EPR má rozmer plochy, ale nie je geometrickou plochou, ale je energetickou charakteristikou, to znamená, že určuje množstvo výkonu prijímaného signálu.

RCS cieľa nezávisí ani od intenzity vyžarovanej vlny, ani od vzdialenosti medzi stanicou a cieľom. Akékoľvek zvýšenie ρ 1 vedie k proporcionálnemu zvýšeniu ρ 2 a ich pomer vo vzorci sa nemení. Keď sa vzdialenosť medzi radarom a cieľom zmení, pomer ρ 2 / ρ 1 sa mení v obrátenej úmere k R a hodnota EPR zostáva nezmenená.

EPR spoločných bodových cieľov

Pre väčšinu bodových cieľov možno informácie o EPR nájsť v referenčných knihách o radaroch

Konvexný povrch

Pole z celej plochy S je určené integrálom Je potrebné určiť E 2 a pomer v danej vzdialenosti k cieľu...

kde k vlnové číslo.

1) Ak je objekt malý, vzdialenosť a pole dopadajúcej vlny možno považovať za nezmenené. 2) Vzdialenosť R možno považovať za súčet vzdialenosti k cieľu a vzdialenosti v rámci cieľa:

Hladká plocha

Plochý povrch je špeciálny prípad zakriveného konvexného povrchu.

Rohový reflektor

Princíp činnosti rohového reflektora

Rohový reflektor pozostáva z troch na seba umiestnených plôch. Na rozdiel od platne poskytuje rohový reflektor dobrý odraz v širokom rozsahu uhlov.

Trojuholníkový

Ak sa použije rohový reflektor s trojuholníkovými okrajmi, potom EPR

Aplikácia rohových reflektorov

Používajú sa rohové reflektory

• ako návnady
• ako rádiokontrastné orientačné body
• pri vykonávaní experimentov so silným smerovým žiarením

dipólový reflektor

Dipólové reflektory sa používajú na pasívne rušenie prevádzky radaru.

Veľkosť EPR dipólového reflektora vo všeobecnosti závisí od uhla pohľadu, avšak EPR pre všetky uhly je:

Dipólové reflektory sa používajú na maskovanie vzdušných cieľov a terénu a tiež ako pasívne radarové majáky.

Reflexný sektor dipólového reflektora je ~70°

ESR komplexných cieľov

ESR zložitých reálnych objektov sa meria na špeciálnych zariadeniach alebo testovacích miestach, kde sú dosiahnuteľné podmienky ožiarenia na diaľku.

Za najjednoduchšie objekty sa považujú tie, ktorých EPR sa dá celkom jednoducho analyticky vypočítať. Patria sem ploché, valcové, guľové, rohové a dvojkónické reflektory, polvlnový vibrátor, časť povrchu s difúznym rozptylom, ako aj niektoré skupinové a rozmiestnené terče. Stanovenie EPR takýchto objektov môže byť nezávislé a môže byť tiež potrebné na výpočet EPR objektov komplexnej konfigurácie, ktoré môžu byť reprezentované súborom jednoduchých objektov.

Na zistenie EPR rezu S dobre vodivého konvexného povrchu (obr. 8.2) použijeme vzorec (8.4), v ktorom pomer získame sčítaním elementárnych polí vytvorených v mieste radaru odrazenými signálmi. z povrchových prvkov. Ak sa vzdialenosť od radarovej antény k predmetnému prvku rovná D a ožiarenie sa vyskytuje pod uhlom k normále s intenzitou poľa, potom intenzita poľa v mieste radaru

kde je vzdialenosť od radaru k najbližšiemu bodu na povrchu. Potom

pretože .

Dosadením hodnoty do vzorca (8.4) nájdeme výraz pre EPR povrchu:

Použime výsledný výraz na výpočet efektívnej plochy rozptylu niektorých jednoduchých objektov.

EPR plochej, dobre vodivej dosky. Ak je plech, ktorého rozmery a a b sú oveľa väčšie, ale oveľa menšie ako D, umiestnený kolmo na smer ožiarenia (obr. 8.3), potom výraz (8.6) nadobúda tvar

pretože a vzhľadom na malú veľkosť listu v porovnaní s rozsahom D a jeho umiestnenie kolmo na smer príchodu rádiových vĺn.

Pri normálnom ožiarení teda ideálne vodivý plát zrkadlovo odráža všetku energiu dopadajúcu v smere radaru, čo poskytuje väčšiu ESR v porovnaní s plochou plátu. Pri ožiarení pozdĺž normálu má hárok plochu cm, ktorá je niekoľkonásobne väčšia ako ESR veľkého lietadla.

Avšak aj pri miernej odchýlke smeru ožarovania od normálu ESR plochého plechu prudko klesá. Predpokladajme, že smer ožarovania je odchýlený od normály v horizontálnej rovine o uhol . Vzhľadom na to, že list považujeme za plochú anténu so spoločným režimom s vyžarovacím diagramom opísaným funkciou, výraz pre EPR môže byť napísaný v tvare

Závislosť RCS od uhla ožiarenia sa nazýva diagram rozptylu cieľa.

Plochý list má rozptylový diagram opísaný funkciou formulára.

Pri veľkých pomeroch veľkosti listu k vlnovej dĺžke (v uvažovanom prípade) bude rozptylový diagram veľmi ostrý, t.j. so zvýšením a sa hodnota EPR listu prudko zmení v súlade s funkciou a v niektorých prípadoch sa zníži. smery na nulu.

Pre množstvo aplikácií je žiaduce udržiavať veľkú hodnotu EPR v širokom rozsahu uhlov žiarenia. Je to potrebné napríklad pri použití reflektorov ako pasívnych rádiových majákov. Túto vlastnosť má rohový reflektor.

EPR rohového reflektora. Rohový reflektor tvoria tri vzájomne kolmé plechy, má vlastnosť odrážať rádiové vlny smerom k ožarovaciemu radaru, čo sa vysvetľuje trojitým odrazom od stien reflektora (obr. 8.4), ktorý vlna zažíva, ak smer ožiarenia je blízko osi symetrie (v rámci priestorového uhla) rohový reflektor. Z obr. 8.4 môžete vidieť, že trojitý odraz nastane, ak dopadajúci lúč prechádza v rámci šesťuholníka vpísaného do vonkajšieho obrysu reflektora. V dôsledku toho sa EPR rohového reflektora približne rovná EPR plochého plechu vo forme takého šesťuholníka, ožiareného pozdĺž normály. Nahradením výrazu pre oblasť šesťuholníka v (8.7) získame vzorec na výpočet EPR rohového reflektora:

(8.9)

Pri a cm EPR rohového reflektora. EPR rohového reflektora je teda o niečo menšia ako EPR plochej dosky s rozmermi . Rohový reflektor si však zachováva vysokú hodnotu EPR v dosť širokom sektore, pričom EPR platne prudko klesá s miernymi odchýlkami smeru ožarovania od normálu. Je potrebné zdôrazniť, že dosiahnutie teoretickej hodnoty je možné len s vysokou presnosťou pri jeho výrobe, najmä pri práci na vlnách kratších ako 3 cm.Na rozšírenie existujúceho sektora sa používajú rohové reflektory pozostávajúce zo štyroch rohov.

Ako pasívne radarové majáky na mori sa používajú aj bikónické reflektory (obr. 8.5), zložené z dvoch rovnakých kovových kužeľov.

Ryža. 8.4 Obr. 8.5

Ak je uhol medzi tvoriacimi priamkami kužeľov rovný , potom je lúč po dvojnásobnom odraze od povrchu kužeľov nasmerovaný k radaru, čo poskytuje veľkú hodnotu EPR. Výhodou bikónického reflektora je rovnomerný rozptylový obrazec v rovine kolmej na jeho os.

EPR lopty. Na určenie EPR veľkej (v porovnaní s ) guľou s dokonale vodivým hladkým povrchom môžete použiť vzorec (8.6). V tomto prípade to však nie je potrebné, pretože takáto guľa spĺňa požiadavky na hypotetický cieľ, ktorého prierezová plocha je jej EPR. ESR lopty, ktorá má tiež hladký ideálne vodivý povrch, sa teda rovná jej prierezovej ploche, bez ohľadu na vlnovú dĺžku a smer ožiarenia:

Vďaka tejto vlastnosti sa veľká guľa s vysoko vodivým povrchom používa ako štandard na experimentálne meranie EPR reálnych objektov porovnávaním intenzity odrazených signálov.

Keď sa pomer polomeru gule k vlnovej dĺžke zníži na hodnoty funkcie (obr. 8.6), objaví sa séria rezonančných maxím a miním, t.j. guľôčka sa začne správať ako vibrátor. Pri priemere gule blízko , je EPR gule štvornásobkom jej prierezovej plochy. Pre malú guľu s EPR je určená Rayleighovým difrakčným vzorcom a vyznačuje sa silnou závislosťou od vlnovej dĺžky vyžarujúcich rádiových vĺn.

Tento prípad nastáva napríklad vtedy, keď sa rádiové vlny odrážajú od kvapiek dažďa a hmly.

Berúc do úvahy hodnotu dielektrickej konštanty vody () EPR dažďových kvapiek

kde je priemer kvapky.

Je zvykom rozlišovať zrkadlové, difúzne a rezonančné odrazy. Ak sú lineárne rozmery odrazového povrchu oveľa väčšie ako vlnová dĺžka a samotný povrch je hladký, dochádza k zrkadlovému odrazu. V tomto prípade sa uhol dopadu rádiového lúča rovná uhlu odrazu a vlna sekundárneho žiarenia sa do radaru nevracia (okrem prípadu normálneho dopadu).

Ak sú lineárne rozmery povrchu objektu veľké v porovnaní s vlnovou dĺžkou a samotný povrch je drsný, dochádza k difúznemu odrazu. Navyše v dôsledku odlišnej orientácie povrchových prvkov sú elektromagnetické vlny rozptýlené v rôznych smeroch, vrátane smeru k radaru. Rezonančný odraz sa pozoruje, keď sa lineárne rozmery odrážajúcich predmetov alebo ich prvkov rovnajú nepárnemu počtu polvln. Na rozdiel od difúzneho odrazu má sekundárne rezonančné žiarenie zvyčajne vysokú intenzitu a výraznú smerovosť v závislosti od konštrukcie a orientácie prvku spôsobujúceho odraz.

V prípadoch, keď je vlnová dĺžka v porovnaní s lineárnymi rozmermi cieľa veľká, dopadajúca vlna sa ohýba okolo cieľa a intenzita odrazenej vlny je zanedbateľná.

Z hľadiska tvorby signálu pri odraze sa objekty radarového pozorovania zvyčajne delia na malé a rozmiestnené v priestore alebo na povrchu.

Medzi objekty malých rozmerov patria objekty, ktorých rozmery sú podstatne menšie ako rozmery prvku rozlíšenia radaru v dosahu a uhlových súradniciach. V niektorých prípadoch majú malé objekty najjednoduchšiu geometrickú konfiguráciu. Ich reflexné vlastnosti sa dajú ľahko teoreticky určiť a predpovedať pre každú konkrétnu relatívnu polohu cieľa a príslušného radaru. V reálnych podmienkach sú ciele najjednoduchšieho typu pomerne zriedkavé. Častejšie sa musíte zaoberať objektmi zložitej konfigurácie, ktoré pozostávajú z množstva jednoduchých reflexných prvkov pevne prepojených. Príklady cieľov so zložitými konfiguráciami zahŕňajú lietadlá, lode, rôzne konštrukcie atď.

Ďalšie ciele sú súborom jednotlivých objektov rozmiestnených v určitej oblasti priestoru, ktorých veľkosť je výrazne väčšia ako prvok rozlíšenia radaru. V závislosti od charakteru tohto rozloženia sa rozlišuje medzi objemovo rozmiestnenými (napríklad dažďový mrak) a plošne rozmiestnenými (zemský povrch atď.). Signál odrazený od takéhoto cieľa je výsledkom interferencie signálov reflektora distribuovaných v rozlišovacom prvku.

Pre pevnú relatívnu polohu radaru a odrážajúcich objektov má amplitúda a fáza odrazenej vlny úplne jednoznačnú hodnotu. Preto v zásade možno určiť výsledný celkový odrazený signál pre každý konkrétny prípad. Počas procesu radarového sledovania sa však relatívne polohy cieľov a radaru zvyčajne menia, čo vedie k náhodným výkyvom v intenzite a fáze výsledných spätných signálov.

Efektívna oblasť rozptylu cieľa (RCS).

Výpočet dosahu radarového pozorovania vyžaduje kvantitatívnu charakteristiku intenzity odrazenej vlny. Výkon odrazeného signálu na vstupe prijímača stanice závisí od množstva faktorov a predovšetkým od odrazových vlastností cieľa. Typicky sú radarové ciele charakterizované ich efektívnou rozptylovou plochou. Efektívna rozptylová plocha cieľa v prípade, keď radarová anténa vysiela a prijíma elektromagnetické vlny rovnakej polarizácie, sa chápe ako hodnota σts, ktorá spĺňa rovnosť σtsP1=4πK2P2, kde P1 je hustota toku výkonu priamej vlny. danej polarizácie v cieľovom mieste; P2 je hustota toku energie vlny danej polarizácie odrazenej od cieľa na anténe radaru; R je vzdialenosť od radaru k cieľu. Hodnotu EPR možno priamo vypočítať pomocou vzorca

σtsP1=4πR2P2/ P1

Ako vyplýva z vyššie uvedeného vzorca, σt má rozmer plochy. Preto ho možno podmienečne považovať za určitú oblasť ekvivalentnú normálnemu cieľu rádiového lúča s plochou σt, ktorý izotropným rozptýlením celého vlnového výkonu dopadajúceho naň z radaru vytvára v prijímacom bode rovnakú hustotu výkonového toku P2 ako skutočný cieľ.

Ak je daná EPR cieľa, potom so známymi hodnotami P1 a R je možné vypočítať hustotu toku energie odrazenej vlny P a potom, po určení výkonu prijatého signálu, odhadnúť rozsah radarovej stanice.

Efektívna plocha rozptylu σt nezávisí ani od intenzity vyžarovanej vlny, ani od vzdialenosti medzi stanicou a cieľom. Akékoľvek zvýšenie P1 totiž vedie k proporcionálnemu zvýšeniu P2 a ich pomer vo vzorci sa nemení. Keď sa zmení vzdialenosť medzi radarom a cieľom, pomer P2/P1 sa zmení nepriamo úmerne k R2 a hodnota σt zostane nezmenená.

Komplexné a skupinové ciele

Zváženie najjednoduchších reflektorov nie je ťažké. Väčšina skutočných radarových cieľov je zložitá kombinácia reflektorov rôznych typov. V procese radarového pozorovania takýchto cieľov sa pracuje so signálom, ktorý je výsledkom interferencie viacerých signálov odrazených od jednotlivých prvkov cieľa.

Pri ožarovaní zložitého objektu (napríklad lietadla, lode, tanku a pod.) charakter odrazov od jeho jednotlivých prvkov silne závisí od ich orientácie. V niektorých polohách môžu určité časti lietadla alebo lode produkovať veľmi intenzívne signály, zatiaľ čo v iných polohách môže intenzita odrazených signálov klesnúť na nulu. Okrem toho, keď sa zmení poloha objektu voči radaru, zmenia sa fázové vzťahy medzi signálmi odrazenými od rôznych prvkov. V dôsledku toho dochádza k výkyvom vo výslednom signáli.

Existujú aj iné možné dôvody pre zmeny intenzity odrazených signálov. Možno tak pozorovať zmenu vodivosti medzi jednotlivými prvkami lietadla, pričom jedným z dôvodov sú vibrácie spôsobené chodom motora. Pri zmene vodivosti sa menia rozloženia prúdov indukovaných na povrchu lietadla a intenzita odrazených signálov. Pre vrtuľové a turbovrtuľové lietadlá je ďalším zdrojom kolísania intenzity odrazov rotácia vrtule.

Obrázok 2.1. Závislosť cieľovej EPR od uhla.

Počas procesu radarového pozorovania sa vzájomná poloha lietadla (lode) a radaru neustále mení. Výsledkom je kolísanie odrazených signálov a zodpovedajúce zmeny v EPR. Zákonitosti rozdelenia pravdepodobnosti oblasti efektívnej rozptylu cieľa a povaha zmien tejto veličiny v čase sa zvyčajne stanovujú experimentálne. Za týmto účelom zaznamenajte intenzitu odrazených signálov a po spracovaní záznamu nájdite štatistické charakteristiky signálov a EPR.

Ako mnohé štúdie ukázali, pre fluktuácie σc lietadla platí exponenciálny zákon rozdelenia s dostatočnou presnosťou

[0001] Vynález sa týka spôsobov a techník na meranie rozptylových charakteristík radarových cieľov, najmä na meranie efektívnej rozptylovej plochy (CSA) pozemných objektov pomocou leteckých radarov s bočným snímaním s anténou so syntetickou apertúrou (SAR). Technickým výsledkom vynálezu je zníženie chyby pri meraní EPR pozemných objektov. Metóda merania efektívnej plochy rozptylu pozemných objektov SAR založená na absolútnej amplitúdovej kalibrácii dráhy SAR zahŕňa použitie externého (pozemného) kalibračného systému (ESC) vo forme sád referenčných rohových reflektorov. (CR) umiestnené na homogénnej ploche zemského povrchu, letecké snímkovanie pomocou SAR tejto oblasti zemských povrchov pri daných hodnotách výšky a kurzu letu nosiča, získavanie radarových snímok (RL) rez zemským povrchom štandardnými referenčnými zariadeniami, meranie parametrov obrazu každého referenčného reflektora na výslednom radarovom obrázku, spracovanie výsledkov merania a posúdenie kalibračných parametrov end-to-end dráhy SAR a ESR pozemných objektov. 6 chorých.

Výkresy pre RF patent 2308050

Oblasť techniky

Vynález sa týka spôsobov a techník merania rozptylových charakteristík radarových cieľov, najmä merania efektívnej rozptylovej plochy (RCS) pozemných objektov leteckými radarmi s bočným skenovaním s anténou so syntetickou apertúrou (SAR), a môže byť použitý na zvýšiť efektivitu monitorovania zemského povrchu na základe riešenia úloh absolútnej kalibrácie dráhy SAR a nimi generovaných radarových snímok (RLI) pomocou štandardných pozemných pasívnych reflektorov.

Súčasný stav techniky.

V súčasnosti sa vo svete vytvorilo veľké množstvo komplexov diaľkového prieskumu Zeme (ERS), ktoré zahŕňajú SAR. Tematické spracovanie výsledkov sondovania získaných pomocou SAR je efektívne len vtedy, ak získajú údaje o absolútnej hodnote špecifickej efektívnej rozptylovej plochy (SESR) 0 skúmaných objektov. Získanie špecifikovaných údajov pomocou leteckej a vesmírnej SAR je možné len vykonaním absolútnej kalibrácie medzi koncovými bodmi SAR a radarových snímok, ktoré prijímajú.

Kalibrácia SAR sa chápe ako riešenie problému adekvátneho popisu matematického modelu (MM) prenosovej funkcie (TF) end-to-end cesty SAR na základe použitia pozemných referenčných nástrojov (umelé aktívne opakovače, pasívne reflektory alebo povrchovo rozmiestnené objekty prírodného pôvodu) na odhad parametrov MM a zohľadnenie výsledkov hodnotenia MM PF pri vytváraní radarových snímok.

V MM PF koncovej cesty pri kalibrácii SAR zahŕňajú: cestu šírenia signálu, anténny systém, prijímací-vysielací kanál, systém záznamu údajov, procesor na rekonštrukciu radarových snímok z rádiového hologramu. (syntéza), ako aj technika merania parametrov pozemných referenčných zariadení a pozorovacích objektov na radarových snímkach v záujme hodnotenia ich EPR.

Známe prístupy k riešeniu problému merania ESR pozemných objektov pomocou kalibrovaných SAR (pozri D.M. Bychkov, A.S. Gavrilenko, E.M. Ganapolsky atď. „Kombinovaná kalibrácia radarov bočného skenovania s reálnou a syntetickou apertúrou.“ Pokroky moderná rádioelektronika, 2005, č. 6; Belokurov A.A., Glybovsky S.I. "Metódy a prostriedky kalibrácie radarových systémov na diaľkové pozorovanie zemského povrchu." Zahraničná rádioelektronika, 1990, č. 2) ukazuje, že problém absolútnej kalibrácie SAR v letectve a kozmickom priestore nie je úplne vyriešená a použité metódy, referenčné nástroje a vyhodnocovacie algoritmy majú množstvo nedostatkov, ktoré obmedzujú dosiahnuteľné chybové hodnoty kalibrácie a hodnotenia EPR objektov.

Jednou z nevýhod týchto prístupov je, že úplne nezohľadňujú zvláštnosti tvorby radarových snímok v SAR. Pri vykonávaní kalibračného postupu v týchto prácach používajú vzťahovú rovnicu medzi výkonom signálu na vstupe prijímača SAR odrazeného od skúmaného objektu a jeho EPR () v tvare

kde Ppr je výkon signálu na vstupe RCA prijímača;

P emitovaný je priemerný výkon emitovaného signálu;

G() - vyžarovací diagram fyzickej antény SAR z hľadiska výkonu vo vertikálnej rovine so šírkou obrazca v uhle 0;

Vlnová dĺžka vysielaného signálu SAR;

R n - šikmá vzdialenosť k skúmanému objektu;

K ppo - koeficient prenosu cesty príjmu, konverzie a spracovania SAR;

Efektívna plocha rozptylu skúmaného objektu.

Rovnica platí pre všestranné (sektorové) radary, u ktorých je čas ožiarenia objektu prakticky nezávislý od vzdialenosti objektu (určený pomerom šírky azimutu anténneho obrazca k uhlovej rýchlosti snímania anténa). Kalibrácia end-to-end cesty SAR na základe tejto rovnice vedie k neúplnému zváženiu závislosti jej PF na rozsahu sklonu R n ku kalibrovanému (odhadovanému) objektu a ďalším chybám v EPR odhadoch meraných objektov.

V radaroch s bočným skenovaním (vrátane SAR) sa doba ožiarenia objektu zvyšuje úmerne k jeho šikmému dosahu, zatiaľ čo prenosová funkcia cesty príjmu, konverzie a spracovania SAR (pozri G.S. Kondratenkov, V.A. Potekhin, A.P. Reutov, Yu.A. Feoktistov “Side-looking radar station.” Soviet radio, 1985) a rovnica pre vzťah medzi výkonom signálu na vstupe prijímača SAR a EPR objekt sa prevedie do formy

0 - šírka vyžarovacieho diagramu fyzickej antény SAR v azimute,

P je rýchlosť letu dopravcu SAR.

V tejto rovnici je výkon signálu na vstupe prijímača SAR nepriamo úmerný štvrtej, ale tretej mocnine rozsahu sklonu k objektu.

Pri použití pasívnych reflektorov na kalibráciu SAR sa v týchto prácach výslovne nezohľadňuje závislosť ukazovateľov ich odrazu od zorných uhlov v azimute a elevácii za predpokladu, že hodnota const v rozsahoch pracovných kalibračných uhlov. Experimentálne merania ukazovateľov odrazu veľkej skupiny rohových reflektorov s trojstennými a štvorcovými plochami (pozri N.I. Sazonov a kol. „Ground-based SAR calibration system“, M.M. Gromov Flight Research Institute, Operation Manual, 2005), vyrobených podľa jedného technológia, ukázali, že ich ukazovatele odrazu majú výrazný (až 1,5...2 dB) rozptyl od vzorky k vzorke v rozsahu pracovných uhlov ±15° od maxima. Aby sa znížil vplyv špecifikovaného rozptylu hodnôt EPR pasívnych referenčných reflektorov na chybu kalibrácie SAR, musí metodika kalibrácie brať do úvahy skutočné závislosti ukazovateľov ich odrazu od pozorovacích uhlov = (, ) v každej kalibračnej relácii. V tomto prípade by sa hlavné prierezy ukazovateľov odrazu UO mali merať v podmienkach na skúšobnom zariadení (najlepšie v anechoických komorách) s chybou nie väčšou ako 0,5...1,0 dB.

Je dôležité poznamenať, že RCS pasívneho reflektora inštalovaného na zemi sa môže výrazne líšiť od hodnoty nameranej na stojane v anechoickej komore v dôsledku vplyvu rušivého multiplikátora spôsobeného vplyvom odrazov od zemského povrchu v rozsah prevádzkových pozorovacích uhlov SAR v nadmorskej výške. Metódy navrhované vo vyššie uvedených prácach na minimalizáciu týchto odrazov založené na pokrytí zodpovedajúcich oblastí zemského povrchu v blízkosti reflektorov materiálom absorbujúcim rádioaktívne žiarenie sú drahé a náročné na prácu.

Je známe, že výstupný signál SAR výrazne závisí od nestabilít trajektórie letu nosiča a metódy spracovania signálu používané v moderných SAR neposkytujú plnú kompenzáciu ich vplyvu. Moderné metódy kalibrácie SAR neberú do úvahy zmeny amplitúdy obálky radarového obrazu referenčných reflektorov v dôsledku neúplnej kompenzácie vplyvu týchto nestabilít, čo vedie k ďalším chybám v odhadoch amplitúdy radarového obrazu referenčných reflektorov a zodpovedajúcich súčasť chyby kalibrácie.

Pri riešení problému kalibrácie digitálnych SAR sa pri odhade amplitúdy obálky radarového obrazu reflektora, ktorý sa používa ako referenčný parameter v postupe amplitúdovej kalibrácie dráhy SAR, neberie diskrétna štruktúra radarového obrazu. do úvahy, čo vedie k nezapočítanej chybe kalibrácie až do 1,5 dB.

Najbližšie k navrhovanej metóde merania efektívnej plochy rozptylu pozemných objektov radarom s anténou so syntetickou apertúrou je technické riešenie opísané v článku A.A. Belokurova, S.I. Glybovského. "Metódy a prostriedky kalibrácie radarových systémov na diaľkové pozorovanie zemského povrchu." Zahraničná rádioelektronika, 1990, č. 2, ktorá je prijatá ako prototyp.

Navrhovaný vynález je zameraný na dosiahnutie technického výsledku spočívajúceho v znížení chyby pri meraní EPR pozemných SAR objektov na základe absolútnej kalibrácie end-to-end dráhy SAR pri použití sady pasívnych rohových reflektorov (CR) umiestnené špeciálnym spôsobom na zemský povrch ako absolútny kalibračný systém spresnením cesty MM PF end-to-end SAR, ako aj postupov na identifikáciu parametrov MM a kalibračného systému.

Úloha je splnená tým, že pri metóde merania efektívnej plochy rozptylu pozemných objektov radarom so syntetickou apertúrou (SAR) na základe absolútnej amplitúdovej kalibrácie dráhy SAR vrátane použitia externého (zemného) kalibračný systém (ESC) vo forme sád referenčných CU umiestnených v homogénnej oblasti zemského povrchu, letecké snímkovanie pomocou SAR tejto oblasti zemského povrchu pri daných hodnotách výšky a dráhy letu nosiča, získanie radarových snímok oblasti zemského povrchu pomocou štandardných referenčných zariadení, meranie parametrov obrazu každého referenčného reflektora na výslednom radarovom obrázku, spracovanie výsledkov merania a posúdenie kalibračných parametrov end-to-end SAR a ESR pozemných objektov sa ako sada referenčných reflektorov používajú dve línie pasívnych trojuholníkových IR, pričom prvý riadok s rovnakými vypočítanými hodnotami ESR reflektorov je umiestnený s rovnomerným krokom pozdĺž rozsahu sklonu (priečne k smeru letu nosiča) v rámci pásu SAR a druhý s rôznymi vypočítanými hodnotami EPR sú umiestnené pozdĺž čiary prechádzajúcej stredným ovládacím prvkom prvej čiary kolmo k nej (v azimute).

Skutočné hodnoty RCS každej referenčnej CU zahrnutej v SVK sa určujú predbežným meraním v anechoickej komore ukazovateľov odrazu hlavných častí CU pozdĺž azimutu ind (a aproximáciou nameraných hodnôt ortogonálnymi polynómami a stupeň n, ktorý sa vyberá z podmienky realizácie chyby aproximácie maximálne 0,5 dB a výpočtu referenčných hodnôt RCS každého i-tého reflektora v každej kalibračnej relácii podľa vzorca

Maximálne hodnoty amplitúd reflektorov na radarovom obrázku sú určené z maximálnych amplitúd obálok CR obrázkov, rekonštruovaných dvojrozmernou interpoláciou štvorcových súborov digitálnych vzoriek (pixelov) v blízkosti každého reflektora. s veľkosťou n x x n y pomocou interpolačného algoritmu založeného na dvojrozmernej Fourierovej transformácii, modifikovanej tak, aby sa znížila chybová interpolácia. Za týmto účelom zmerajte maximálnu amplitúdu interpolovanej obálky radarového obrazu Aimax, potom na zníženie vplyvu nesúladu v systéme spracovania sa nameraná amplitúda Aimax upraví na svoju hodnotu v testovacích podmienkach, pričom sa berie do úvahy vlastnosť (stálosť objemu) funkcie neistoty signálu SAR. podľa výrazu

a jeho prierezová plocha v prítomnosti Si a neprítomnosti nesúladov So je určená na úrovni 0,5A i max hodnotami súčinu šírky obálok v dvoch ortogonálnych rezoch (pozdĺž priamka skutočnej cesty - X a na ňu kolmá - Y).

Aby sa minimalizoval vplyv faktora zemného rušenia, kalibračný koeficient Kkal koncovej cesty SAR sa určuje ako priemerná hodnota odhadov kalibračných koeficientov Kkal (i) vypočítaných pre všetky kalibračné zariadenia v rozsahu. riadok

v tomto prípade sú odhady kalibračných koeficientov Kkal (i) pre každé zariadenie určené pomerom amplitúd interpolovaných obálok i-tého zariadenia k zodpovedajúcim referenčným hodnotám ich EPR iind ( , ), s normalizáciou týchto pomerov na hodnotu zisku fyzickej antény SAR G(i - A) a hodnotu rozsahu sklonu podľa rovnice

Hodnoty RCS bodových objektov na ľubovoľnom (kalibračnom a meracom) radarovom obrázku sú určené rovnicou

Kkal je kalibračný koeficient cesty SAR od konca po koniec;

G(izm - A) je relatívny zisk antény SAR pri zornom uhle zariadenia vo vertikálnej rovine izm a inštalačnom uhle antény SAR v elevácii A;

Hodnoty RCS priestorovo rozmiestnených objektov na ľubovoľnom (kalibračnom a meracom) radarovom obrázku sú určené rovnicou

kde je priemerná amplitúda meracieho radarového pixelu, meraná v poli štvorcového fragmentu s veľkosťou n f × n f pixelov, vybraného v homogénnej oblasti textúry priestorovo rozloženého objektu,

Izm a R izmn sú hodnoty uhla pohľadu a rozsahu sklonu zodpovedajúce stredu štvorcového fragmentu priestorovo rozmiestneného objektu;

S 0 je plocha rozlišovacieho prvku meracieho radarového obrazu (ktorá sa rovná jeho hodnote získanej počas kalibračného postupu).

Navrhovaná metóda znižuje chybu merania EPR pozemných objektov vďaka absolútnej kalibrácii end-to-end cesty SAR založenej na použití sady pasívnych rohových reflektorov (CR), umiestnených špeciálnym spôsobom na zemskom povrchu. povrchu, spresnenie MM PF SAR a možno ho použiť na výrazné zvýšenie efektívnosti využívania SAR v leteckých systémoch monitorovania zemského povrchu.

Vynález je ilustrovaný pomocou výkresov, na ktorých:

Obrázok 1 ukazuje schému inštalácie na zemskom povrchu SVK z dvoch lineárnych sád referenčných pasívnych IR, umiestnených ortogonálne na homogénnej ploche naprieč a pozdĺž smeru letu nosiča v rámci SAR riadku (1 - IR pravítko pozdĺž rozsah, 2 - IR pravítko pozdĺž čiary dráhy; 3 - nosné lietadlo; 4 - SAR pás).

Obrázok 2 znázorňuje geometrické vzťahy znázorňujúce postup kalibrácie SAR v režime bočného pohľadu pri snímaní sady referenčných pasívnych zariadení v horizontálnej rovine (1 - pravítko vzdialenosti, 2 - čiara dráhy; 3 - nosné lietadlo; 4 - pás SAR prehľad; LZP - čiara danej dráhy; LFP - čiara skutočnej dráhy; Drift - uhol driftu nosného lietadla).

Obrázok 3 zobrazuje geometrické vzťahy znázorňujúce postup kalibrácie SAR v režime bočného pohľadu pri snímaní sady referenčných pasívnych lokátorov vo vertikálnej rovine (1 - pravítko lokátora dosahu, 3 - nosné lietadlo; 4 - riadok SAR; 5 - meraný lokátor).

Obrázok 4 znázorňuje charakteristický pohľad na indikačnú čiaru odrazu EO v horizontálnej a vertikálnej rovine a výsledky aproximácie polynómami 9. stupňa (9, 11 - grafy merania a aproximácie hlavného rezu indikačnej čiary odraz EO v azimute, 10, 12 - grafy merania a aproximácie hlavného rezu indikačnej čiary odrazu UO elevačným uhlom).

Obrázok 5 zobrazuje experimentálny fragment pôvodnej radarovej snímky s referenčným IR (5 - vybraný obdĺžnikový fragment pôvodnej radarovej snímky meraného IR s veľkosťou n×n pixelov; 6 - čísla 1. stĺpca a 1. riadku vybraného obdĺžnika fragment v súradnicovom systéme meracieho radarového obrazu, 13, 14 - obálky hlavných rezov pôvodného radarového obrazu reflektora v dosahu a azimute).

Obrázok 6 zobrazuje fragment pôvodnej radarovej snímky s referenčnými EO po interpolačnej obnove obálky pomocou modifikovanej dvojrozmernej FFT procedúry (5 - vybraný pravouhlý fragment pôvodnej radarovej snímky meraného EO veľkosti n×n pixelov, 6 - čísla 1. stĺpca a 1. riadku vybraného pravouhlého fragmentu v súradnicovom radarovom systéme, interpolovaný radarový obraz nameraného EO veľkosti n×n pixelov, 7 - interpolovaný fragment 5 radarového obrazu nameraného EO veľkosti n ×n pixelov; 15, 16 - obálky hlavných častí radarového obrazu reflektora v rozsahu a azimute).

Navrhovaná metóda sa uskutočňuje nasledovne.

V metóde merania ESR objektov vrátane (obr. 1, 2) použitia SVK z dvoch lineárnych sád pasívnych IR umiestnených ortogonálne na homogénnej oblasti zemského povrchu pozdĺž 1. a cez 2 smery letu nosiča SAR 3, letecké snímkovanie časti zemského povrchu s IR v zábere 4 kalibrované SAR pri daných hodnotách doletu, nadmorskej výšky a kurzu letu nosiča, získanie radarových snímok tohto úseku zemského povrchu, ako aj digitálny automatizovaný systém spracovania, v ktorom sa hodnotenie parametrov radarového obrazu každej CU externého kalibračného systému a identifikácia parametrov MM PF kalibrovaného SAR vykonáva v súlade s nasledujúcim: postupy.

1. Postup kalibrácie:

Všetky kalibračné postupy diskutované nižšie využívajú závislosť amplitúdy A max výstupného signálu SAR (amplitúdy radarového obrazu) od druhej odmocniny ESR meraných objektov formulára.

kde Kkal je koeficient prenosu kalibrovanej SAR;

G() - normalizovaný diagram žiarenia fyzickej antény SAR výkonom vo vertikálnej rovine;

R n - šikmý rozsah k skúmanému objektu, ktorý je pre meranie digitálnych SAR lineárny v širokom dynamickom rozsahu zmien EPR;

Na radarovom obrázku získanom na kalibráciu sa postupne vyberú pravouhlé fragmenty 6 s veľkosťou n x × n y pixelov (obr. 5), pričom obraz OU je v strede fragmentu 5 a súradnice vybraného fragmentu Y f, X f sú odhadnuté v súradnicovom systéme radarového obrazu ("šikmý rozsah (Y 0) - skutočná dráhová čiara (X 0) nosiča SAR");

Vykonáva sa dvojrozmerná interpolačná procedúra (obr. 6) v K-krát (K=2 n, n=1, 2, ...) pre každý vybraný fragment 6 obrazu zariadenia pomocou interpolačného algoritmu založeného na dvojrozmerná Fourierova transformácia modifikovaná na zníženie chybovej dvojrozmernej interpolácie a získa sa interpolovaný obraz 7 fragmentu 6;

Zmerajte (obr.6) parametre hlavných rezov obálky 15, 16 interpolovaného radarového obrazu 7 každého zariadenia, pravouhlé súradnice zariadenia v súradnicovom systéme vybraného fragmentu (dX, dY), max. amplitúda A imax obálky, ako aj hodnoty jej šírky v dvoch ortogonálnych rezoch (v smere zhodujúcom sa s priamkou skutočnej dráhy - X i a kolmo k nej - Y i) na úrovni 0,5, čo určiť plochu S i = X i · Y i, základňu rovnobežnostena, ktorej objem sa rovná objemu funkcie neistoty signálu SAR zodpovedajúceho UO;

Skreslenie maximálnej amplitúdy obálky A imax je korigované vplyvom nesúladu v systéme spracovania podľa výrazu

kde S i = X i · Y i je plocha prvku rozlíšenia SAR, ktorá sa rovná ploche základne rovnobežnostena, ktorej objem sa rovná objemu funkcie neistoty signálu SAR i-tého zariadenia (S 0 - pri absencii nezhôd);

Skutočné uhlové parametre pozorovania každého cieľa sa odhadujú v azimute a nadmorskej výške pomocou hodnôt súradníc cieľa na radarovom obrázku a výšky letu nosiča SAR pomocou algoritmu, ktorý zohľadňuje špeciálnu geometriu umiestnenie referenčných reflektorov SVK na zemi;

Referenčné hodnoty EPR každého zariadenia zahrnutého v SVK sa určujú predbežným meraním v anechoickej komore hlavných úsekov odrazových ukazovateľov zariadenia pozdĺž azimutu 9 ind () a uhla elevácie 10 ind. () v rozsahu pracovných uhlov pohľadu objektov a (±25° vzhľadom na maximum), aproximácia nameraných hodnôt ortogonálnymi polynómami 11 a 12, ktorých stupeň n je vybraný z podmienky realizácie aproximácie chyba maximálne 0,5 dB (obr. 4) a výpočet referenčných hodnôt RCS každého i-tého reflektora v každej kalibračnej relácii podľa vzorca

Hodnoty a sú určené rozdielmi v uhloch videnia víz, víz pri streľbe s kalibrovanou SAR ortogonálnych lineárnych súprav referenčných IR a uhlov ich orientácie na terén oo, ou v súradnicovom systéme generovaného radarový obraz (obr. 3);

Kalibračný koeficient koncovej cesty SAR na elimináciu (minimalizáciu) vplyvu rušivého faktora zeme je určený ako priemerná hodnota odhadov kalibračných koeficientov pre všetky zariadenia v rozsahu kalibračného radarového obrazu.

v tomto prípade sú odhady kalibračných koeficientov Kkal (i) pre každé zariadenie určené pomerom amplitúd interpolovaných obálok i-tého zariadenia k zodpovedajúcim referenčným hodnotám ich EPR iind ( , ), pričom tieto pomery sa znížia na maximálnu hodnotu zisku fyzickej antény SAR G(i - A) a hodnotu rozsahu sklonu podľa rovnice

A je uhol inštalácie antény SAR v nadmorskej výške.

2. Postup pri posudzovaní EPR bodových objektov:

Efektívna plocha rozptylu bodových pozemných objektov na ľubovoľnom (kalibračnom a meracom) radarovom obrázku je určená rovnicou

kde je amplitúda interpolovanej obálky i-tej CR v meracom radarovom obraze;

R izmn - šikmý dosah k bodovému objektu na snímke meracieho radaru;

G(izm - A) je relatívny zisk antény SAR pri zornom uhle zariadenia vo vertikálnej rovine izm a inštalačnom uhle antény SAR v elevácii A;

pomer zosilnení amplitúdy koncovej cesty SAR v režime merania a kalibrácie

3. Postup pri posudzovaní EPR priestorovo rozmiestnených objektov:

Efektívna plocha rozptylu priestorovo rozmiestnených pozemných objektov na ľubovoľnom (kalibračnom a meracom) radarovom obrázku je určená rovnicou

kde je priemerná amplitúda pixelu radarového obrazu, meraná v poli štvorcového fragmentu s veľkosťou n f × n f pixelov, vybraného v homogénnej oblasti textúry priestorovo rozloženého objektu,

K kal - koeficient prenosu (kalibrácie) SAR;

Izm a R izmn - hodnoty uhla pohľadu a rozsahu sklonu zodpovedajúce stredu fragmentu,

S izm je oblasť prvku rozlíšenia meracieho radarového obrazu (ktorá sa rovná jeho odhadu počas kalibračného postupu).

Príklad aplikácie navrhovanej metódy

Navrhovaná metóda na meranie efektívnej rozptylovej plochy pozemných objektov SAR bola testovaná vo Federálnom štátnom jednotnom podniku "LII pomenovanom po M. M. Gromovovi" pri vykonávaní výskumných a vývojových prác (R&D) na vývoji a vytváraní " Letecký komplex (AC) na monitorovanie životného prostredia a výskum prírodných zdrojov Zeme.“

Počas výskumných prác boli implementované základné metodické postupy, aby výsledky kalibrácie a merania boli získané s chybou zodpovedajúcou potenciálnym možnostiam navrhovanej metódy.

Počas experimentov boli získané radarové snímky pozemného kalibračného systému SAR v rozsahu centimetrov. Výsledky meraní a spracovania sú uvedené v tabuľke 1.

Na určenie polohy fyzickej antény SAR pevne namontovanej na trupe lietadla pomocou uhla elevácie sa v experimentoch uskutočnili synchrónne merania uhlových polôh antény a lietadla.

V experimentoch bolo použité NSC vrátane pravítka, pokiaľ ide o dosah, zložené z 9 IR s vypočítanými hodnotami RCS 3000 m 2, inštalované s jednotným krokom 500 m, a 4 IR inštalované kolmo k reflektorom. pravítka na jednotnej podkladovej ploche typu „lúka-leto“.

Pre všetky EO kalibračného systému v anechoickej komore boli hlavné prierezy ich odrazových ukazovateľov merané pri prevádzkovej vlnovej dĺžke vysielača SAR.

Na testovanie výkonnosti a presnosti navrhovanej metódy merania EPR boli vybrané tri fragmenty radarových snímok vrátane snímok kalibračného systému.

Pre všetky vybrané radarové snímky sa vykonala kalibračná procedúra spracovaním snímok referenčných IR v súlade s vyššie opísanými postupmi.

Potom sa pre každý z vybraných radarových snímok vykonal postup merania EPR referenčného ER pre všetky tri radarové snímky.

Výsledky uvedené v tabuľke 1 ukazujú, že postup merania kalibračného koeficientu pre ktorýkoľvek z troch fragmentov poskytuje stabilné odhady, ktorých maximálny rozdiel nepresahuje 5 %.

Pri meraní EPR referenčných EO na úlomkoch radarového obrazu pomocou výsledkov kalibrácie aktuálneho úlomku priemerná chyba merania nepresahuje 10 %.

Odhady získané použitím ktoréhokoľvek z týchto fragmentov na kalibráciu dráhy SAR a meraním EPR cieľového obrazu na dvoch ďalších (meracích) fragmentoch radarového obrazu ukázali, že priemerné chybové hodnoty odhadov EPR na meracích radarových snímkach tiež nezodpovedali presiahnuť 10 %.

Získané experimentálne údaje teda potvrdili vysokú účinnosť navrhovanej metódy odhadu EPR pozemných objektov na základe riešenia problému absolútnej kalibrácie dráhy SAR a nimi generovaných radarových snímok pomocou pozemných referenčných pasívnych IR s významné zníženie chyby odhadov EPR v porovnaní so známymi metódami.

NÁROK

Metóda merania efektívnej plochy rozptylu pozemných objektov pomocou radaru so syntetickou apertúrou (SAR) na základe absolútnej amplitúdovej kalibrácie dráhy SAR, vrátane externého kalibračného systému (ECS) vo forme sád referenčných rohových reflektorov (CR). ) umiestnené na homogénnej ploche zemského povrchu, letecké snímkovanie pomocou SAR tohto úseku zemského povrchu pri daných hodnotách nadmorskej výšky a kurzu letu nosiča, získanie radarového obrazu (RL) úseku zemského povrchu štandardnými referenčnými zariadeniami, meranie parametrov obrazu každého referenčného reflektora na výslednom radarovom obrázku, spracovanie výsledkov merania a posúdenie kalibračných parametrov end-to-end dráhy SAR a ESR pozemných objektov, vyznačujúci sa tým, že dva línie pasívnych trojuholníkových IR sa používajú ako súprava referenčných reflektorov, pričom prvý riadok s rovnakými vypočítanými hodnotami EPR reflektorov je umiestnený s rovnomerným krokom pozdĺž šikmého rozsahu (priečne k smeru letu nosiča) v rámci riadku SAR a druhého pozdĺž čiary prechádzajúcej stredným OU prvého riadku kolmo k nemu (v azimute) sa skutočné hodnoty EPR každého referenčného OU určujú predbežným meraním v anechoickej komore hlavných sekcií ukazovateľov odrazu pozdĺž azimutu ind (a ), stupeň, ktorý je vybraný z podmienky implementácie chyby aproximácie nie viac ako 0,5 dB, a výpočet referenčných hodnôt RCS každého i-tého reflektora v každej kalibrácii reláciu v súlade so vzorcom

maximálne hodnoty amplitúd reflektorov na radarových snímkach sú určené z maximálnych amplitúd obálok pôvodných snímok cieľovej snímky, rekonštruovaných dvojrozmernou interpoláciou štvorcových množín digitálnych vzoriek (pixelov) v blízkosti každý reflektor veľkosti n x × n y používa interpolačný algoritmus založený na dvojrozmernej Fourierovej transformácii, upravený tak, aby sa zmenšila chyba interpolácie, potom, aby sa znížil vplyv nesúladu v systéme spracovania SAR, nameraná amplitúda obálky interpolovaného radarového obrazu A i max sa dostane na svoju hodnotu za testovacích podmienok, pričom sa zohľadní vlastnosť (objemová stálosť) funkcie neistoty signálu SAR podľa výrazu

v ktorom sú parametre S i a So určené hodnotami súčinu šírky hlavných úsekov dvojrozmernej obálky radarového obrazu reflektora na úrovni 0,5 A imax (pozdĺž skutočného dráha - X a na ňu kolmá - Y) v reálnych a testovacích podmienkach sa kalibračný koeficient K kal end-to-end dráhy SAR určí ako priemerná hodnota odhadov kalibračných koeficientov Kkal (i), vypočítaná pre všetky N kalibračné zariadenia v rade rozsahu

A je uhol inštalácie antény SAR v nadmorskej výške,

Hodnoty EPR bodových objektov na ľubovoľnom (kalibračnom a meracom) radarovom obrázku sú určené rovnicou

kde je amplitúda interpolovanej obálky i-tej CR v meracom radarovom obraze;

Kkal je kalibračný koeficient cesty SAR od konca po koniec;

R izmn - šikmý dosah k bodovému objektu na snímke meracieho radaru;

Pomer zosilnení amplitúdy cesty SAR medzi jednotlivými koncami v režimoch merania a kalibrácie, izmn sú hodnoty uhla pohľadu a rozsahu sklonu zodpovedajúce stredu štvorcového fragmentu priestorovo rozmiestneného objektu;

S 0 - plocha prvku rozlíšenia meracieho radarového obrazu (meraná rovná jeho hodnote získanej počas kalibrácie).

Oblasť efektívneho rozptylu cieľa (RCS)

Výpočet dosahu radarového pozorovania vyžaduje kvantitatívnu charakteristiku intenzity odrazenej vlny. Výkon odrazeného signálu na vstupe prijímača stanice závisí od množstva faktorov a predovšetkým od odrazových vlastností cieľa. Typicky sú radarové ciele charakterizované ich efektívnou rozptylovou plochou. Efektívna rozptylová plocha cieľa v prípade, že radarová anténa vysiela a prijíma elektromagnetické vlny rovnakej polarizácie, sa chápe ako hodnota y q, ktorá spĺňa rovnosť y q P 1 = 4pK 2 P 2, kde P 1 je výkon. hustota toku priamej vlny danej polarizácie v cieľovom mieste; P 2 -- hustota výkonového toku vlny danej polarizácie odrazenej od cieľa na anténe radaru; R -- vzdialenosť od radaru k cieľu. Hodnotu EPR možno priamo vypočítať pomocou vzorca

ytsP1 = 4R2P2/P1

Ako vyplýva z vyššie uvedeného vzorca, y má rozmer plochy. Preto ho možno podmienečne považovať za určitú oblasť ekvivalentnú normálnemu cieľu rádiového lúča s plochou μ, ktorý izotropne rozptyľuje všetok vlnový výkon, ktorý naň dopadá z radaru, a vytvára v prijímacom bode rovnaký tok energie. hustota P 2 ako skutočný cieľ.

Ak je daná EPR cieľa, potom so známymi hodnotami P1 a R je možné vypočítať hustotu toku energie odrazenej vlny P a potom, po určení výkonu prijatého signálu, odhadnúť dosah radarovej stanice.

Efektívna plocha rozptylu κ nezávisí ani od intenzity vyžarovanej vlny, ani od vzdialenosti medzi stanicou a cieľom. Akékoľvek zvýšenie P 1 totiž vedie k proporcionálnemu zvýšeniu P 2 a ich pomer vo vzorci sa nemení. Keď sa zmení vzdialenosť medzi radarom a cieľom, pomer P 2 /P 1 sa mení v obrátenej úmere k R 2 a hodnota y q zostáva nezmenená.

Komplexné a skupinové ciele

Zváženie najjednoduchších reflektorov nie je ťažké. Väčšina skutočných radarových cieľov je zložitá kombinácia reflektorov rôznych typov. V procese radarového pozorovania takýchto cieľov sa pracuje so signálom, ktorý je výsledkom interferencie viacerých signálov odrazených od jednotlivých prvkov cieľa.

Pri ožarovaní zložitého objektu (napríklad lietadla, lode, tanku a pod.) charakter odrazov od jeho jednotlivých prvkov silne závisí od ich orientácie. V niektorých polohách môžu určité časti lietadla alebo lode produkovať veľmi intenzívne signály, zatiaľ čo v iných polohách môže intenzita odrazených signálov klesnúť na nulu. Okrem toho, keď sa zmení poloha objektu voči radaru, zmenia sa fázové vzťahy medzi signálmi odrazenými od rôznych prvkov. V dôsledku toho dochádza k výkyvom vo výslednom signáli.

Existujú aj iné možné dôvody pre zmeny intenzity odrazených signálov. Možno tak pozorovať zmenu vodivosti medzi jednotlivými prvkami lietadla, pričom jedným z dôvodov sú vibrácie spôsobené chodom motora. Pri zmene vodivosti sa menia rozloženia prúdov indukovaných na povrchu lietadla a intenzita odrazených signálov. Pre vrtuľové a turbovrtuľové lietadlá je ďalším zdrojom kolísania intenzity odrazov rotácia vrtule.

Obrázok 2.1.

Počas procesu radarového pozorovania sa vzájomná poloha lietadla (lode) a radaru neustále mení. Výsledkom je kolísanie odrazených signálov a zodpovedajúce zmeny v EPR. Zákonitosti rozdelenia pravdepodobnosti oblasti efektívnej rozptylu cieľa a povaha zmien tejto veličiny v čase sa zvyčajne stanovujú experimentálne. Za týmto účelom zaznamenajte intenzitu odrazených signálov a po spracovaní záznamu nájdite štatistické charakteristiky signálov a EPR.

Ako ukázali mnohé štúdie, pre kolísanie v lietadlách platí s dostatočnou presnosťou zákon exponenciálneho rozdelenia

W (y c) = (1/<у ц >) exp (-- y c /<у ц >).

Kde<у ц >- priemerná hodnota EPR.

Zadné vyžarovacie vzory lodí majú jemnejšiu lalokovú štruktúru ako schémy lietadiel, čo sa vysvetľuje výrazne väčšou veľkosťou a komplexným dizajnom lodí. Reflexné prvky lode sú početné a rôznorodé, takže loď možno považovať aj za skupinu prvkov, ktorých odrazy majú náhodné fázy.

Experimentálne štúdie ukazujú, že fluktuácie EPR lode sú tiež približne opísané exponenciálnym distribučným zákonom.

Údaje o zákonoch rozloženia amplitúd signálu alebo EPR sú potrebné na výpočet dosahu radaru a zdôvodnenie techniky spracovania signálu. Pri určovaní presnosti súradnicových meraní sú dôležité aj informácie o korelačnej funkcii a fluktuačnom spektre.

Pri praktickom hodnotení dosahu radarovej stanice sa zvyčajne používa predovšetkým priemerná hodnota EPR<у ц >Túto hodnotu možno získať spriemerovaním hodnôt<у ц >pre rôzne smery dopadu ožarujúcej vlny. V tabuľke sú uvedené priemerné hodnoty RCS rôznych skutočných cieľov, získané ako výsledok zovšeobecnenia veľkého počtu meraní pri centimetrových vlnách. Pomocou týchto hodnôt je možné vypočítať priemerné detekčné rozsahy rôznych cieľov.