Расчет тактических показателей РЛС кругового обзора

Исходные данные (вариант 0)

1. Длина волны l, [см] …............................................................................ 6

2. Импульсная мощность Р _и, [кВт]............................................................600

3. Длительность импульсов t _и, [мкс].........................................................2,2

4. Частота посылок импульсов F _и, [Гц].................................................... 700

5. Горизонтальный размер зеркала антенны d _аг [м]................................ 7

6. Вертикальный размер зеркала антенны d _ав, [м]................................... 2,5

7. Период обзора Т _обз, [с]............................................................................ 25

8. Коэффициент шума приёмника k _ш........................................................ 5

9. Вероятность правильного обнаружения W _по....................................... 0,8

10. Вероятность ложной тревоги W _лт......................................................... 10^-5

11. Диаметр экрана индикатора кругового обзора d _э, [мм].................... 400

12. Эффективная отражающая площадь цели S _эфо, [м²] …...................... 30

13. Качество фокусировки Q _ф..................................................................... 400

14. Предельное значение шкалы дальности D_шк1, [км]........................... 50

15. D_шк2, [км].......................... 400

16. Измерительные метки дальности DD, [км]......................................... 15

17. Измерительные метки азимута Dj, [град]........................................... 4

2.1. Расчет максимальной дальности действия с учётом поглощения

 

Сначала рассчитывается максимальная дальность действия РЛС без учёта ослабления энергии радиоволн при распространении. Расчет проводится по формуле:

(1)

Подсчитаем и установим величины, входящие в это выражение:

Е_изл = Р_иt_и =600×10³×2,2×10^-6=1,32 [Дж]

S_а = d_агd_ав = ×7×2,5=8,75 [м²]

k_р = k_р.т.

k_р.т. =

101,2

0,51 [град]

= 14,4 [град/с]

Подставляя полученные значения, будем иметь:

t_обл= 0,036 [с], N = 25 импульсов и k_р.т.= 2,02.

Пусть = 10, тогда k_P =20.

Е_ш - энергия шумов, действующих при приёме:

E _ш =kk_шT =1,38×10^-23×5×300=2,07×10^-20 [Дж]

Подставляя все полученные значения в (1), находим

634,38 [км]

Теперь определим максимальную дальность действия РЛС с учетом поглощения энергии радиоволн:

(2)

Значение d_осл находим по графикам. Для l =6 см d_осл принимаем равным 0,01 дБ/км. Предположим, что ослабление происходит на всей дальности действия. При таком условии формула (2) принимает вид трансцендентного уравнения

(3)

Уравнение (3) решим графоаналитическим способом.

Для d_осл = 0,01 дБ/км и D _макс= 634,38 км рассчитываем D _{макс.осл} = 305,9 км.

Вывод по пункту 2.1: Из полученных расчетов видно, что максимальная дальность действия РЛС с учетом ослабления энергии радиоволн при распространении равна D _{макс.ос л} = 305,9 [км].

2.2. Расчет реальной разрешающей способности
по дальности и по азимуту

Реальную разрешающую способность по дальности при использовании в качестве выходного устройства индикатора кругового обзора определим по формуле:

d(D) = d(D)_пот + d(D)_инд

Для сигнала в виде некогерентной пачки прямоугольных импульсов

0,33 [км]

для D _шк1=50 [км], d(D) _инд1=0,31 [км]

для D _шк2=400 [км], d(D) _инд2=2,50 [км]

Реальная разрешающая способность по дальности:

для D _шк1=50 км d(D)₁ = d(D) _пот+ d(D) _инд1 =0,33+0,31=0,64 [км]

для D _шк2=400 км d(D)₂ = d(D) _пот+ d(D) _инд2 =0,33+2,50=2,83 [км]

Реальную разрешающую способность по азимуту рассчитаем по формуле:

d (j_аз) = d (j_аз) _пот + d (j_аз)_инд

d (j_аз)_пот =1,3×Q_a0,5=0,663 [град]

d (j_аз)_инд= d_nM_f

Принимая r=k_эd_э / 2 (отметка на краю экрана), получим

0,717 [град]

Реальная разрешающая способность по азимуту:

d (j_аз)=0,663+0,717=1,38 [град]

 

Вывод по пункту 2.2: Реальная разрешающая способность по дальности равна:

для D _шк1= 0,64 [км],

для D _шк2= 2,83 [км].

Реальная разрешающая способность по азимуту:

d (j_аз)=1,38 [град].

2.3. Расчет реальной точности измерения дальности и азимута

Точность характеризуется ошибкой измерения. Результирующую среднеквадратическую ошибку измерения дальности рассчитаем по формуле:

40,86

s(D)_пот = [км]

Ошибкой из-за непрямолинейности распространения s(D) _распр пренебрегаем. Аппаратурные ошибки s(D) _апп сводятся к ошибкам отсчета по шкале индикатора s(D) _инд. Принимаем метод отсчета по электронным меткам (масштабным кольцам) на экране индикатора кругового обзора.

s(D)_инд = 0,1 DD =1,5 [км],

где DD - цена деления шкалы.

s(D) = = 5 [км]

Результирующую среднеквадратическую ошибку измерения азимута определим аналогично:

0,065

s(j_аз)_инд =0,1 Dj = 0,4

Вывод по пункту 2.3: Рассчитав результирующую среднеквадратическую ошибку измерения дальности, получаем s(D) =1,5 [км]. Среднеквадратическая ошибка измерения азимута s(j_аз) =0,4 [град].

 

Заключение

В данной курсовой работе произведен расчет параметров импульсной активной РЛС (максимальная дальность с учетом поглощения, реальная разрешающая способность по дальности и азимуту, точность измерения дальности и азимута) обнаружения воздушных целей для управления воздушным движением. В ходе расчетов были получены следующие данные:

1. Максимальная дальность действия РЛС с учетом ослабления энергии радиоволн при распространении равна D _{макс.осл}= 305,9 [км];

2. Реальная разрешающая способность по дальности равна:

для D _шк1= 0,64 [км];

для D _шк2= 2,83 [км].

Реальная разрешающая способность по азимуту: d (j_аз)=1,38 [град].

3. Результирующая среднеквадратическая ошибка измерения дальности получаем s(D) =1,5 [км]. Среднеквадратическая ошибка измерения азимута s(j_аз) =0,4 [град].

К достоинствам импульсных РЛС следует отнести простоту измерения расстоя­ний до целей и их разрешения по дальности, особенно при наличии многих целей в зоне обзора, а также практически полную вре­менную развязку между принимаемыми и излучаемыми колебаниями. Последнее об­стоятельство позволяет применять одну и ту же антенну, как для передачи, так и для приема.

Недостатком импульсных РЛС является необходимость использования большой пиковой мощности излучаемых ко­лебаний, а так же невозможность измерения малых дальностей – большая мертвая зона.

РЛС применяются для решения широкого круга задач: от обеспечения мягкой посадки космических аппаратов на поверхность планет до измерения скорости движения человека, от управления средствами поражения в системах противоракетной и противосамолетной обороны до индивидуальной защиты.

Список литературы

1. Васин В.В. Дальность действия радиотехнических измерительных систем. Методическая разработка. – М.:МИЭМ 1977г.

2. Васин В.В. Разрешающая способность и точность измерений в радиотехнических измерительных системах. Методическая разработка. – М.: МИЭМ 1977г.

3. Васин В.В. Методы измерения координат и радиальной скорости объектов в радиотехнических измерительных системах. Конспект лекций. - М.: МИЭМ 1975г.

4. Бакулев П.А. Радиолокационные системы. Учебник для ВУЗов. – М.: «Радиотехника» 2004г.

5. Радиотехнические системы: Учебник для вузов / Ю. М. Казаринов [и др.]; Под ред. Ю. М. Казаринова. — М.: Академия, 2008.– 590 с.: