Какой буквой обозначается угол места в радиолокации

Теоретические основи радиолокации

Высота цели является линейной координатой точки нахождения цели и в совокупности с азимутом и дальностью образует полные координаты цели в пространстве. Высота цели определяется как длина перпендикуляра, опущенного из точки, в которой находится цель, на горизонтальную отсчетную плоскость. В зависимости от назначения радиолокатора высота цели может отсчитываться от земной поверхности или от поверхности моря. Высоту цели обычно обозначают буквой H (по первой букве английского слова height ). Непосредственно измерить высоту цели наземным радиолокатором не представляется возможным, поэтому ее рассчитывают по координатам цели, которые физически могут быть определены радиолокационным методом.

На Рисунке 1 изображен прямоугольный треугольник, в вершинах которого находятся радиолокатор и цель. Из рисунка видно, что высота цели H является длиной противолежащего катета этого треугольника, дальность цели R – его гипотенузой, а угол места цели ε – углом между ними. Поскольку перечисленные параметры связаны между собой при помощи тригонометрического соотношения:

то для вычисления высоты в упрощенном виде может использоваться следующая формула:

H = R· sin ε

Таким образом, располагая данными о дальности цели и ее угле места, можно рассчитать высоту цели. Однако формула (2) служит только для пояснения способа определения высоты цели при помощи импульсного радиолокатора. Результаты вычисления с ее помощью были бы неприемлимо неточными, поскольку в этой формуле не учитываются два фактора, оказывающих существенной влияние на геометрию задачи и распространение электромагнитных волн в атмосфере.

1. Кривизна земной поверхности (очевидно, что в формуле (2) эта поверхность полагается плоской).
2. Рефракция – явление искривления линии распространения электромагнитной волны из-за неоднородности атмосферы. Это явление приводит к увеличению расстояния, проходимого зондирующим сигналом от радиолокатора к цели и обратно. Вследствие этого наклонная дальность, измеряемая радиолокатором, будет отличаться от истинной, что, в свою очередь, приведет к ошибкам в вычислении высоты цели.

Для учета кривизны Земли при расчете высоты цели правая часть формулы (2) дополняется соответствующим слагаемым:

• r_e – радиус кривизны земной поверхности (около 6370 км).

Рисунок 2. К пояснению учета кривизны Земли

Рисунок 2. К пояснению учета кривизны Земли

Рисунок 2. К пояснению учета кривизны Земли

Для вывода формулы (3) геометрию задачи следует рассматривать в соответствии с Рисунком 2. Точки, соответствующие центру Земли, местонахождению радиолокатора и цели, образуют произвольный треугольник, для которого, применяя теорему косинусов, можно записать:

R 2 = r_e 2 + (r_e + H) 2 – 2 r_e(r_e + H)· cos α
360° · R_topogr. = α · 2 π·r_e

Учитывая, что H ≪ 2r_e из формулы (4) легко получить формулу (3).

Рефракция электромагнитной волны представляет собой сложное явление, зависящее от нескольких факторов:

• длины электромагнитной волны;
• атмосферного давления и его распределения по высоте;
• температуры воздуха;
• атмосферной влажности.

На практике учет рефракции выполняют совместно с учетом кривизны земной поверхности путем замены радиуса Земли (≈63700 км) эквивалентным радиусом (≈8500 км), учитывающим так называемую стандартную рефракцию. Кроме этого, вводится поправка на текущую рефракцию.

Например, формула, по которой рассчитывается высота цели в радиовысотомере ПРВ-16, выглядит следующим образом:

(6)

• слагаемое 1 – высота цели без учета кривизны Земли;
• слагаемое 2 – поправка на кривизну Землю и стандартную рефракцию;
• слагаемые 3 и 4 – поправка на текущую рефракцию, учитывающая зависимость от параметров атмосферы.

Издатель: Кристиан Вольф, Автор: Андрій Музиченко
Текст доступен на условиях лицензий: GNU Free Documentation License
а также Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported License,
могут применяться дополнительные условия.
(Онлайн с ноября 1998 года)

Теоретические основи радиолокации

Для определения пространственного положения цели в радиолокации используются различные системы координат, основной из которых является местная полярная система координат (Рисунок 1). Центр этой системы координат находится в точке стояния радиолокатора и совмещен с электрическим (геометрическим) центром его антенны. Отсчетная ось находится в горизонтальной плоскости и ориентирована вдоль направления на север (на рисунке обозначена «С»). Координатами в такой системе являются азимут β , дальность D и угол места ε цели.

Угол места цели – это угол между горизонтальной плоскостью и направлением на цель. Очевидно, что угол места цели отсчитывается в вертикальной плоскости. Он имеет положительные значения для целей, находящихся выше плоскости горизонта, и отрицательные – для целей ниже плоскости горизонта. Отрицательные значения угла места могут возникать, например, когда радиолокатор расположен на возвышенности (холм, искусственная горка, побережье и тому подобное).

Для измерения угла места применяют механическое или электронное сканирование в вертикальной плоскости антенны, имеющей в этой плоскости узкую (иногда называют «игольчатую») диаграмму направленности. Значение угла места луча антенны в момент обнаружения отраженного сигнала считается измеренным значением угла места цели.

Для измерения угла места цели были разработаны специализированные радиолокаторы – радиолокационные высотомеры. Результаты их работы дополняют данные, получаемые при помощи двухкоординатных радиолокаторов (дальномеров), в совокупности обеспечивая измерение полных координат цели. Такой вариант построения радиолокационных комплексов применяется и в настоящее время, постепенно уступая место трехкоординатным радиолокаторам, использующим антенные решетки с электронным сканированием игольчатого луча.

В системах управления воздушным движением для измерения угла места летательного аппарата, заходящего на посадку, используются высокоточные посадочные радиолокаторы. Для сопровождения самолетов, находящихся на маршруте, используются данные о высоте, получаемые при помощи вторичных радиолокаторов, поэтому в таких ситуациях радиовысотомеры, как правило, не используются.

Издатель: Кристиан Вольф, Автор: Андрій Музиченко
Текст доступен на условиях лицензий: GNU Free Documentation License
а также Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported License,
могут применяться дополнительные условия.
(Онлайн с ноября 1998 года)

Основы радиолокации

Благодаря особой конструкции антенны обеспечивают сосредоточение плотности излучения в определенных пространственных направлениях. Мерой направленности антенны без потерь является коэффициент усиления антенны. Этот параметр тесно связан с коэффициентом направленного действия антенны. Однако, в отличие от коэффициента направленного действия, который характеризует только направленные свойства антенны, коэффициент усиления учитывает также и эффективность антенны. Следовательно, он позволяет оценить фактическую излучаемую мощность. Она, очевидно, является несколько меньшей, чем мощность, подводимая к антенне от передатчика. Поскольку эту мощность легче измерить, чем оценить направленность антенны, коэффициент усиления антенны используется чаще, чем коэффициент направленного действия. Если же предположить, что рассматривается антенна без потерь, то можно считать, что коэффициент направленного действия приблизительно равен коэффициенту усиления антенны.

Для определения коэффициента усиления антенны используется физическая абстракция – изотропная антенна. В большинстве случаев в этом качестве рассматривается гипотетический всенаправленный или изотропный излучатель (то есть излучающий во всех направлениях) без потерь. Иногда вместо него может рассматриваться дипольная антенна, которая тоже может считаться всенаправленной, по крайней мере, в одной плоскости.

Для измеряемой антенны в некоторой точке на определенном расстоянии от нее измеряется плотность мощности излучения (мощность на единицу площади) и сравнивается со значением, полученным при использовании изотропной антенны при прочих равных условиях. Отношение этих двух измеренных плотностей мощности будет равно коэффициенту усиления антенны (в данном направлении).

Например, если направленная антенна порождает в заданной точке плотность мощности, в 200 раз большую, чем изотропна антенна, то ее коэффициент усиления G равен 200 или 23 дБ.

Диаграмма направленности антенны

Диаграммой направленности антенны называют графическое представление пространственного распределения излучаемой антенной энергии. В зависимости от назначения, к антеннам могут предъявляться требования принимать сигналы только с определенного направления и не принимать с других направлений (например, телевизионная антенна, радиолокационная антенна) или, напротив, принимать сигналы со всех возможных направлений.

Желаемый коэффициент направленного действия достигается целенаправленным конструированием антенны, включающим в себя проектирование электрических и механических свойств. Коэффициент направленного действия показывает, насколько хорошо антенна принимает или излучает в определенном направлении. Он отображается в графическом представлении (в виде диаграммы направленности антенны) в функции азимута (горизонтальная диаграмма направленности) и угла места (вертикальная диаграмма).

ширина луча
уровень боковых
лепестков
уровень заднего
лепестка

Рисунок 2. Та же диаграмма направленности антенны в прямоугольных координатах

1)Радиолокация. Угол места, азимут.

Наука о методах и средствах получения сведений об объектах за счет приема и анализа радиоволн отраженных или излученных иными объектами. Эти сведения – радиолокационная информация. Наблюдение производится радиолокационными станциями (РЛС), наблюдаемые объекты называются радиолокационными целями.

Принципы: прямолинейность и постоянство распространения волны

Наблюдение включает:обнаружение радиолокационных целей; измерение их параметров.

Наблюдение осуществляется на основе анализа принимаемого электромагнитного колебания (радиолокационного сигнала).

Азимут (β) — угол между направлением на север и проекцией наклонной дальности (Д накл.) на горизонтальную плоскость, отсчитываемый по часовой стрелке.

Угол места (ε) — угол между наклонной дальностью и ее проекцией на горизонтальную плоскость.

Решатся следующие задачи: Обнаружение цели(на основе анализа инф от принятой или отраженной волны, состоит в принятии решения о наличии или отсутствии цели), измерение их координат и параметров движения (получение оценок координат и параметров движения), разрешение цели(раздельное обнаружение и определение положения целей с малоразличающимися параметрами), распознавание цели(отнесение объекта к определенному классу).

Различают активную, полуактивную, активную с пассивным ответом и пассивную РЛ. Подразделяются по используемому диапазону радиоволн, по виду зондирующего сигнала, числу применяемых каналов, числу и виду измеряемых координат, месту установки РЛС.

2) Физические явления в основе радиолокации

Основным физическим явлением, используемым для радиолокационного обнаружения и определения местоположения объектов в пространстве, служит явление отражения электромагнитных волн от тел, физические свойства которых отличаются от свойств среды, в которой происходит распространение электромагнитных волн, излученных передатчиком радиолокационной станции. Энергия электромагнитных волн, отраженная от объекта, используется радиолокационной станцией для обнаружения и определения местоположения объектов. Радиолокационные станции работают в диапазоне ультракоротких волн. Выбор ультракоротких волн для радиолокационных станций объясняется тем, что интенсивное отражение радиоволн от объектов получается в тех случаях, когда размеры объектов сравнимы или велики по сравнению с длиной волны, облучающей объект, и при работе на ультракоротких волнах возможно применение остронаправленных антенн с относительно небольшими габаритами. В настоящее время наибольшее распространение получили радиолокационные станции сантиметровых волн, обладающие относительно малогабаритными антеннами с острой направленностью, обеспечивающей высокую разрешающую способность и точность определения угловые координат объектов.

Или С википедии .

Радиолокация основана на следующих физических явлениях:

Радиоволны рассеиваются на встретившихся на пути их распространения электрических неоднородностях (объектами с другими электрическими свойствами, отличными от свойств среды распространения). При этом отражённая волна, также, как и собственно, излучение цели, позволяет обнаружить цель.

На больших расстояниях от источника излучения можно считать, что радиоволны распространяются прямолинейно и с постоянной скоростью, благодаря чему имеется возможность измерять дальность и угловые координаты цели (Отклонения от этих правил, справедливых только в первом приближении, изучает специальная отрасль радиотехники — Распространение радиоволн. В радиолокации эти отклонения приводят к ошибкам измерения).

Частота принятого сигнала отличается от частоты излучаемых колебаний при взаимном перемещении точек приёма и излучения (эффект Доплера), что позволяет измерять радиальные скорости движения цели относительно РЛС.

Пассивная радиолокация использует излучение электромагнитных волн наблюдаемыми объектами, это может быть тепловое излучение, свойственное всем объектам, активное излучение, создаваемое техническими средствами объекта, или побочное излучение, создаваемое любыми объектами с работающими электрическими устройствами.