Образовательный портал о технологиях мобильной связи


Что такое радиолокация .



      Радиолокация – область радиотехники, обеспечивающая радиолокационное наблюде-ние различных объектов, то есть их обнаружение, измерение координат и параметров движе-ния, а также выявление некоторых структурных или физических свойств путем использова-ния отраженных или переизлученных объектами радиоволн либо их собственного радиоиз-лучения.
      Информация, получаемая в процессе радиолокационного наблюдения, называется ра-диолокационной. Радиотехнические устройства радиолокационного наблюдения называются радиолокационными станциями (РЛС) или радиолокаторами. Сами же объекты радиолока-ционного наблюдения именуются радиолокационными целями или просто целями. При ис-пользовании отраженных радиоволн радиолокационными целями являются любые неодно-родности электрических параметров среды (диэлектрической и магнитной проницаемостей, проводимости), в которой распространяется первичная волна. Сюда относятся летательные аппараты (самолеты, вертолеты, метеорологические зонды и др.), гидрометеоры (дождь, снег, град, облака и т. д.), речные и морские суда, наземные объекты (строения, автомобили, самолеты в аэропортах и др.), всевозможные военные объекты и т. п. Особым видом радио-локационных целей являются астрономические объекты.
      Источником радиолокационной информации является радиолокационный сигнал. В зависимости от способов его получения различают следующие виды радиолокационного на-блюдения.
      1. Радиолокация с пассивным ответом, основанная на том, что излучаемые РЛС ко-лебания – зондирующий сигнал – отражаются от цели и попадают в приемник РЛС в виде отраженного сигнала. Такой вид наблюдения иногда называют также активной радиолокаци-ей с пассивным ответом.
      2. Радиолокация с активным ответом, именуемая активной радиолокацией с актив-ным ответом, характеризуется тем, что ответный сигнал является не отраженным, а переиз-лученным с помощью специального ответчика – ретранслятора. При этом заметно повыша-ется дальность и контрастность радиолокационного наблюдения.
      3. Пассивная радиолокация основана на приеме собственного радиоизлучения целей, преимущественно миллиметрового и сантиметрового диапазонов. Если зондирующий сигнал в двух предыдущих случаях может быть использован как опорный, что обеспечивает прин-ципиальную возможность измерения дальность и скорости, то в данном случае такая воз-можность отсутствует.
      Систему РЛС можно рассматривать как радиолокационный канал наподобие радиока-налов связи или телеметрии. Основными составными частями РЛС являются передатчик, приемник, антенное устройство, оконечное устройство.
      Большинство РЛС с импульсной модуляцией имеет одну антенну, снабженную спе-циальным антенным переключателем для перехода из режима передачи в режим приема и наоборот.
      Передатчик РЛС вырабатывает высокочастотные колебания, которые модулируются по амплитуде, частоте или фазе иногда весьма сложным образом. Эти колебания подаются в антенное устройство и образуют зондирующий сигнал. Наибольшее применение находит зондирующий сигнал в виде последовательности равноотстоящих по времени коротких ра-диоимпульсов. Наряду с простыми радиоимпульсами может применяться внутриимпульсная частотная модуляция и фазовая манипуляция. Другим видом зондирующего сигнала являет-ся непрерывный. Здесь наряду с незатухающими гармоническими колебаниями могут ис-пользоваться частотно-модулированные и др.
      Излучаемые колебания нельзя считать радиолокационным сигналом, так как они ни-какой информации о цели не несут. После того, как электромагнитная волна, падающая на цель, вызывает в ее теле вынужденные колебания электрических зарядов, цель, подобно обычной антенне создает свое электромагнитное поле. Это поле в дальней зоне представляет собой вторичную, то есть отраженную волну, создающую в РЛС радиолокационный сигнал, который является носителем информации о цели. Так амплитуда сигнала в определенной степени характеризует размеры и отражающие свойства цели, время запаздывания относи-тельно начала излучения зондирующего сигнала используется для измерения дальности, а частота колебаний благодаря эффекту Доплера несет информацию о радиальной скорости цели. Поляризационные параметры отраженной волны могут также быть использованы для оценки свойств цели. Наконец, направление прихода отраженной волны содержит информа-цию об угловых координатах цели.
      Приемник РЛС необходим для оптимального выделения полезного сигнала из помех (так называемая первичная обработка сигнала). Оконечное (выходное) устройство служит для представления радиолокационной информации в нужной потребителю форме. Если по-требителем является человек-оператор, то используется визуальная индикация. Для потреби-теля в виде вычислительного устройства непрерывного действия оконечным является уст-ройство автоматического сопровождения цели по измеряемому параметру (дальность, угло-вые координаты, скорость), и полезная информация выдается в виде напряжений или токов, функционально связанных с этими параметрами. Если же оконечным устройством является ЭВМ, то радиолокационная информация преобразовывается в двоичный код. При этом в ЭВМ происходит дальнейшая, так называемая вторичная обработка сигнала.
      Важной составной частью радиолокационного канала, как и любого радиоканала, яв-ляются радиопомехи. Внутренние шумы вызывают подавление полезного сигнала, а также появление ложного сигнала и вносят ошибки в измерение координаты. Наряду с этим флук-туации скорости распространения радиоволн в атмосфере, а также случайное изменение их траектории вследствие рефракции следует рассматривать как помехи. Такое же действие оказывают пассивные помехи – источники ложных отражений (например, отражения от зем-ной поверхности при наблюдении целей). Другим источником помех являются флуктуации центра масс движущейся цели относительно траектории движения. Источники мешающих радиоизлучений образуют активные помехи (против РЛС военного назначения могут специ-ально создаваться организованные активные помехи, возможны также организованные пас-сивные помехи).
      В условиях большой насыщенности радиосредствами заметное влияние могут оказы-вать активные взаимные помехи.
      Главные этапы радиолокационного наблюдения – это обнаружение, измерение, разрешение и распознавание.
      Обнаружением называется процесс принятия решения о наличии целей с допустимой вероятностью ошибочного решения.
      Измерение позволяет оценить координаты целей и параметры их движения с допус-тимыми погрешностями.
      Разрешение заключается в выполнении задач обнаружения и измерения координат одной цели при наличии других, близко расположенных по дальности, скорости и т. д. Нако-нец
      Распознавание дает возможность установить некоторые характерные признаки цели: точечная она или групповая, движущаяся или групповая и т. д.
      Радиолокационная информация, поступающая от РЛС, транслируется по радиоканалу или по кабелю на пункт управления. Процесс слежения РЛС за отдельными целями автома-тизирован и осуществляется с помощью ЭВМ.
      Навигация самолетов по трассе обеспечивается посредством таких же РЛС, которые применяются в УВД. Они используются как для контроля выдерживания заданной трассы, так и для определения местоположения в процессе полета.
      Для выполнения посадки и ее автоматизации наряду с радиомаячными системами широко используются РЛС посадки, обеспечивающие слежение за отклонением самолета от курса и глиссады планирования.
      В гражданской авиации используют также ряд бортовых радиолокационных уст-ройств. Сюда, прежде всего, относится ботовая РЛС для обнаружения опасных метеообразо-ваний и препятствий. Обычно она же служит для обзора земли с целью обеспечения возмож-ности автономной навигации по характерным наземным радиолокационным ориентирам.