Радиолокация. Физические основы и проблемы.
А. И. Козлов (Московский государственный технический университет гражданской авиации)Опубликовано в Соросовском образовательном журнале, N 5, 1996 г. Содержание
От чего зависит точность измерения и как ее улучшить
Следующей важной проблемой, стоящей перед радиолокацией, является обеспечение точности измерения основных параметров и характеристик отраженных радиосигналов, позволяющих определять пространственные координаты и скорость радиолокационной цели, а также расстояние до этой цели. Обнаружение радиолокационных целей, как уже говорилось, зависит исключительно от энергии отраженного сигнала и не зависит от его вида и формы. Точность же измерения параметров и характеристик принимаемых сигналов зависит не только от их энергии, но и от формы зондирующего сигнала. Из общей теории следует, что для того чтобы обеспечить высокоточное определение дальности и скорости радиолокационной цели, излучаемый сигнал должен иметь как можно большую длительность во времени и иметь как можно более широкий спектр. (Последнее означает требование сложности формы сигнала, его как бы наибольшее отличие от самого простого радиолокационного сигнала, каковым является обычная синусоида.) Таким требованиям удовлетворяют так называемые сложные сигналы, к которым относятся линейно-частотно-модулированные сигналы, сигналы с фазовой манипуляцией, шумоподобные сигналы и ряд других. Формированию и применению таких сигналов посвящены специальные разделы радиолокации. Невозможность изложения всех проблем радиолокации в одной статье не позволяет более подробно остановиться на этом вопросе. Следует обратить внимание на парадоксальный вывод, что наилучшим по критерию точности одновременного измерения дальности до цели и ее скорости является идеальный шумовой сигнал.Какие неклассические виды радиолокации существуют
В заключительной части статьи очень кратко остановимся на некоторых неклассических видах радиолокации. Ранее уже упоминалось о нелинейной радиолокации. Несмотря на весьма слабые отраженные сигналы, которые имеют место в этом случае, их накопление в радиоприемном устройстве за приемлемое время делает это направление радиолокации достаточно привлекательным, а зачастую единственным средством обнаружения малоподвижных, слабоконтрастных целей, обладающих соответствующим эффектом, на фоне мощного отражения от подстилающих покровов. В последние годы большой интерес и заметное применение находит двухпозиционная радиолокация, при которой облучение цели осуществляется из одного пункта, а прием отраженных радиоволн проводится в других пунктах. Такой способ решения радиолокационных задач позволяет обеспечивать более точную навигационную привязку к исследуемому объекту. Иллюстрацией двухпозиционной радиолокации может служить наша повседневная жизнь, когда источником освещения служит Солнце, мы же воспринимаем рассеянный окружающими предметами солнечный свет. В какой-то степени к двухпозиционной радиолокации можно отнести так называемую вторичную радиолокацию, нашедшую широкое применение в гражданской и военной авиации. Ее суть сводится к тому, что наземный радиолокатор, облучая летательный аппарат, включает бортовую РЛС, которая передает специальную информацию о полете летательного аппарата и о состоянии некоторых его систем. Как известно, всякое нагретое тело излучает электромагнитные волны различных частот. Максимум интенсивности этого излучения при температурах порядка 300-350 K приходится на инфракрасный диапазон волн. Существуют и довольно успешно функционируют РЛС, осуществляющие прием этого излучения. Направление, связанное с использованием этого диапазона носит название ИК-радиолокации. Достоинство ИК-радиолокации состоит в скрытности функционирования РЛС, в трудностях постановки помех ее действию, неэффективности маскировки наблюдаемых объектов. Недостатки связаны с невозможностью осуществления селекции по дальности, а также с сильным влиянием состояния атмосферы. Свободными от последнего недостатка оказались РЛС, работающие по тому же принципу, но в сантиметровом и частично в миллиметровом диапазонах волн. Сам сигнал здесь существенно меньше, чем в инфракрасном диапазоне, однако это не является принципиальным препятствием на пути использования таких РЛС. Это направление носит название пассивной тепловой радиолокации или микроволновой радиометрии. Развитие лазерной техники привело к созданию нового направления - оптической радиолокации.Где сегодня не обойтись без радиолокации
Некоторое представление об областях применения РЛС может дать приводимый ниже перечень.- Сельское и лесное хозяйство. Исследование плотности растительного покрова, распределение лесных массивов, лугов и полей, определение вида почв, их температуры и влажности, контроль за состоянием ирригационных систем, обнаружение пожаров.
- Геофизика и география. Определение структуры землепользования, распределение и состояние транспорта и систем связи, развитие систем переработки природных ресурсов, топография и геоморфология, определение состава пород и их структуры, стратиграфия осадочных пород, поиск минеральных месторождений, отработка техники разведки полезных ископаемых.
- Гидрология. Исследование процессов испарения влаги, распределение и инфильтрация осадков, изучение стока грунтовых вод и загрязнения водных поверхностей, определение характера снегового и ледового покрова, наблюдение за водным режимом главных рек.
- Океанография. Определение рельефа волнующейся поверхности морей и океанов, картографирование береговой линии, наблюдение за биологическими явлениями, проведение ледовой разведки.
- Военное дело, гражданская авиация и космические исследования. Метеорологическое обеспечение полетов, управление воздушным движением, обеспечение ближней и дальней радионавигации, радиолокационное обеспечение посадки воздушных судов и космических аппаратов, обеспечение дальнего и ближнего обнаружения воздушных целей и наведения на них перехватчиков, обеспечение перехвата воздушных целей и прицеливания, панорамный обзор поверхности, распознавание государственной принадлежности летательных аппаратов, обеспечение радиолокационного сопровождения воздушных и наземных объектов и т.д.
Заключение
Мы лишь слегка заглянули в удивительный мир, который дала нам радиолокация. Здесь есть место исключительно сложной и глубокой теории, уникальным экспериментам, воистину волшебным техническим решениям и прикладным применениям. Завершая статью, еще раз хочу подчеркнуть, что в ее рамках крайне трудно дать общее представление о радиолокации, ее задачах и возможностях. Думаю, что какая-то часть изложенного материала была вам известна, но уверен, что в статье нашлось что-то новое для каждого из вас. Если это так, то считаю, что со своей задачей я частично справился.|
Публикации с ключевыми словами:
радиолокация
Публикации со словами: радиолокация | |
|
См. также:
| |
Астрометрия
-
Астрономические инструменты
-
Астрономическое образование
-
Астрофизика
-
История астрономии
-
Космонавтика, исследование космоса
-
Любительская астрономия
-
Планеты и Солнечная система
-
Солнце