Радиолокация: обнаружение и распознавание. Средства постановки помех и помехозащиты РЛС

Введение

Современные вооружение и военная техника (ВиВТ) характеризуются высокой насыщенностью радиоэлектронным оборудованием, обеспечивающим решение задач автоматического или автоматизированного ведения разведки, связи, управления и наведения оружия. Устанавливаемые на ВиВТ радиоэлектронные средства (РЭС) позволяют получить своевременные и достаточные сведения о противнике в определенном районе и быстро реагировать на изменение боевой обстановки. В качестве информационных каналов РЭС используется электромагнитное излучение в диапазоне от единиц килогерц до десятков и сотен гигагерц, то есть большая часть спектра частот, освоенного техническими средствами.

Концепция ведения боевых действий в последние десятилетия подразумевает создание глобальных стратегических и тактических систем разведки и управления войсками, а также высокоточного оружия (ВТО), обеспечивающего автоматическое наведение и поражение военных и гражданских объектов. Современные образцы ВТО позволяют с минимальными потерями уничтожать наземные, морские и воздушные средства нападения, что подтверждают события последних региональных конфликтов. Снижение эффективности средств поражения достигается подавлением и/или разрушением информационных каналов ВТО. Для решения этих задач применяются средства радиоэлектронной борьбы (РЭБ), которые обеспечивают блокирование каналов передачи данных (путем создания помех) или их разрушение.

Одним из важнейших направлений РЭБ является нарушение правильного функционирования радиолокационных станций (РЛС) систем противовоздушной обороны (ПВО), позволяющих вести радиолокационную разведку воздушного пространства и выдавать полученную в ее ходе информацию на пункты управления средствами поражения (зенитно-ракетные комплексы, истребительная авиация). В результате воздействия средств РЭБ на РЛС возможно возникновение ошибок при определении наличия целей в заданной точке пространства, их количественных и качественных характеристик, координат, траектории движения, государственной принадлежности, заметно снижающее эффективность работы систем ПВО. [6, стр.13]

В данной работе рассмотрены аспекты применения основных видов помех РЛС обнаружения, возможных алгоритмов и устройств помехозащиты.

1. Анализ и формализация задачи

 

Задача выбора конкретных средств радиоэлектронного подавления (РЭП) базируется на основе имеющейся информации о тактико-технических характеристиках РЛС противоположной стороны. Напротив, при выборе характеристик систем помехозащиты необходимы некоторые априорные сведения о типах помех, которые вероятно будут применяться, и их энергетических параметрах. Таким образом, для проектирования систем, участвующих в радиоэлектронном конфликте, важно наличие достоверной информации о технических средствах противника.

По условию ТЗ нам необходимо спроектировать РЛС кругового обзора со следующими параметрами:

- дальность обнаружения цели не менее 270км;

- определяющая дальность и азимут

Параметры цели:

- ЭПР не менее Е=5.6 м² ;

- скорость не более 930м/с.

Необходимо разработать алгоритмы, структурные схемы постановщика помех и средств помехозащиты радиолокационной станции, провести анализ эффективности применения средств помехопостановки и помехозащиты.

Прежде чем разрабатывать алгоритмы помехопостановки и помехозащиты необходимо знать параметры РЛС. Задача выполнения курсовой работы включает в себя:

·  Расчет параметров РЛС, при которых обеспечиваются требования ТЗ.

·  Расчет помехопостановщика.

·  Расчет параметров средств помехозащиты (алгоритма помехозащиты структуры и параметров).

·  Анализ эффективности применения комплекса помех и средств помехозащиты.

·  Оценка требований к аппаратно-программным ресурсам средств конфликтующих сторон.

·  Выбор и технико-экономическое обоснование технологической базы для реализации проекта.

·  Составление структурной схемы устройства и описание ее работы.

2. Расчет параметров РЛС

Поскольку при расчете характеристик средств помехозащиты и помехопостановки потребуются численные значения некоторых параметров РЛС, целесообразно найти их заранее или сделать реалистичное предположение об их величине.

Расчет параметров РЛС будет производиться в пакете программ «Стрела 2.0».

По назначению проектируемая РЛС является наземной, поэтому выберем основной режим работы когерентно-импульсный.

Высота установки антенны рассчитывается исходя из уравнения прямой видимости:

 

D_пред – максимальная дальность прямой видимости,

H - высота цели,

h – высота установки антенны,

R_з – радиус земли. R_з=6370 км, но положительная рефракция увеличивает дальность действия РЛС, как бы отодвигая горизонт. Это можно трактовать как кажущееся увеличение радиуса Земли. Для стандартной атмосферы радиус возрастает в 4/3 раза, т. е. надо пользоваться эквивалентным радиусом Земли R_зэф=4R_з /3=8500 км

На Рис. 1 представлен график, показывающий, как зависит дальность прямой видимости РЛС от высоты цели при высоте установки антенны 20 м.

Рис. 1 - График зависимости предельной дальности прямой видимости от высоты цели, при фиксированной высоте установки антенны

Однозначно измеряемая дальность по условию ТЗ составляет 270км.

Выберем тип обработки режекция и когерентное накопление.

Тип сигнала – простой: сложные сигналы позволяют увеличить дальность действия, точность и однозначность измерения скорости(а также точность измерения угловых координат), но снижается разрешающая способность и точность измерения дальности, но так как измерение скорости в РЛС кругового обзора не предусмотрено, то в целях упрощения системы будем использовать простой сигнал.

Длина волны излучения РЛС: при выборе диапазона волн важное значение имеют особенности распространения радиоволн в атмосфере, в частности резонансное поглощение, что вынуждает избегать использования соответствующих частот, следует отметить то, что с увеличением длины волны затухание от атмосферных осадков, тумана и т.п. уменьшается, но при этом увеличиваются геометрические размеры антенной системы. Учитывая данные факторы зададимся длиной волны 300 см.

Рис. 2 - Параметры системы (РЛС и Сигнал)

ЭПР цели по условию ТЗ составляет 5.6 м².

Угол места цели: зададим 10 градусов.

Заданная скорость цели по условию ТЗ составляет 930м/с.

Параметры помехи: расчет параметров помехи и средств помехопостановки производится в пункте 4.1

Мощность передатчика выбирается из условия обеспечения заданной энергетической дальности и составляет 350 кВт.

Коэффициент усиления антенны

 - КПД антенны

Gd - КНД антенны

Зададимся типичным КПД антенны 0.9, тогда

G = 970

Энергетическая дальность задается равной однозначно измеряемой дальности которая в соответствии с ТЗ составляет 270км.

Разрешение по дальности:зададимся 120м

Вероятность правильного обнаружения и вероятность ложной тревоги задаются исходя из стоимостей принятия ошибочного решения. Обычно задают вероятность правильного обнаружения в пределах 0.95-0.99, вероятность ложной тревоги на один канал задают в пределах 10^-6-10^-12. Зададим вероятность правильного обнаружения 0.99, вероятность ложной тревоги на всю систему 10^-6.

Рис. 3 - Параметры системы (Цель и помеха, Параметры 1)

Разрешение. Определяется шириной главного лепестка ДН антенны в азимутальной плоскости и составляет 1градус.

Время обзора сектора сканирования

Зададим время обзора сектора сканирования 10000 мс.

Расчет числа импульсов в пачке следует проводить исходя из времени обзора сектора сканирования.

Рис. 4 - Параметры системы (Параметры 2)

Результаты расчета в программе «Стрела 2.0» изображены на рис. 5.

Рис. 5 - Результаты расчета РЛС в программе «Стрела 2.0»

На рис. 6 приведены графики зависимостей основных параметров РЛС.

Рис. 6 - Графики зависимостей основных параметров РЛС