблюдается хорошее совпадение экспериментального значения К с расчётным.

Заключение

Наличие ложных уголковых отражателей значительно затрудняет оценку характеристик аппаратуры, предъявляемой на испытания. С целью исключения этого эффекта при измерении характеристик РСА необходимо нарушить периодичность расположения уголковых отражателей. Для этого следует внести соответствующие изменения в решение № 7 ККОН, применяемое для оценки характеристик РСА, используемых в международной программе «Открытое небо», и в соответствующие российские документы.

Для уменьшения эффекта появления ложных целей, вызванном взаимной интерференцией между объектами, надо уменьшать длительность зондируемых импульсов. Для сохранения дальности действия необходимо увеличивать частоту повторения и, как правило, заходить в область неоднозначности по наклонной дальности.

Размещено на Allbest.ru