Глава 2. Принципы радиолокационного мониторинга
2.1. Общие сведения о радиотехнических системах
Двадцатое столетие было веком зарождения и бурного развития радиотехнических систем (РТС), без которых невозможно представить повседневную деятельность и развитие человеческого общества. Радиотехнические системы широко используют практически во всех сферах государственного управления, в промышленности, на транспорте и в связи, в сельском хозяйстве, в сфере образования, науки, культуры и других областях.
Количество радиотехнических систем, различных по виду и назначению, непрерывно растет. Например, для передачи информации используют системы тропосферной, радиорелейной, спутниковой и сотовой связи, системы радиовещания и телевидения, радиотелеметрические системы, системы передачи команд и др. Системы извлечения информации включают:
радиолокационные и навигационные;
дистанционного зондирования окружающей среды;
разведки ископаемых и состояния поверхности Земли;
радиотехнической разведки и др.
Информационные технологии, применяемые в РТС, интенсивно развиваются, особенно в течение последних 10-15 лет. Широкое применение цифровых методов формирования и обработки сигналов, использование интегральной и функциональной электроники, гибридных интегральных схем, твердотельных СВЧ-устройств позволяют существенно расширить возможности РТС, увеличить объем перерабатываемой и используемой информации и многообразие решаемых задач. В последнее время разработаны и используются адаптивные РТС, которые могут приспосабливаться к внешней помеховой и целевой обстановке, к условиям распространения радиоволн и т.д.
Роль радиотехнических систем в современном обществе
По мере развития человеческого общества возникают все большие требования к быстрому обмену информацией, ее извлечению, обработке и накоплению. Рост объема производства сопровождается увеличением номенклатуры изделий, углублением специализаций и т.п. При этом потребность в обмене информацией растет пропорционально квадрату коэффициента расширения производства. Необходимость обмена информацией в хозяйственной сфере возрастает ежегодно примерно на 10-15%. Управление хозяйственной деятельностью в масштабах предприятий, объединений и отраслей, а также государства в целом также невозможно без обмена информацией.
С развитием транспорта, особенно воздушного и морского, возникает необходимость более интенсивного обмена информацией о погоде, заявках, получении сведений о местоположении и движении самолетов и кораблей.
Повышение благосостояния и культурного уровня человечества привело к тому, что потребность в обмене информацией между людьми возрастает быстрее, чем увеличивается численность населения. Решение задачи обеспечения информационных потребностей общества возлагается на системы и аппаратуру передачи, извлечения, обработки и накопления информации. Грандиозные успехи в развитии общества были бы немыслимы без этих технических средств, к которым, в первую очередь, относятся различные радиотехнические системы (РТС).
Радиосвязь снабжает информацией все области хозяйственной деятельности человека и личные потребности людей. Радиовещание и телевидение обеспечивают доставку последних известий, культурный досуг, образование и многое другое вне зависимости от расстояний. Радиолокация и радионавигация используются почти во всех видах транспорта. Без РТС не было бы современных авиации и морского флота.
Радиотехнические системы применяются в различных научных исследованиях, медицине, метрологии, геологии, физике. В настоящее время ни одна экспериментальная наука не обходится без сложных и уникальных радиоэлектронных установок при проведении физических и медико-биологических исследований. Широкое распространение получили РТС исследования космического пространства.
Классификация радиотехнических систем
Классификация радиотехнических систем по назначению. Классифицировать РТС можно по различным признакам. Основное назначение РТС состоит в предоставлении информации потребителю, поэтому в качестве основного признака при их классификации обычно используют содержание информации или назначение системы.
Исходя из этого, можно указать следующие основные типы систем:
системы передачи информации (СПИ);
извлечения информации;
радиоуправления;
разрушения информации;
комбинированные системы.
Системы передачи информации. Характерной особенностью таких систем является наличие отправителя и получателя информации. На стороне отправителя сообщения преобразуются в радиосигналы, которые затем передаются по линии связи к получателю информации, где из принятых сигналов выделяется сообщение.
Структурная схема простейшей СПИ (рис. 2.1) состоит из:
источников сообщений (ИС), выдающих первичные сигналы;
формирователя группового сигнала (ФГС), объединяющего несколько первичных сигналов;
модулятора (М), предназначенного для формирования радиосигнала;
радиопередающего устройства (РПУ);
линии связи (ЛС), по которой радиосигнал передается к получателю сообщений;
радиоприемного устройства (РПрУ), осуществляющего усиление и преобразование принятого сигнала;
демодулятора (ДМ), выделяющего групповой сигнал;
устройства разделения сигналов (УРС), предназначенного для разделения сигналов и выделения сообщений, которые затем поступают к получателям сообщений (ПС).
Рис. 2.1. Упрощенная структурная схема радиосистемы передачи информации
В линии связи на радиосигналы действуют различного рода помехи: внутрисистемные, обусловленные излучением передатчиков, работающих совместно с данной СПИ в составе сети связи; помехи от других РТС, работающих на близких частотах; атмосферные, космические, организованные помехи, а также помехи, возникающие в аппаратуре.
По назначению различают следующие РТС передачи информации:
системы радиосвязи;
системы радиосвязи между мобильными объектами;
системы радиорелейной связи;
спутниковые системы связи;
системы радиовещания и телевидения;
радиотелеметрические системы;
системы передачи команд и др.
Радиотехнические системы извлечения информации. Характерной особенностью систем рассматриваемого класса является то, что полезная информация отображается в радиосигнале либо в процессе его распространения и отражения радиоволн, либо при не зависимом от рассматриваемой системы формировании и излучении радиоволн (естественных излучениях объектов, излучениях радиосредств противника и т.п.).
К системам извлечения информации относятся:
радиолокационные системы (РЛС), за исключением РЛС с активным ответом;
радионавигационные системы (РНС);
системы дистанционного зондирования окружающей среды;
системы разведки радиотехнических средств противника и др.
На рис. 2.2. представлена упрощенная структурная схема радиолокационной системы, состоящей из:
радиопередающего устройства (РПУ);
антенны (A1), излучающей радиоволны, направленные на цель (Ц);
антенны (А2), принимающей отраженный от цели сигнал;
радиоприемного устройства (РПрУ), которое обрабатывает принятый сигнал;
измерительно-индикаторного устройства (ИИУ), осуществляющего выделение информации о параметрах движения цели.
Рис. 2.2. Упрощенная структурная схема радиолокационной системы
Извлечение информации происходит при действии как внутрисистемных помех, так и помех от сторонних радиосредств, в том числе и специально создаваемых с целью подавления радиосредств.
Системы радиоуправления. Системы этого класса предназначены для управления движением различного рода подвижных объектов (ракет, искусственных спутников Земли (ИСЗ), космических аппаратов, самолетов, кораблей и т.п.). Характерной их особенностью является органическая связь радиотехнической части систем с управляемым объектом и зависимость выделяемой информации от выходных эффектов системы.
На рис. 2.3 изображена структурная схема системы самонаведения ракеты на цель (Ц). Она состоит из:
радиотехнического звена (РЗ), предназначенного для выявления соотношения между пространственным положением и движением цели и ракеты, а также для выдачи команд управления на автопилот (АП), который управляет рулями;
динамического звена (ДЗ), отображающего реакцию ракеты на управляющее воздействие;
кинематического звена (КЗ), определяющего связь положения и движения ракеты в пространстве с изменениями ее положения и движения относительно цели.
Информация о цели /ц и ракете /р обрабатывается в РЗ. На систему действует помеха n(t).
Системы разрушения информации. Системы этого класса предназначены для противодействия радиотехническим средствам противника. Они создают помехи нормальной работе подавляемой системы излучением мешающего сигнала.
Комбинированные системы. К этим системам относятся, например, РЛС с активным ответом. Они выполняют функции извлечения и передачи информации.
Рис. 2.3. Упрощенная структурная схема системы радиоуправления
Рассмотренная классификация РТС не является строгой. Реальные системы могут сочетать функции систем различных классов. Так, в систему радиоуправления входят системы извлечения информации (радиолокационные и радионавигационные) и передачи информации (радиотелеметрии, передачи команд и др.).
Классификация радиотехнических систем по характеру сообщений. В различных устройствах РТС (преобразователе сообщения в электрический сигнал, передатчике, модуляторе, демодуляторе) на стадиях передачи, извлечения, обработки и накопления информации используют различные виды сигналов.
В зависимости от характера сообщений и применяемых сигналов различают непрерывные, импульсные и цифровые РТС.
В непрерывных системах на основных этапах преобразования сообщения имеют непрерывный характер и отображаются в непрерывные изменения одного или нескольких параметров радиосигнала. К таким системам относят системы радиовещания и телевидения, некоторые типы навигационных систем и ряд других.
В импульсных РТС информация содержится в изменениях параметров импульсных радиосигналов. Типичными представителями таких систем являются импульсные радиолокационные системы, системы передачи информации с импульсной модуляцией и др.
В цифровых РТС сообщения отображаются в кодовые комбинации. Число различных символов, из которых состоят кодовые комбинации, называется основанием кода. Различные символы кодовой комбинации передаются соответствующими радиосигналами.
Классификация радиотехнических систем по используемым частотам. Радиотехнические системы могут работать в диапазоне от 3 кГц до 300 ГГц. Несущая частота имеет большое значение для свойств и возможностей РТС. Она существенно влияет на распространение, отражение и рассеяние радиоволн. Поэтому весь диапазон частот разделен на участки, каждый из которых имеет свои особенности (табл. 2.1):
мириаметровые волны проникают в глубь почвы и воды, огибают Землю, отражаются от ионосферы днем и ночью, огибают, не отражаясь, обычные объекты;
километровые волны поглощаются в Земле и частично огибают ее, отражаются от ионосферы ночью, огибают, не отражаясь, обычные объекты;
гектометровые волны поглощаются в Земле, интенсивно отражаются от ионосферы ночью, огибают, не отражаясь, обычные объекты;
декаметровые волны сильно поглощаются в Земле, избирательно отражаются от ионосферы, слабо отражаются от обычных объектов;
метровые волны очень сильно поглощаются в Земле, не отражаются от ионосферы, распространяются в пределах прямой видимости, интенсивно отражаются от обычных объектов;
дециметровые волны распространяются только в пределах прямой видимости, интенсивно отражаются от обычных объектов. Легко достигается направленность излучения и приема;
сантиметровые волны распространяются только в пределах прямой видимости, интенсивно отражаются от объектов. Легко достигается высокая направленность излучения и приема;
миллиметровые волны сильно поглощаются в атмосфере. Легко достигается очень высокая направленность излучения и приема.
Таблица 2.1.
Разбиение диапазона радиочастот
Диапазон радиочастот
|
Длина волны
|
Название диапазона
радиочастот
|
Название диапазона
радиоволн
|
З...30 кГц
|
10...100 км
|
Очень низкие частоты (ОНЧ)
|
Мириаметровые волны
|
30...300 кГц
|
1...10 км
|
Низкие частоты (НЧ)
|
Километровые волны
|
0,3...3 МГц
|
100...1000 м
|
Средние частоты (СЧ)
|
Гектометровые волны
|
3...30 МГц
|
10...100 м
|
Высокие частоты (ВЧ)
|
Декаметровые волны
|
30...300 МГц
|
l.-.10м
|
Очень высокие частоты (ОВЧ)
|
Метровые волны
|
300...3000 МГц
|
0,1...1 м
|
Ультравысокие частоты (УВЧ)
|
Дециметровые волны
|
3...30 ГГц
|
1...10 см
|
Сверхвысокие частоты (СВЧ)
|
Сантиметровые волны
|
30...300 ГГц
|
0,1...10 см
|
Крайне высокие частоты (КВЧ)
|
Миллиметровые волны
|
Наиболее часто в РТС применяются диапазоны ОВЧ, УВЧ и СВЧ. Радиоволны этих диапазонов частот интенсивно отражаются от объектов, антенны компактны и обеспечивают высокую направленность излучения и приема.
Следует отметить, что использование того или иного диапазона радиочастот для систем различных назначений, а также ширина спектра частот, отводимого системе, регламентированы Международной комиссией распределения радиочастот (МКРР). Эти ограничения влияют на выбор вида радиосигнала и построение РТС и, в конечном счете, на ее характеристики.
Классификация радиотехнических систем по модулируемому параметру радиосигнала. Радиотехнические системы извлечения информации в зависимости от информационного параметра подразделяют на амплитудные, фазовые и частотные. К первым относятся, например, системы определения направления прихода радиоволн с помощью направленных антенн; ко вторым - фазовые радионавигационные системы; к третьим - доплеровские системы измерения радиальной скорости.
В радиотехнических системах передачи информации сигналы формируются путем изменения тех или иных параметров переносчика информации по закону передаваемых сообщений. Процесс изменения параметров переносчика информации принято называть модуляцией, если передаваемые сообщения непрерывные, и манипуляцией, если передаваемые сообщения цифровые. В случае, когда переносчиком является гармоническое колебание, модулирующими параметрами могут быть его амплитуда, частота и фаза. Различают непрерывные РТС передачи информации с амплитудной (AM), частотной (ЧМ) и фазовой (ФМ) модуляциями.
В импульсной РТС передачи информации модулируемыми параметрами могут являться амплитуда импульса, его длительность, частота следования и фаза (положение относительно точки отсчета), число импульсов, а также комбинация импульсов и пауз, определяющих код. Соответственно, различают РТС передачи информации:
с амплитудно-импульсной (АИМ);
с широтно-импульсной (ШИМ);
с частотно-импульсной (ЧИМ);
с фазоимпульсной (ФИМ);
с импульсно-кодовой (ИКМ) модуляциями.
Возможны и другие виды систем.
В цифровых РТС передачи информации применяются:
относительно фазовая (ОФМ);
частотная (ЧМ);
амплитудная (AM) манипуляции и другие более сложные виды.
Приведенная классификация позволяет выявить особенности РТС и учесть их при проектировании.
Тактико-технические характеристики радиотехнических систем
Характеристики РТС можно разделить на:
тактические, определяющие назначение и практические возможности системы (зона действия, разрешающая способность, точность, помехоустойчивость, пропускная способность, электромагнитная совместимость и др.);
технические, определяющие основные устройства систем (значение и стабильность частоты несущей, вид и параметры модуляции, используемых колебаний, диаграммы направленности антенн, мощность передатчика, чувствительность приемника и др.).
Технические параметры характеризуют средства, необходимые для обеспечения заданных тактических параметров. Отклонение любого технического параметра от номинального значения оказывает влияние на те или иные тактические параметры, что может вызвать их выход за пределы установленных допусков (отказ системы).
Рассмотрим основные характеристики РТС.
Зона действия РТС - область пространства, в пределах которой возможны передача, извлечение или разрушение информации, либо область, в пределах которой возможно управление объектом. В сферической системе координат эта область ограничивается минимальной и максимальной дальностями и предельными значениями углов азимута и места. Иногда область действия приходится рассматривать в многомерном фазовом пространстве, координатами которого являются дальность, углы азимута и места, а также скорость и ускорение. Подобная ситуация встречается, в частности, в РТС управления, нормально функционирующих лишь при условии, что скорость и ускорение цели не превышают некоторых заданных значений.
Другим примером могут служить доплеровские РЛС, в которых обнаружение движущихся целей на фоне малоподвижных и неподвижных отражателей осуществляется благодаря различию их скоростей движения. Поэтому четвертой координатой, определяющей зону действия РЛС, является радиальная скорость цели.
Для РТС передачи информации зона действия ограничена только дальностью достоверного приема, которая в настоящее время измеряется сотнями миллионов километров (системы связи с космическими аппаратами).
Для РЛС зона действия ограничивается максимальной дальностью обнаружения с заданной вероятностью, минимальной дальностью, определяемой так называемой «мертвой зоной», и предельными углами азимута и места, определяемыми диаграммой направленности антенны и границами сканирования.
Разрешающая способность - свойство РТС разделять и независимо воспринимать информацию, заключенную в радиосигналах, мало отличающихся друг от друга значениями одного или нескольких параметров, например, сдвигами по частоте, задержке и направлению прихода радиоволн.
Точность получаемой информации - степень искажения информации (величина ошибки) при определенных характеристиках сообщений, помеховой обстановки, дальностях, условиях эксплуатации.
Если извлекается информация о некоторой изменяющейся величине, принимающей конечное число значений, то качество системы целесообразно характеризовать вероятностью ошибки. Это имеет место, например, в РТС передачи дискретных сообщений.
В РТС передачи аналоговых сообщений и во многих РТС извлечения информации ошибка имеет непрерывный характер и качество системы целесообразно определять величиной ошибки.
Различают систематические ошибки и случайные. Систематические ошибки обусловливаются известными и закономерными факторами. Поэтому их можно оценить расчетным путем или экспериментально, а затем учесть при проведении измерений. Случайные ошибки возникают из-за действия помех: шумов приемника, помех в среде распространения радиоволн, случайного изменения отражающих свойств объектов и т.п. Важными характеристиками случайных ошибок являются плотность распределения вероятности, математическое ожидание, дисперсия, корреляционная функция или спектральная плотность мощности.
Пропускная способность системы - максимальное количество информации, которое может быть передано или извлечено системой за единицу времени. Термин «пропускная способность» обычно применяют к РТС передачи информации и радиолокационным системам.
Быстродействие системы - длительность переходного процесса при подаче на вход системы единичного скачка. Термин «быстродействие системы» применяют к РТС управления. При этом под быстродействием системы понимают способность системы отслеживать быстрые изменения параметров входной величины.
Помехоустойчивость - способность РТС сохранять показатели качества (дальность, точность и т.п.) при воздействии помех. Она зависит от способов кодирования, модуляции, метода приема и т.п.
Для РТС передачи дискретных сообщений помехоустойчивость можно характеризовать вероятностью ошибки при заданном отношении средних мощностей сигнала и помехи в полосе частот, занимаемой сигналами, или требуемым отношением средних мощностей сигнала и помехи на входе приемника системы, при котором обеспечивается заданная вероятность ошибки.
Помехоустойчивость РТС передачи непрерывных сообщений или РТС извлечения непрерывных сообщений удобно оценивать средним квадратом ошибки или отношением средних мощностей сигнала и помехи на входе приемника системы, при котором обеспечивается заданный средний квадрат ошибки.
Электромагнитная совместимость - способность РТС функционировать совместно с другими РТС.
Надежность аппаратуры - способность РТС выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени.
Скрытность действия - способность системы противостоять мерам радиотехнической разведки, направленным на обнаружение сигнала (энергетическая скрытность), определение его структуры (структурная скрытность) и раскрытие смысла передаваемой с помощью сигналов информации (информационная скрытность). Скрытность возрастает, в частности, при увеличении направленности, уменьшении мощности излучения, уменьшении длительности непрерывного функционирования, усложнении структуры сигналов, изменении параметров сигналов.
Масса, габариты, потребляемая мощность, удобства размещения и развертывания - характеристики, особенно важные при размещении РТС на подвижных объектах.
Перспективность - способность РТС в течение длительного времени удовлетворять потребностям общества.
Многие из перечисленных характеристик РТС являются и показателями их качества. В частности, к ним относятся такие, как дальность действия, точность, помехоустойчивость, пропускная способность и др. При рассмотрении характеристик и показателей качества РТС и возможностей их улучшения необходимо учитывать объективные природные ограничения, к которым относятся:
ограниченный диапазон частот;
наличие помех;
особенности распространения радиоволн;
ограниченный объем размещения аппаратуры РТС (самолеты, ракеты, ИСЗ и др.).
Необходимо также учитывать экономические факторы (улучшение показателей качества всегда связано с увеличением стоимости аппаратуры), а также психофизиологические возможности человека-оператора, обслуживающего ту или иную РТС, его способность к восприятию, обработке и накоплению информации.
Тенденции развития радиотехнических систем
Научно-технический прогресс в области РТС проявляется в обновлении технической структуры РТС, в замене устаревших технических средств новыми. Вновь создаваемые РТС должны обладать лучшими показателями качества, более широкими функциональными возможностями и в большей степени удовлетворять требованиям получателя информации.
Основой развития РТС являются как достижения фундаментальных наук, открывающие новые физические принципы функционирования устройств и систем, так и успехи современной электроники.
Направления развития радиотехнических систем
В развитии РТС выделяют11 следующие принципиальные направления:
интеллектуализация РТС на основе вычислительных средств;
освоение в создаваемой радиоэлектронной технике широкого диапазона радиоволн: от миллиметрового до сверхдлинных;
переход в современной аппаратуре от отдельных электронных элементов узкого назначения (транзисторов, логических ячеек, ячеек памяти) к функциональным сложным интегральным микросхемам;
повышение роли устройств обработки информации в РТС;
расширение областей применения РТС.
Развитие РТС в значительной мере определяется достижениями в области электроники:
для современной электроники характерным является все возрастающая степень интеграции, достигающая в настоящее время нескольких миллионов транзисторов на кристалл;
большой интерес вызывают разработки монолитных интегральных схем сантиметрового и миллиметрового диапазонов на базе биполярных и полевых транзисторов с гетеропереходами, в частности, приемопередающих модулей систем с активными фазированными антенными решетками;
продолжает развиваться функциональная электроника: появились акустоэлектронные процессоры, приборы с зарядовой связью и устройства на их основе.
Усложнение функций, связанных с передачей, накоплением и обработкой информации, решается, главным образом, за счет устройств цифровой техники. Цифровая техника используется в устройствах обработки сигналов, системах формирования луча и управления его сканированием в устройствах с фазированными антенными решетками, в системах связи, радиовещания и телевидения.
Наряду с микропроцессорной техникой быстро развиваются цифровые процессоры сигналов (ЦПС) - приборы, где цифровая техника наиболее тесно взаимодействует с аналоговой. Современные ЦПС характеризуются производительностью в десятки и сотни миллионов операций в секунду.
Таким образом, РТС идут в своем развитии по пути повышения степени функциональной интеграции, что достигается увеличением в системе числа ячеек, выполняющих логические функции или функции хранения информации.
Повышение степени интеграции позволяет повысить надежность и быстродействие системы, снизить стоимость, перейти на высокоскоростные методы передачи и обработки информации, создать интегрированные многофункциональные комплексы с высоким уровнем искусственного интеллекта, адаптивные к помеховой обстановке.
Развитие радиотехнических систем
передачи информации
За последнее десятилетие особенно существенные изменения претерпели РТС передачи информации. Еще совсем недавно в России практически не было междугородних цифровых систем передачи информации. Очень слабо была развита подвижная радиотелефонная связь. Существующие сети, в основном, аналоговые. Плохо удовлетворялся спрос на услуги международной связи. В зачаточном состоянии находились телематические службы «Телетекс», «Телефакс», «Бюрофакс», «Видеотекс» и другие, играющие существенную роль в информатизации общества (телематические службы, согласно определению Международного союза электросвязи, - это службы электросвязи (кроме телефонной, телеграфной и служб передачи данных), которые организуют с целью обмена информацией через сети электросвязи). Отсутствовала общенациональная сеть передачи данных с коммутацией пакетов, сотовые сети подвижной связи и т.п.
Изменения в политической, экономической, культурной и общественной жизни, расширение производственных связей, интеграция в мировое сообщество способствовали бурному развитию систем передачи информации.
Одним из перспективных направлений совершенствования СПИ является создание высокоскоростных сетей для передачи всех видов информации. К приоритетным направлениям относятся такие направления, как создание высокоскоростных цифровых сетей связи, сетей передачи данных с коммутацией пакетов, телематических служб, совершенствование спутниковых систем связи, развитие современных систем подвижной радиосвязи, обеспечивающих как речевой, так и документальный обмен.
Эффективной движущей силой радикальных изменений облика телекоммуникаций являются успехи в развитии подвижной радиосвязи. Хорошо известны возможности такой связи. Системы подвижной связи имеют исключительное значение для больших регионов с низкой плотностью населения и большим числом малых городов и деревень, для труднодоступных районов.
При решении проблем информационного обмена как внутри страны, так и с зарубежными странами важна документальная электросвязь. В последнее время открыты широкие возможности по созданию современных телекоммуникационных технологий в России, резко возрос объем и расширилась номенклатура услуг, предоставляемых документальной электросвязью. Значительное развитие получила международная телеграфная сеть «Телекс». Существенную роль в обмене документальными сообщениями играют различные системы электронной почты, охватывающие все регионы России и предоставляющие возможность обмена сообщениями, в том числе с зарубежными корреспондентами.
К важнейшим средствам организации международной и междугородной телефонно-телеграфной связи, телевидения и радиовещания относится спутниковая связь. Особенно незаменимы спутниковые системы для больших территорий, для районов с малой плотностью населения, суровыми климатическими условиями. В настоящее время создана сеть телефонной связи через спутники с важнейшими районами и городами Дальнего Востока, Сибири, Крайнего Севера. Спутниковая связь позволила распространить многопрограммное телевизионное вещание из Москвы по всей территории России, создать региональное теле- и радиовещание, обеспечить ускоренную телефонизацию удаленных и труднодоступных регионов, организовать дополнительные линии связи и связь с мобильными объектами, ускорить развитие сетей передачи данных и международной спутниковой связи.
Тенденции развития радиолокационных станций
Дальнейшее совершенствование получили РЛС и РНС. Современные радиолокационные системы позволяют решать задачи, которые были недоступны единичным радиолокационным средствам. Они обладают высокой разрешающей способностью по дальности, угловым координатам, радиальной скорости, что обеспечивается применением:
сверхширокополосных сигналов;
когерентных сигналов большой длительности;
антенн со сверхузкими диаграммами направленности.
В развитии РЛС наблюдаются следующие основные тенденции:
увеличение числа измеряемых координат (в частности, к созданию трехкоординатных РЛС);
многорежимность зондирования и обзора пространства;
повышение когерентности сигналов и эффективному ее использованию;
автоматизация обработки сигналов и построения трасс целей;
сокращение энергозатрат;
сочетание перспективных антенных решеток с более дешевыми антеннами при значительном уменьшении уровня боковых лепестков;
существенное повышение надежности и ресурса РЛС;
диагностика и ускоренное устранение неисправностей;
сокращение количества обслуживающего персонала, ограничение функций персонала;
применение дистанционного контроля.
В области РЛС обнаружения маловысотных целей предпочтение отдается антеннам, поднимаемым на вышки (мачты) высотой 10...20 м.
Большое внимание уделяется РЛС с активным ответом. К ним относятся, прежде всего, РЛС управления воздушным движением. Большинство РЛС военного назначения имеют также каналы опознавания государственной принадлежности. Для этих РЛС повышенное внимание уделяется защите от помех, а в ряде случаев и от самонаводящихся на излучение снарядов. В связи с широким применением малозаметных воздушных целей существенно повысилась роль РЛС метрового диапазона. Во всех диапазонах проводятся работы по распознаванию классов (и даже типов) воздушных целей.
Подповерхностная радиолокация
В последние годы значительно возрос интерес к подповерхностной радиолокации12. Работа радиолокационной станции подповерхностного зондирования (георадара) основана на использовании классических принципов радиолокации. Передающая антенна излучает сверхкороткие электромагнитные импульсы, имеющие 1,0-1,5 периода квазигармонического сигнала. Такие импульсы относятся к классу широкополосных сигналов, у которых отношение ширины спектра к частоте его максимума близко к единице. Центральная частота сигнала и длительность определяются необходимой глубиной зондирования и разрешающей способностью георадара. Излучаемый импульс отражается от неоднородностей исследуемой среды и принимается приемной антенной. После обработки сигнала полученная информация отображается на индикаторе.
Подповерхностная радиолокация применяется в самых различных областях:
геофизика;
инженерная геология;
транспортное, промышленное и гражданское строительство;
археология;
космические исследования планет Солнечной системы и их спутников;
оборонная промышленность и т.д.
Области применения методов подповерхностной радиолокации:
построение геологических разрезов и профилей дна водоемов;
определение положения уровня грунтовых вод;
определение границ распространения полезных ископаемых;
измерение толщины пресноводных и морских льдов;
выявление местоположения инженерных сетей (металлических и пластиковых труб, кабелей и др.);
оценка качества бетонных конструкций (мостов, дамб и плотин);
обнаружение утечек из нефтепроводов;
обнаружение захоронения экологически опасных отходов;
установление местонахождения археологических объектов и тайников;
исследование структуры торфяных месторождений, песчаников, известняков, мерзлых почв.
В оборонной промышленности георадары могут использоваться для:
обнаружения мест установки мин;
обнаружения расположения подземных тоннелей, коммуникаций, складов;
выявления подкопов к охраняемым объектам.
|
