В теории радиолокации под целями принято понимать любые объекты, сведения о которых получаются радиолокационными средствами.
Основными классификационными признаками при анализе РЛЦ являются:
Рис. Виды отметок на экране индикатора
г) скорость движения объекта (для доплеровских РЛС), по ней рассматривают: высокоскоростные цели (555-1000 м/с), цели со средними скоростями (200-550 м/с) и малоскоростные (менее 200 м/с);
е) количество отметок на индикаторе (одиночная или групповая РЛЦ).
РЛЦ, относящиеся к наступательным системам вооружения, предназначенным для боевого применения в воздушно-космическом пространстве, принято называть средствами воздушно-космического нападения (СВКН).
1) По боевому назначению СВКН подразделяются на:
— стратегические (глубина воздействия по противнику более 1000 км);
— оперативно-тактические (до 1000 км);
— тактические (до 200 км).
2) По способу полета СВКН подразделяются на:
3) В зависимости от способа управления ими СВКН могут быть пилотируемыми и беспилотными.
Пилотируемые аэродинамические средства включают в себя самолеты и вертолеты.
В зависимости от назначения самолеты подразделяются на классы: бомбардировщики; истребители; штурмовики; разведывательные; радиоэлектронной борьбы; дальнего радиолокационного обнаружения (ДРЛО). Кроме этого существуют военно-транспортные самолеты, противолодочные самолеты, самолеты-заправщики; самолеты-ретрансляторы, воздушные командные пункты и ряд других.
Военные вертолеты также принято подразделять на несколько видов, основными из которых являются ударные, боевого обеспечения, транспортные и многоцелевые.
Беспилотные аэродинамические средства включают:
неуправляемые средства воздушного нападения.
5.2.2. Эффективная поверхность рассеивания РЛЦ
Эффективная поверхность рассеивания (ЭПР) совместно с собственной диаграммой обратного вторичного излучения (ДОВИ) количественно характеризуют радиолокационную заметность цели.
Под ЭПР (рис. а, б) цели понимается площадь эквивалентного отражателя σц (в м2), размещенного в точке нахождения цели, который создает в точке стояния РЛС принятый сигнал такой же интенсивности Рпр, как и цель.
РЛЦ в пространстве исполняет роль зеркала, отражая ЗС. В этом случае, очевидно, что отраженный от цели сигнал полностью повторяет структуру ЗС, но приобретает набор случайных параметров, отличающих его от ЗС:
Случайность этих параметров обусловлена заранее неизвестными (случайными) значениями координат и параметров цели: дальностью, радиальной скоростью и ЭПР.
При решении задач синтеза обнаружителей сигналов и измерителей координат целей, а также оценки характеристик обнаружения и измерения действуют поэтапно – от простого к сложному.
Наиболее простой моделью является модель отраженного от цели сигнала с полностью известными параметрами. Эта модель существенно упрощает расчетные задачи, но не соответствует реальному принятому сигналу.
Таким образом, для решения любой практической задачи синтеза или анализа можно подобрать необходимую модель отраженного от цели сигнала.
Эффективная площадь рассеяния (в некоторых учебниках — Эффективная поверхность рассеяния) в радиолокации — площадь некоторой фиктивной поверхности, являющейся идеальным изотропным отражателем, и, будучи помещённым в точку расположения цели нормально по направлению облучения, создаёт в точке расположения РЛС ту же плотность потока мощности, что и реальная цель.
Величина имеет размерность площади и измеряется обычно в квадратных метрах.
ЭПР конкретного объекта зависит от его формы, размеров, материала из которого он изготовлен, а также от его ориентации по отношению к приёмнику и передатчику.
Содержание
Расчёт ЭПР
Если отражённая от цели мощность — это произведение ЭПР на плотность потока мощности
,
(1)
Интегрируя поток мощности по всей поверхности сферы получаем полную мощность отражённой волны:
Подставляя выражение (2) в (1) получаем ЭПР цели:
,
(3)
Что бы определить ЭПР цели надо определить напряжённость поля в точке расположения РЛС и направление отражённой волны.
Мощность на входе приёмника:
Можно определить поток мощности падающей волны через излучённую мощность и КНД антенны.
Подставляя (6) и (2) в (5) можем рассчитать мощность на входе приёмника РЛС:
(7)
,
(8)
Если считать, что , то
(9)
Физический смысл ЭПР
ЭПР имеет размерность площади [м 2 ], но не является геометрической площадью(!), а является энергетической характеристикой, то есть определяет величину мощности принимаемого сигнала.
Аналитически ЭПР можно рассчитать только для простых целей. Для сложных целей ЭПР измеряется практически на специализированных полигонах, или в безэховых камерах.
ЭПР цели не зависит ни от интенсивности излучаемой волны, ни от расстояния между станцией и целью. Любое увеличение ρ1 ведёт к пропорциональному увеличению ρ2 и их отношение в формуле не изменяется. При изменении расстояния между РЛС и целью отношение ρ2 / ρ1 меняется обратно пропорционально R 2 и величина ЭПР при этом остается неизменной.
ЭПР распространённых точечных целей
Для большинства точечных целей сведения о ЭПР можно найти в справочниках по радиолокации
Выпуклой поверхности
Поле от всей поверхности S определяется интегралом Необходимо определить E2 и отнонеие при заданом расстоянии до цели.
,
(10)
1) Если объект небольших размеров, то — расстояние и поле падающей волны можно считать неизменными. 2) Расстояние R можно рассматривать как сумму расстояния до цели и расстояния в пределах цели:
,
(11)
,
(12)
,
(13)
,
(14)
Плоской пластины
(15)
Для шара 1-ой зоной Френеля будет зона, ограниченная экватором.
(16)
Уголкового отражателя
Уголковый отражатель представляет собой три перпендикулярно расположенных поверхности. В отличии от пластины уголковый отражатель даёт хорошее отражение в широком диапазоне углов.
Треугольный
Если используется уголковый отражатель с треугольными гранями, то ЭПР
,
(17)
Четырёхугольный
Если уголковый отражатель составлен из граней четырёхугольной формы, то ЭПР
,
(18)
Применение уголковых отражателей
Уголковые отражатели применяются
Дипольного отражателя
Дипольные отражатели используются для создания пассивных помех работе РЛС.
Величина ЭПР дипольного отражателя зависит в общем случае от ракурса наблюдения, однако, ЭПР по всем ракурсам:
Дипольные тражатели используются для маскировки воздушных целей и рельефа местности, а так же как пассивные радиолокациионные маяки.
Сектор отражения дипольного отражателя составляет
ЭПР сложных целей (реальных объектов)
ЭПР сложных реальных объектов измеряются на специальных установках, или полигонах, где достежимы условия дальней зоны облучения.
#
Тип цели
σц [м 2 ]
1
Авиация
1.1
Самолёт истребитель
3-5
1.2
Фронтовой бомбардировщик
7-10
1.3
Тяжёлый бомбардировщик
13-20
1.3.1
Бомбардировщик В-52
40
1.4
Транспортный самолёт
40-70
1.5
«Стелс»
0,0001..0,01
1.5.1
Бомбардировщик, изготовленный по технологии «Стелс» B-2B [1]
0,75
1.5.2
Многоцелевой истребитель F-22
0,1-0,08
2
Суда
2.1
Подводная лодка в надводном положении
30-150
2.2
Рубка подводной лодки в надводном положении
1-2
2.3
Малые суда (до 200 тонн)
50-200
2.4
Средние корабли (1000..10000 тонн)
(3-10) 2
2.5
Большие корабли (больше 10000 тонн)
> 10 2
2.6
Крейсер
ЭПР сосредоточенной цели
Двуточечной целью будем называть пару целей, находящуюся в одном объёме разрешения РЛС. Используя формулу (4) можем найти амплитуды полей отражённой волны:
(19)
(20)
Временные задержки можно расчитать:
(21)
(22)
(23)
(24)
(25)
(26)
Диаграмма обратного рассеяния
Зависимость ЭПР от угла отражения — называется диаграммой обратного рассеяния (ДОР). ДОР будет иметь изрезанный характер и явно многолепестковый. При этом нули ДОР будут соответствовать противофазному сложению сигналов от цели в точке расположения РЛС, а ток — синфазному значению. При этом ЭПР может быть как больше, так и меньше ЭПР каждой из отдельных целей. Если волны приходят в противофазе, то будет наблюдаться минимум, а если в фазе, то максимум:
Пусть , тогда:
Реаьные объекты имеют несколько колеблящихся точек.
, а значит .
Тогда суммарное поле:
— определяется, как изменение фазовых структур отражённой волны.
Фазовый фронт отражённой волны отличается от сферического.
Определение ЭПО распределённых целей
Распределённая цель — цель, размеры которой выходят за пределы разрешающего объёма РЛС
Условие распределённости цели
Нарушение любого из условий вводит цель в класс распределённых
Тоесть, линейные размеры цели должны полностью находиться внутри элемента разрешения РЛС.
Если это не так, то в этом случае ЭПР цели будет суммой ЭПР каждого элементарного участка цели:
.
Если распределённый объект состоит из изотропных однотипных отражателей с одинаковыми свойствами, то общее ЭПР можно найти, как произведение ЭПР на число отражателей:
Но число элементов такой цели обычно неизвестна!
Удельное ЭПР
(27)
(28)
S и V целиком определяются размерами ширины диаграммы направленности и элементом разрешения по дальности, тоесть параметрами излучёного сигнала.
Примечания
Ссылки
Что такое ЭПР — заметка в блоге dxdt.ru
Полезное
Смотреть что такое «Эффективная поверхность рассеяния» в других словарях:
Эффективная поверхность рассеяния — (ЭПР), эффективная отражающая поверхность, количественная мера отражающей способности цели (объекта поражения), выражаемая в виде отношения плотностей мощности радиолокационного сигнала, рассеянного целью в направлении приёмника, и сигнала,… … Энциклопедия техники
Эффективная поверхность рассеяния — (ЭПР) характеристика отражающей способности цели, облучаемой электромагнитными волнами. Значение ЭПР определяется как отношение потока (мощности) электромагнитной энергии, отражаемой целью в направлении радиоэлектронного средства (РЭС), к… … Морской словарь
эффективная поверхность рассеяния — (ЭПР), эффективная отражающая поверхность, количественная мера отражающей способности цели (объекта поражения), выражаемая в виде отношения плотностей мощности радиолокационного сигнала, рассеянного целью в направлении приёмника, и сигнала … Энциклопедия «Авиация»
эффективная поверхность рассеяния — (ЭПР), эффективная отражающая поверхность, количественная мера отражающей способности цели (объекта поражения), выражаемая в виде отношения плотностей мощности радиолокационного сигнала, рассеянного целью в направлении приёмника, и сигнала … Энциклопедия «Авиация»
Эффективная площадь рассеяния — Пример диаграммы моностатической ЭПР (B 26 Инвэйдер) Эффективная площадь рассеяния (ЭПР; англ. Radar Cross Section, RCS; в некоторых источниках эффективная поверхность рассеяния, эффективный поперечник рассеяния, эффективная по … Википедия
ЭФФЕКТИВНАЯ ПОВЕРХНОСТЬ (ПЛОЩАДЬ) РАССЕЯНИЯ — характеристика отражающей способности цели, выражаемая отношением мощности эл. магн. энергии, отражаемой целью в направлении приёмника, к поверхностной плотности потока энергии, падающей на цель. Зависит от… … Энциклопедия РВСН
Фрегаты типа «Шивалик» — Фрегаты типа «Шивалик» … Википедия
Заметность — свойство объекта выделяться на окружающем фоне. Высокая З. летательных аппаратов приводит к их обнаружению системой противовоздушной обороны на больших дальностях. З. может быть снижена путем уменьшения габаритов летательного аппарата, ослабления … Энциклопедия техники
заметность — заметность свойство объекта выделяться на окружающем фоне. Высокая З. летательных аппаратов приводит к их обнаружению системой противовоздушной обороны на больших дальностях. З. может быть снижена путем уменьшения габаритов летательного… … Энциклопедия «Авиация»
Расчет эффективной поверхности рассеяния малых объектов
Эффективная поверхность рассеяния (ЭПР) тела — это параметр, который показывает соотношение плотности мощности отраженной и падающей на цель мощности. Зная мощность излучения и это соотношение, можно определить мощность сигнала, вернувшегося в приемник РЛС.
В литературе имеются многочисленные данные по ЭПР крупных объектов: машин, самолетов, кораблей, но в разделе для малых объектов (например, беспилотников) указывается, что ЭПР близка к нулю. Для нового поколения радаров ставится задача обнаружения таких объектов для предупреждения поражения ими вертолета или самолета. Поэтому точное определение ЭПР малых объектов позволит конструировать радары для средств предупреждения нападения и защиты от него, а также для информирования о приближении нежелательных дронов, несущих камеры или опасные предметы на охраняемую территорию.
ЭПР используется в основном уравнении радиолокации для определения потенциала радара, то есть дальности обнаружения объектов. В связи с неопределенностью рабочей частоты и типа поляризации радиосигнала целесообразно провести расчеты для двух перспективных диапазонов радиоволн X и Ku. Отражение от цели как результат решения электродинамической задачи зависит от геометрии цели, ракурса наблюдения из точки расположения антенны радара, длины волны и типа используемой поляризации. Если условие наблюдения за целью заранее неизвестно, целесообразно для полноты информации решать задачи отражения для двух ортогональных поляризаций. Эти данные позволят в последующем выбрать оптимальную поляризацию, исходя из свойств рассеяния пеленгуемого объекта и условий распространения радиоволн. Например, для цели на фоне неба можно работать как с линейной, так и с круговой поляризацией, а для цели над земной поверхностью и на фоне лесного массива лучшие результаты будут достигнуты для линейной вертикально поляризованной волны.
Данные по ЭПР необходимы для выполнения расчетов обнаружения цели по основному уравнению радиолокации, в котором кроме таких параметров радиоаппаратуры, как мощность передатчика и усиление антенны, необходимо знать статистические величины: ЭПР и отношение сигнал/шум. Соотношение сигнал/шум определяет такие свойства радара, как вероятность ложных тревог и правильных обнаружений, а главное, определяет дальность обнаружения. При этом ЭПР является статистической функцией, меняющейся от угла наблюдения, и определяется формой цели и отражающими свойствами ее поверхности. Будем считать, что рассматриваемые в статье объекты, состоящие из металлических и диэлектрических деталей, не имеют покрытий, снижающих радиолокационную заметность.
Рис. 1. ЭПР (в дБм 2 ) пули АКМ в Х-диапазоне для горизонтальной поляризации (а) и ее эскиз (б)
На рис. 1 приведены результаты расчета ЭПР пули АКМ в главном сечении трехмерной диаграммы рассеяния. Для полноты предоставления поляризационной информации цель облучается плоской Е‑волной с двумя ортогональными компонентами сферической системы координат Е‑Phi и Е‑Theta. По круговой диаграмме можно определить ЭПР в носовом и боковом направлении, то есть в направлении вдоль линии полета и в перпендикулярном. Можно найти максимальное и минимальное значения в диапазоне углов 0–360°, но для последующего использования в уравнении радиолокации интерес представляет усредненное значение, для чего в программе EXCEL создается массив из 360 отсчетов и находятся их среднеарифметическое и медианное значения.
Обнаружение малых объектов является наиболее сложной проблемой при реализации радара. Для работы с малыми целями целесообразно использовать РЛС со сложным когерентным широкополосным сигналом со скважностью q = 5 и устройство обработки с когерентным накоплением результатов зондирования, что позволяет обеспечить обнаружение пули при малой средней мощности. При этом приемопередатчик может быть твердотельным.
Рассмотрим РЛС, работающую в Ku-диапазоне волн (l = 2 см) с импульсной мощностью Римп = 20 Вт, и определим ее способность запеленговать пулю калибром 7,62 мм. Для этих исходных данных можно рассчитать минимальную мощность Pmin, обнаруживаемую приемником РЛС, для передатчика с мощностью Римп, предполагая, что РЛС должна обнаруживать объект диаметром d = 7,62 мм на расстоянии около R = 200 м при коэффициенте усиления антенны G = 23 дБ, соответствующем ширине диаграммы направленности 4×30°.
Минимальная мощность обнаруживаемого сигнала в приемном тракте РЛС (пороговая чувствительность) определяется из выражения [1]:
Для определения требуемой мощности передатчика в рассматриваемом случае Римп необходимо учитывать ЭПР пули. Диаграмма обратного рассеяния объекта в зависимости от угла наблюдения обрабатывается и усредняется как статистическая функция. В табл. 1 приводятся среднее арифметическое σср значение ЭПР для двух линейных типов поляризации. Медианное значение σмпримерно в 1,5 раза меньше среднего арифметического σср. Эти значения требуются для расчета потенциала радара по флуктуационным моделям Сверлинга [2].
Таблица 1. Расчетные значения ЭПР для малых поражающих объектов
,
,
,
, то
Необходимо определить E2 и отнонеие 
при заданом расстоянии до цели.
,
— расстояние и поле падающей волны можно считать неизменными. 2) Расстояние R можно рассматривать как сумму расстояния до цели и расстояния в пределах цели:
,
,
,
,
,
,
— называется диаграммой обратного рассеяния (ДОР). ДОР будет иметь изрезанный характер и явно многолепестковый. При этом нули ДОР будут соответствовать противофазному сложению сигналов от цели в точке расположения РЛС, а ток — синфазному значению. При этом ЭПР может быть как больше, так и меньше ЭПР каждой из отдельных целей. Если волны приходят в противофазе, то будет наблюдаться минимум, а если в фазе, то максимум:
, тогда:
, а значит 
.
— определяется, как изменение фазовых структур отражённой волны.
.
