В учебнике кратко изложена история развития радиолокации как сферы специфической инженерной деятельности и особой научной дисциплины «Радиотехника». Приведены теоретико-методологические основания, принципы построения и обобщенная структура радиолокационных систем и комплексов структура средств радиолокации, способы обзора пространства и измерения координат целей, методы повышения защищенности радиолокационных станций от активных и пассивных помех. Даны структурные схемы типовых радиолокационных станций наведения и целеуказания, дежурного режима и маловысотного поля. Изложены основы статистической теории многоканального обнаружения и измерения параметров радиолокационных сигналов на фоне внешних коррелированных помех, рассмотрен синтез и анализ помехозащищенных высокоточных алгоритмов и устройств измерения угловых и времячастотных параметров радиолокационных сигналов.
Учебник предназначен для студентов военных кафедр и курсантов учебных военных центров Военно-воздушных сил, обучающихся по военно-учетной специальности «Эксплуатация и ремонт радиолокационных комплексов противовоздушной обороны Военно-воздушных сил», а также может быть полезен студентам вузов направления подготовки специалистов 210601.65 «Радиоэлектронные системы и комплексы» укрупненной группы 210000 «Электронная техника, радиотехника и связь» и всем интересующимся вопросами теории и методологии радиолокационных систем и комплексов.
Author(s): Ботов М.И., Вяхирев В.А
Publisher: СФУ
Year: 2013
Language: Russian
Pages: 531
City: Красноярск
ПРЕДИСЛОВИЕ ............................................................................................ 9
ВВЕДЕНИЕ .................................................................................................... 15
РАЗДЕЛ I. ОСНОВЫ ТЕОРИИ И МЕТОДОЛОГИИ
РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СИСТЕМ И КОМПЛЕКСОВ ...... 18
Глава 1. Теоретико-методологические основания и принципы
построения радиолокационных систем и комплексов ........ 18
1.1. Краткие сведения из истории развития радиолокации.
Радиолокация как научная дисциплина ...................................... 18
1.1.1. Краткие сведения из истории радиолокации ................... 18
1.1.2. Радиолокация как научная дисциплина ............................ 24
1.2. Теоретические основы радиолокационных систем
и комплексов .................................................................................. 38
1.2.1. Общие представления о научной теории ......................... 38
1.2.2. Технологический компонент теории
радиолокационных систем ................................................. 41
1.2.3. Системотехнический компонент теории
радиолокационных систем ................................................. 48
1.3. Системный подход и проблемы междисциплинарной
методологии ................................................................................... 53
1.4. Основные понятия, принципы и методы системного подхода 56
1.4.1. Основные понятия и принципы системного подхода ..... 56
1.4.2. Основные методы системного подхода ............................ 70
Вопросы для самостоятельной работы и контроля знаний .............. 74
Глава 2. Принципы построения и обобщенная структура
радиолокационных систем и комплексов .............................. 76
2.1. Общие сведения о радиолокационных системах
и комплексах. Примеры типовых радиолокационных систем 76
2.1.1. Общие сведения о радиолокационных системах
и комплексах ........................................................................ 76
2.1.2. Примеры типовых радиолокационных систем ................ 84
2.2. Принципы радиолокации. Методы получения
радиолокационной информации .................................................. 91
2.2.1. Принципы радиолокации ................................................... 91
2.2.2. Методы получения радиолокационной информации ..... 92
2.3. Показатели качества и критерии эффективности
радиолокационных систем ........................................................... 101
Оглавление
4
2.4. Энтропийная и математическая модели радиолокационной
системы .......................................................................................... 105
Вопросы для самостоятельной работы и контроля знаний .............. 122
Глава 3. Компоненты внешней среды радиолокационных систем
и комплексов ................................................................................ 124
3.1. Радиолокационные цели и мешающие отражения .................... 124
3.1.1. Радиолокационные цели ..................................................... 124
3.1.2. Мешающие отражения ....................................................... 137
3.2. Среда распространения радиоволн .............................................. 139
3.3. Принципы обработки радиолокационной информации ............ 142
3.3.1. Обобщенная структура и специфика
функционирования типовых радиолокационных систем 142
3.3.2. Цели и принципы автоматизации сбора и обработки
радиолокационной информации ........................................ 145
3.3.3. Задачи, решаемые при сборе и обработке
радиолокационной информации ........................................ 146
3.3.4. Сущность процедур первичной и вторичной обработки
радиолокационной информации ........................................ 149
3.3.5. Особенности третичной обработки радиолокационной
информации ......................................................................... 164
Вопросы для самостоятельной работы и контроля знаний .............. 166
РАЗДЕЛ II. ПОДСИСТЕМА РАДИОЛОКАЦИОННЫХ СРЕДСТВ
РАДИОЛОКАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ................................... 168
Глава 4. Принципы построения и структура радиолокационных
средств ........................................................................................... 168
4.1. Назначение и классификация РЛС и РЛК .................................. 168
4.2. Основные показатели РЛС ........................................................... 176
4.3. Методы обзора пространства и измерения координат,
применяемые в РЛС ...................................................................... 186
4.3.1. Характеристика зоны обнаружения РЛС при
произвольном способе обзора пространства .................... 186
4.3.2. Виды обзора пространства ................................................. 190
4.3.3. Формирование зоны обнаружения в дальномерах
и высотомерах...................................................................... 197
4.4. Методы измерения координат, применяемые в современных
РЛС ................................................................................................. 204
4.4.1. Измерение азимута, дальности и угла места цели .......... 206
4.4.2. Формирование зоны обнаружения и измерение высоты
(угла места) в РЛС с частотным сканированием луча .... 212
Оглавление
5
4.4.3. Особенности формирования зоны обнаружения
и измерение угла места в РЛС метрового диапазона ...... 217
4.4.4. Измерение высоты цели методом V-луча ......................... 221
4.5. Виды зондирующих сигналов, применяемых в РЛС ................. 225
4.5.1. Влияние структуры и параметров зондирующих
сигналов на тактико-технические характеристики РЛС 225
4.5.2. Виды импульсных сигналов, применяемых в РЛС ......... 238
Вопросы для самостоятельной работы и контроля знаний .............. 240
Глава 5. Методы повышения защищенности РЛС от активных
помех .............................................................................................. 242
5.1. Общие сведения о радиопомехах системам радиолокации ...... 242
5.2. Методы повышения защищенности РЛС от активных
шумовых помех ............................................................................. 248
5.2.1. Анализ защищенности РЛС от активных шумовых
помех .................................................................................... 249
5.2.2. Методы и устройства защиты РЛС от активных
шумовых помех ................................................................... 252
5.3. Методы и устройства защиты РЛС от активных импульсных
помех .............................................................................................. 281
5.3.1. Схемы селекции по длительности и закону
внутриимпульсной модуляции сигналов .......................... 282
5.3.2. Схемы селекции импульсов помехи по частоте
следования и амплитуде ..................................................... 286
Вопросы для самостоятельной работы и контроля знаний .............. 295
Глава 6. Методы повышения защищенности РЛС от пассивных
помех .............................................................................................. 297
6.1. Общая характеристика пассивных помех ................................... 297
6.2. Критерии защищенности РЛС от пассивных помех .................. 302
6.3. Пути повышения защищенности РЛС от маскирующих
пассивных помех ........................................................................... 304
6.4. Классификация и краткая характеристика системы селекции
движущихся целей ........................................................................ 310
6.5. Особенности защиты РЛС от имитирующих пассивных
помех. Проблема селекции дискретных помех .......................... 323
6.6. Проблема защиты РЛС от комбинированных помех ................ 327
6.7. Структурные схемы типовых РЛС РТВ кругового обзора ....... 332
6.7.1. Вводные замечания ............................................................. 332
6.7.2. Структурная схема РЛС кругового обзора дежурного
режима .................................................................................. 333
6.7.3. Структурная схема РЛС кругового обзора
маловысотного поля ............................................................ 341
Оглавление
6
6.7.4. Структурная схема РЛС обнаружения, наведения,
целеуказания ........................................................................ 344
Вопросы для самостоятельной работы и контроля знаний .............. 347
Глава 7. Радиолокационные станции обзора земной поверхности
и их основные характеристики ................................................ 349
7.1. Общие сведения о РЛС обзора земной поверхности ................. 349
7.2. Разрешающая способность РЛС бокового обзора ..................... 355
7.3. Дальность действия РЛС бокового обзора и характеристики
обнаружения объектов .................................................................. 358
7.4. Точность измерения координат ................................................... 362
7.5. Характеристики полосы обзора ................................................... 365
Вопросы для самостоятельной работы и контроля знаний .............. 367
РАЗДЕЛ III. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАДИОЛОКАЦИОННОЙ
СИСТЕМОТЕХНИКИ ............................................................ 368
Глава 8. Основы теории многоканального обнаружения
радиолокационных сигналов ................................................... 368
8.1. Понятие статистической теории радиолокационной
системотехники ............................................................................. 368
8.2. Постановка задачи оптимизации многоканального
обнаружения радиолокационных сигналов............................... 370
8.3. Основные показатели эффективности двухальтернативного
обнаружения .................................................................................. 373
8.4. Критерии оптимальности обнаружения ...................................... 374
8.5. Методика оптимизации решений при двухальтернативном
обнаружении .................................................................................. 375
8.6. Оптимальное обнаружение дискретного сигнала
с известными параметрами на фоне гауссовской
коррелированной помехи ............................................................. 378
8.6.1. Постановка задачи. Модели сигнала и помехи ................ 378
8.6.2. Алгоритмы оптимального обнаружения
дискретизированного сигнала с известными
параметрами ......................................................................... 380
8.6.3. Параметр и показатели качества двухальтернативного
обнаружения дискретизированной выборки сигнала ...... 383
8.7. Обнаружение непрерывного сигнала с известными
параметрами на фоне гауссовской коррелированной помехи . 386
8.7.1. Переход от дискретизированных реализаций
к непрерывным .................................................................... 386
8.7.2. Интегрально-матричное уравнение весового вектора .... 388
Оглавление
7
8.7.3. Основные результаты теории многоканального
обнаружения непрерывных сигналов и примеры ее
использования ...................................................................... 389
8.8. Методика комплексной формы представления сигналов
и помех в задачах многоканального обнаружения .................... 394
8.8.1. Комплексная запись колебаний сигнала и помехи.
Комплексная корреляционная матрица помех ................ 394
8.8.2. Комплексная запись основных соотношений теории
обнаружения непрерывных сигналов с известными
параметрами ......................................................................... 395
8.9. Методика решения задач оптимального измерения
параметров радиолокационных сигналов ................................... 400
Вопросы для самостоятельной работы и контроля знаний .............. 405
Глава 9. Обнаружение и измерение параметров
радиолокационных сигналов на фоне коррелированных
помех .............................................................................................. 407
9.1. Постановка задачи адаптивного обнаружения и измерения.
Модели радиолокационных сигналов и помех .......................... 407
9.2. Общие закономерности обнаружения и измерения
параметров радиолокационных сигналов в условиях
априорной неопределенности ...................................................... 410
9.3. Достаточные статистики основных моделей
радиолокационных сигналов ....................................................... 415
9.4. Преодоление априорной неопределенности параметров
сигнала относительно параметров активных помех ................. 429
9.4.1. Дискретное и непрерывное оценивание изменяющейся
во времени корреляционной матрицы помех ................... 430
9.4.2. Оценивание изменяющейся во времени матрицы,
обратной корреляционной матрице помех ....................... 434
9.4.3. Алгоритмы и устройства оценивания весового вектора.
Применение корреляционной обратной связи
в устройствах обработки .................................................... 436
9.5. Преодоление априорной неопределенности относительно
неинформативных параметров сигнала ...................................... 444
9.5.1. Преодоление априорной неопределенности
относительно энергии ожидаемого сигнала ..................... 444
9.5.2. Преодоление априорной неопределенности
относительно закона распределения амплитуды
отраженного сигнала ........................................................... 448
9.6. Примеры следящего и неследящего измерения параметров
сигнала на фоне активных помех ................................................ 451
Оглавление
8
9.6.1. Алгоритмы и устройства адаптивного следящего
измерения углового параметра сигнала ............................ 451
9.6.2. Алгоритмы и устройства адаптивного неследящего
измерения углового параметра сигнала ............................ 458
9.6.3. Особенности синтеза адаптивного временнόго
дискриминатора ................................................................... 463
9.7. Преодоление априорной неопределенности параметров
сигнала относительно параметров пассивных помех ............... 467
9.7.1. Модели сигнала и помех. Когерентная весовая
обработка пачки эхосигналов ............................................ 467
9.7.2. Особенности адаптивного измерения доплеровского
параметра сигнала на фоне пассивных помех .................. 469
9.8. Адаптация при большой интенсивности полезного сигнала.
Особенности пеленгации источников активных помех ............ 473
9.9. Основы построения многопозиционных радиолокационных
систем ............................................................................................. 481
Вопросы для самостоятельной работы и контроля знаний .............. 492
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ............................................................................................. 494
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ........................................................ 498
ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ ..................................................................... 500
ПРИЛОЖЕНИЯ ............................................................................................. 504
