Панорамные рлс: назначение и решаемые задачи

Самолетные панорамные РЛС представляют собой устройства, позволяющие по интенсивности отражения радиоволн от различных покровов земной поверхности и застроек на ней получать на экране индикатора панораму пролетаемой местности. В основу их работы положен метод отраженного сигнала.

Самолетные панорамные РЛС предназначаются как для целей радионавигации, так и для предупреждения столкновений.

Они позволяют решать следующие основные задачи:

1. при отсутствии видимости земли наблюдать на экране индикатора специфическое радиолокационное изображение пролетаемой местности;

2. определять координаты радиолокационных ориентиров(курсовой угол и дальность) и по ним судить о месте положения самолета (МПС);

3. предупреждать столкновения с другими самолетами и с горными вершинами;

4. определять среди облачности зоны, опасные для прохождения самолета, т.е. зоны с высокой турбулентностью движения частиц, соответствующие грозовым фронтам;

5. совершать полет по радиолокационным ориентирам на "привод", как обычно совершается полет по радиокомпасу на радиостанцию;

6. обнаруживать аэропорты назначения и определять направление взлетно-посадочных полос;

7. определять угол сноса и путевую скорость самолета;

8. совершать полет по наземный радиолокационным маякам-ответчикам (радиолокация с активным ответом),

По сравнению другими радионавигационными устройствами самолетные РЛС обладают следующими преимуществами:

1. они обладают автономностью, т.е. не требуют наличия на земле специальных устройств;

2. работа РЛС не нарушается при полете в сложных метеоусловиях;

3. они свободны от помех радиоприему таких, как атмосферные, статические помехи, помехи от работы другие самолетных иди наземных РЛС, а также от работы различной самолетной аппаратуры.

 

ВИДЫ ОТРАЖЕНИЯ РАДИОВОЛН

Сигналы радиолокационного отражения от земной поверхности зависят от параметров радиолокационной аппаратуры и свойств отражающей поверхности.

К параметрам аппаратуры, влияющим на характеристики отраженных сигналов, относятся: длина волны, излучаемая мощность, направление облучения, поляризация излучаемых волн.

Параметрами земной поверхности, влияющими на характеристики отраженного сигнала, являются: проводимость, диэлектрическая проницаемость, степень шероховатости и неоднородности отражающей поверхности, а также ее размеры.

Различают три вида радиолокационных отражений: диффузное, зеркальное и резонансное.

Диффузное (рассеянное) отражение возникает при облучении негладкой поверхности, когда размеры отражающих элементов больше длины волны. При таком отражении энергия волн распространяется от облучаемой поверхности почти равномерно во всех направлениях, только малая часть энергии возвращается обратно к антенне, излучаемой РЛС самолета. Такое отражение происходит от земной поверхности при облучении полей, лесов, а также различных конструкций, как застроенных, так и незастроенных участков, неспокойной водной поверхности, от самолетов, кораблей и т.д.

 

Рис. 1.6. Диффузное отражение

 

Зеркальное отражение происходит от гладких поверхностей, то есть от поверхностей, неровности которых значительно меньше длины волны. При этом действует известный оптический закон: угол отражения равен углу падения волны. Следовательно, отраженная волна (энергия отраженной волны) практически полностью распространяется в сторону, противоположную направлению излучения – от самолета. В этом случае отраженный сигнал на входе приемника РЛС отсутствует. В частном случае, когда волна падает перпендикулярно отражающей поверхности, зеркально отразившаяся волна возвращается обратно к самолету.Такое отражение, например, происходит при облучении гладкой водной поверхности (во время штиля), бетонированных посадочных полос и т.д.

 

Рис. 1.7. Зеркальное отражение

Резонансное отражение возникает в исключительных случаях, когда размеры облучаемой поверхности или ее отдельных элементов соизмеримы с длиной излучаемых волн РЛС. При этом возникают явления, подобные резонансу, и интенсивность отражения резко возрастает. Резонансное отражение происходит, например, при облучении под некоторым углом железнодорожных путей, линий электропередачи, от самолетов, кораблей и других объектов, находящихся на земле.

ПРИМЕРЫ:

В панорамных РЛС применяется "яркостная отметка". Это означает, что свечение точки экрана индикатора под действием развертывающегося электронного луча определяется количеством энергия, которая в данный момент воспринимается антенной РЛС. Чем больше энергии воспринимает антенна, тем ярче светится точка экрана, которую в данный момент проходит электронный луч.Воспринятая антенной отраженная энергия после преобразования, усиления и детектирования в приемном устройстве в виде видеоимпульсов подается на модулятор трубки, закрытой в исходном режиме, открывает ее и управляет яркостью свечения экрана. Количество энергии, воспринятой антенной, определяется отражательными свойствами покрова местности, от которой происходит отражение.

Отражение от водной гладкой поверхности создает зеркальное отражение, при которой отраженная энергия не возвращается к РЛС, трубка остается закрытой, и на экране появляется темный контур, форма которого соответствует форме поверхности, дающей зеркальное отражение.

Морская поверхность почти никогда не бывает гладкой, поэтому от нее происходит диффузное отражение, и часть отраженной энергии возвращается к антенне PЛС. Поверхность моря просматривается на экране в виде слегка освещенных контуров, причем освещенность не остается постоянной, а непрерывно изменяется, что объясняется волновым движением отражающей поверхности.

Отражение от земной поверхности. Ровная поверхность земли (пески, пашня и т.п.) создает также диффузное отражение и изображается на экране несколько светлее водных поверхностей. Береговая линия четко просматривается на экране РЛС.

Участки земли с травяным или кустарниковым покровом дает более интенсивное отражение, и экран засвечивается еще сильнее.

Населенные пункты и лесные массивы вызывает сильное диффузное отражение, и изображаются на экране светлыми контурами с выраженными границами.

Различные металлические объекты на поверхности земли, как например, мосты, железнодорожные пути, ангары, крыши домов, цистерновые хранилища и другие сооружения вызывают наиболее сильное диффузное отражение и отражение от "блестящих точек", поэтому они просматриваются на экране в виде ярких контуров или отметок.

Отражение от самолетов. Самолет можно принять за точечную цель, от которой происходит интенсивное диффузное отражение и отражение от блестящих точек.

Однако количество отраженной от самолета энергии мало, так как отражающая поверхность самолета мала. Поэтому и дальность обнаружения самолета тоже сравнительно мала, но не менее 15-20км. Дальность обнаружения самолета зависит от ракурса встречного самолета. Наименьшая дальность оказывается в том случае, когда самолет летит в направлении к РЛС.

Отражение от облачности. Интенсивность отражения от облачности тем больше, чем больше ее плотность, толщина слоя и чем больше турбулентность движения частиц в ней.Облачность небольшой плотности "прозрачна" для радиоволн, и отражение от нее почти не происходит.

 

При наблюдении земной поверхности разорванная облачность большой плотности, находящаяся между самолетом и землей, создает помехи, вызывающие засветку экрана и затрудняющие обнаружение цели. Эти помехи носят импульсный характер. Длительность импульсов определяется размерами отдельных участков облачности, от которых происходит отражение. Если длительность импульсов помех больше длительности импульсов сигнала, отраженного от цели, то, применив дифференцирование, можно значительно улучшить изображение.

Зоны облачности, лежащей впереди самолета, "опасные" для его прохождения, можно обнаружить по ярким засветкам, возникающим на экране индикатора РЛС, благодаря интенсивному отражению радиоволн от них.

В любом из приведенных случаев отраженный сигнал является носителем информации об отражающей поверхности. Амплитуда отраженных колебаний в определенной степени характеризует ее отражающие свойства. Время запаздывания отраженного сигнала относительно момента излучения зондирующего сигнала передатчика характеризует дальность до отражающего объекта. Направление приема отраженной волны содержит информацию об угловых координатах объекта относительно продольной оси самолета, на котором расположен радиолокатор.