Система сдц рлс что это
Режим селекции движущихся целей
Алгоритмы селекции движущихся целей
Под режимом селекции движущихся целей (СДЦ) в РСА обычно понимают обнаружение сигналов движущихся сосредоточенных целей путем подавления сигналов всех других неподвижных целей и фона местности. При этом цепью называют заданный для обнаружения объект, т.е. объект нашего интереса.
обнаружение только движущихся с радиальной скоростью объектов при подавлении сигналов всех других объектов и фона местности;
обнаружение только движущихся объектов с измерением их координат (дальность-азимут) и радиальных скоростей;
обнаружение только движущихся объектов с измерением их координат и векторов скорости (радиальной и тангенциальной);
обнаружение одновременно движущихся и неподвижных объектов с измерением их координат и векторов скорости с индикацией на фоне радиолокационного изображения (РЛИ) земной поверхности.
Для обеспечения решения задачи обнаружения движущихся объектов используются специальные алгоритмы и устройства их реализации. Алгоритмы селекции основаны на различиях пространственно-временных характеристик сигналов, отраженных от движущихся и неподвижных объектов. Для их реализации при решении полной задачи необходима антенная система (или интерферометр) с многими фазовыми центрами, разнесенными по линии пути носителя РСА, и многоканальная частотно-временная обработка траекторных сигналов.
Синтез и реализация оптимальных алгоритмов представляет весьма сложную задачу, и в большинстве случаев используют различные квазиоптимальные способы обработки сигналов. Обычно пространственная обработка обеспечивает подавление мешающих отражений (неподвижных объектов и фона) путем формирования провалов («нулей») ДН антенны в направлении на помеху. Временная обработка обеспечивает доплеровскую фильтрацию сигналов для разделения спектров сигналов движущихся целей и мешающих отражений, а также выделения сигналов на фоне шумов. При этом используются более простые антенные системы: моноимпульсные, двухканальные интерферометры и даже антенны с однолучевой ДН.
При совпадении доплеровских частот движущейся
Оптимальная система обработки, подавляя фон и выделяя сигнал движущейся цели, обеспечивает
максимальное отношение сигнал/фон при минимальной радиальной скорости цели. Так как в одном элементе дальности может быть несколько движущихся целей, оптимальная система должна быть многоканальной не только по доплеровской частоте, но и по азимуту.
Принцип действия системы селекции движущихся целей (СДЦ) РЛС 1РЛ134Ш (П-19)
В РЛС применен когерентно-импульсный метод СДЦ. Этот метод основан на различии в характеристиках сигналов, отраженных от пассивной помехи, которая неподвижна или малоподвижна, и от быстролетящих целей. Фаза сигналов, отраженных от подвижных целей, меняется от одного периода повторения к другому. За время между двумя излученными импульсами цель переместится на расстояние:

где: Vr— радиальная составляющая скорости,
Запаздывание последующего сигнала относительно предыдущего
будет:

В соответствии с этим будет меняться и разность фаз между эхо-сигналами смежных периодов повторения и опорным колебанием по закону:

где: f0 несущая частота излучения
Если рассмотреть в нескольких периодах повторения начальные фазы импульсов, отраженных от движущейся цели, то их значение будет изменяться по определенному закону в виде синусоиды, частота которой называется частотой Доплера и определяется выражением:
Сигналы, отраженные от неподвижного образования, изменения фаз не имеют, так как Vr = 0.
Таким образом, при отражении сигналов от неподвижных объектов фаза принимаемых сигналов неизменна от периода к периоду повторения зондирующих импульсов, а при отражении сигналов от подвижных объектов фаза принимаемых сигналов будет меняться от периода к периоду.
Анализ начальных фаз принятых сигналов производится методом сравнения этих сигналов с опорным гетеродинным напряжением на фазовом детекторе.

При непрерывном излучении доплеровская частота пропорциональна радиальной скорости цели (рис.6.2, а). В импульсном режиме работы РЛС эхо-сигналы наблюдаются прерывисто. При этом в силу стробоскопического эффекта зависимость 






где 



Как видно из формулы, для борьбы со «слепыми» скоростями необходимо изменять либо частоту зондирующего импульса, либо частоту повторения зондирующих импульсов.
В РЛС 1РЛ134Ш (П-19) для борьбы со слепыми скоростями в когерентном режиме работы применен метод вобуляции (изменения) частоты следования зондирующих сигналов (500 и 600 Гц).
С выхода фазового детектора сигнал поступает на устройство череспериодной компенсации, выполненное на ультразвуковых линиях задержки и вычитающих устройствах.
Устройство ЧПК позволяет снять с экранов индикаторов сигналы, амплитуда которых на выходе когерентно-импульсного устройства постоянна (сигналы от местных предметов и пассивных помех). На экранах остаются лишь сигналы, амплитуда которых изменяется от периода к периоду, т.е. сигналы от движущихся целей.
Сущность череспериодной компенсации заключается в том, что сигналы, пришедшие в данный период повторения (рис. 6.3. а, г), задерживаются на период следования (рис. 6.3. б, д) и вычитаются из сигналов, приходящих в следующий период. При этом по величине сигналы с постоянной амплитудой компенсируются (рис. 6.3. в), а сигналы с переменной амплитудой дают результирующий сигнал, равный изменению амплитуды импульса за период повторения станции (рис. 6.3. е).
В РЛС 1РЛ134Ш (П-19) применена схема с двойной ЧПК. Достоинством такой схемы является уменьшение остатков от местных предметов и, как следствие этого, увеличение динамического диапазона на выходе приемного устройства в режиме К.

Система сдц рлс что это
Доплеровские методы СДЦ основаны на различии доплеровских смещений частоты выделяемого полезного сигнала цели и пассивных помех, обусловленном отличием радиальных скоростей цели и мешающих отражателей. Для простоты можно считать мешающие отражатели неподвижными. Тогда лишь радиальная скорость цели 
где 

Для выделения доплеровского смещения 
Для устранения слепых скоростей разработаны различные способы и, в частности,вобуляция (изменение) частоты повторения или работа на двух несущих частотах. В импульсных РЛС высокочастотные колебания излучаются в течение длительности зондирующего импульса 

Системы СДЦ с внутренней и внешней когерентностью имеют свои достоинства и недостатки, определяющие и области их применения. Построение и эффективность системы СДЦ обоих типов будут рассмотрены в дальнейшем.
Спектр импульсного сигнала, отраженного неподвижным объектом, совпадает со спектром зондирующего импульса. Спектр импульсного сигнала, отраженного от движущегося объекта (рис. 12.1), сжимается при удалении объекта или растягивается при его приближении, так как все частоты спектра импульса изменяются в 


Для выделения сигналов движущейся цели можно использовать изменение любого из этих параметров. Однако практически реализуемо только смещение центральной частоты, а точнее, изменение фазы высокочастотного заполнения импульсов за период повторения 


Когерентно-импульсные системы СДЦ с внутренней когерентностью. Системы СДЦ с внутренней когерентностью различают по способу формирования когерентных опорных колебаний во время приема отраженных радиосигналов.
В РЛС, имеющих передающее устройство с независимым возбуждением, высокочастотные колебания задающего генератора, работающего непрерывно, используются в качестве опорных непосредственно или после умножения до частоты, на которой происходит сравнение с частотой принимаемых сигналов (рис. 12.2, а).
При применении в передающем устройстве генератора высокой частоты с самовозбуждением в качестве источника когерентных опорных колебаний служит специальный генератор, фазируемый колебаниями генератора передатчика в течение длительности импульса 

Напряжение колебаний, генерируемых генератором высокой частоты, для любого периода повторения
Напряжение сигнала, отраженного неподвижным объектом,
Для движущейся цели (при той же дальности и ЭПР) напряжение сигнала
где 




В результате смешения колебаний отраженных сигналов с колебаниями местного стабильного гетеродина в смесителе сигнала осуществляется переход на промежуточную частоту 




Напряжение когерентного гетеродина служит опорным в когерентном (фазовом или синхронном) детекторе отраженных сигналов.
Если при фазировании когерентного гетеродина разность фаз когерентного гетеродина и фазирующих колебаний 
При наблюдении целей на экране индикатора с линейной разверткой амплитуда сигнальных видеоимпульсов движущейся цели меняется с частотой доплеровского смещения, отметка цели на экране симметрична относительно линии развертки и заштрихована вследствие изменения амплитуды, в то время как отметка неподвижного объекта является односторонней и имеет постоянную амплитуду.
В современных РЛС индикаторы с линейной разверткой используют редко, поэтому сигналы неподвижных объектов предварительно подавляются в специальном компенсирующем устройстве, построенном, например, по принципу вычитания очередного импульса на выходе когерентного детектора из предшествующего.
При идеальном подавлении остаются только сигналы движущихся целей, которые затем воспроизводятся на экране индикатора с яркостной модуляцией луча (например, ИКО) или подвергаются дальнейшей обработке с целью извлечения необходимой информации о цели (дальность, скорость и угловые координаты).
Когерентно-импульсные системы СДЦ с внешней когерентностью. Использование в системах СДЦ с внешней когерентностью в качестве опорных колебаний отраженных сигналов неподвижных отражающих объектов, находящихся в том же разрешающем элементе, что и движущаяся цель, было бы идеальным решением задачи СДЦ, особенно при наличии собственной скорости РЛС, которую в системах с внутренней когерентностью приходится специально компенсировать соответствующим смещением частоты когерентного гетеродина, что не так просто при изменениях собственной скорости и направления на объект.
Однако колебания, отраженные от множества неподвижных отражателей (напрнмер, от земной поверхности), называемых фоновыми, флуктуируют по амплитуде, частоте и фазе. Поэтому эффективность системы СДЦ с внешней когерентностью обычно ниже, чем с внутренней. В результате биений сигнала движущейся цели с отражениями от фона амлитуда сигнальных импульсов на выходе детектора изменяется с доплеровской частотой, что и используется для выделения движущейся цели (точно так же, как и в системе с внутренней когерентностью) непосредственно на экране индикатора с линейной разверткой или с помощью компенсирующего устройства.
Следует заметить, что в системах СДЦ с внешней когерентностью отсутствие фона, т. е. опорных колебаний, может привести к потере сигнала движущейся цели, если не принято надлежащих мер, например автоматического отключения устройства СДЦ.
ЗСУ-23-4 «Шилка»
Военная кафедра Казахского национального университета имени аль-Фараби
12. Работа РЛС 1РЛ33 в различных режимах
1. Режимы работы РЛС
Принцип работы РЛС показан на рис. 1.
Система измерения дальности (СИД) вырабатывает импульсы синхронизации, которые согласуют по времени работу всех систем РЛС.
Рис. 1. Функциональная схема РЛС
СИД выдает импульсы запуска передатчика (ИЗП) в передающую систему, которая формирует зондирующие импульсы СВЧ. Эти импульсы через антенно-волноводную систему (АВС) и антенну излучаются в пространство узким лучом.
Отраженные от цели сигналы принимаются антенной и через АВС направляются в приемную систему, где производится их преобразование и усиление.
С выхода приемной системы сигналы поступают в СИД и систему управления антенной (СУА). СИД определяет дальность до цели Д и отображает сигналы от цели на индикаторе дальности. СУА управляет антенной по угловым координатам, обеспечивая автоматическое сопровождение воздушной цели и определение ее азимута β и угла места ε.
Система поиска (СП) позволяет оценивать воздушную обстановку, наблюдать отметки от целей, наводить антенну на цель по азимуту и углу места.
Система селекции движущихся целей (СДЦ) используется для защиты РЛС от пассивных помех и отражений от местных предметов. В системе СДЦ сигналы от помех компенсируются, а на индикаторах СИД и СП наблюдаются только отметки от движущихся целей.
Система вторичных источников питания и система вентиляции обеспечивают работу всех узлов и блоков РЛС.
— секторный поиск цели (СЕКТОРНЫЙ ПОИСК);
— круговой поиск цели (КРУГОВОЙ ПОИСК);
— ручное наведение антенны на цель (НАВЕДЕНИЕ);
— автоматическое сопровождение цели (АВТОМАТ).
В РЛС предусмотрена возможность работы на двух рабочих частотах зондирующих импульсов. В соответствии с этим имеются режимы работы ЧАСТОТА I и ЧАСТОТА II. Диапазон несущих частот f = 15 000 ± 270 мГц.
Рис. 2. Характеристики импульсов
2. Работа РЛС в режимах поиска
Система поиска РЛС работает в следующих режимах :
— кругового или ускоренного кругового поиска;
— ручного поиска цели.
В режиме секторного поиска происходит вращение антенны в заданном секторе по азимуту. Величина этого сектора может плавно изменяться от 30° до 96°.
В режиме ручного поиска оператор поиска-наводчик с помощью рукояток блока управления антенной Т-55 может поворачивать антенну по азимуту и углу места.
Во всех режимах осуществляется электрическое сканирование луча по углу места в секторе 150.
Все режимы поиска включаются органами управления на блоке Т-55 (рис. 3).
Рис. 3. Органы управления блока управления антенной Т-55
При поиске цели на экране индикатора поиска (ИП) виден прямоугольный растр (рис. 4) или радиальная линия (подробно см. тему №2, занятие №10 «Система поиска и СУА РЛС 1РЛ33»). Сигналы от целей наблюдаются в виде яркостных отметок (дужек).
Рис. 4. Вид индикатора поиска при поиске воздушной цели
На индикаторе дальности (ИД) наблюдаются развертки грубой и точной дальности (рис. 5), а отметки от целей видны в виде амплитудных отметок (подробно см. тему №2, занятие № 9 «Система измерения дальности РЛС 1РЛ33»).
Рис. 5. Вид индикатора дальности при поиске воздушной цели
3. Работа СИД и СУА в режиме автоматического сопровождения цели
Для перехода на автосопровождение в ыбранной цели необходимо:
— рукоятками блока управления Т-55 совместить визирную линию растра на экране ИП с серединой отметки цели;
— с помощью штурвала дальности вывести отметку цели на развертку ТД (путем совмещения визира развертки ГД с отметкой цели) и совместить дырочный визир развертки ТД с отметкой цели. При этом стробные метки дальности на экране ИП будут расположены по обе стороны отметки цели.
— нажать кнопку АВТОМАТ на правой рукоятке блока управления.
В режиме автоматического сопровождения цели луч антенны прекращает сканирование в вертикальной плоскости и начинает коническое сканирование в пространстве (вращение вокруг оси антенны) для обеспечения автоматического сопровождения цели по угловым координатам.
Станция может автоматически сопровождать только одну цель, которая наблюдается на индикаторе поиска (рис. 6) и на обеих развертках индикатора дальности.
Рис. 6. Вид индикатора поиска в режиме автоматического сопровождения цели
При автоматическом сопровождении цели по угловым координатам СУА непрерывно вращает антенну в сторону цели до тех пор, пока ось антенны не совпадет с направлением на цель.
При автоматическом сопровождении цели по дальности СИД определяет дальность до цели и отображает сигналы от цели на индикаторе дальности (рис. 7).
Из СИД значения дальности цели поступают в СРП.
Рис. 7. Вид индикатора дальности в режиме автоматического сопровождения цели
4. Характеристика вспомогательных режимов работы РЛС (эквивалент, перестройка частоты, вобуляция, СДЦ)
Часть энергии поступает в контрольный резонатор и возбуждает в нем высокочастотные колебания. Эти сигналы (т. н. «звон») поступают в приемную систему, в которой они преобразовываются, усиливаются и высвечиваются на индикаторах дальности и поиска в виде яркой засветки участка растра (рис. 8).
Рис. 8. Вид индикатора поиска при проверке РЛС по «звону»
Режим перестройки частоты применяется при воздействии активных шумовых помех.
Активные помехи создаются путем излучения электромагнитных сигналов или переизлучения сигналов РЛС специальными передатчиками, устанавливаемыми на самолетах, вертолетах или наземными станциями помех.
Наибольшее распространение в настоящее время получили активные шумовые и импульсные помехи.
Шумовые помехи представляют собой электромагнитные колебания на частоте подавляемой РЛС, модулированные случайными шумами.
Признаком применения активных шумовых помех является появление на индикаторе поиска засвеченных секторов различной интенсивности в направлении на источник помех (рис. 9). В отдельных случаях может быть почти полная засветка экрана.
Рис. 9. Вид индикатора поиска при наличии активной шумовой помехи: а) слабой, б) средней, в) сильной интенсивности.
На индикаторе дальности активная шумовая помеха проявляется в виде увеличения уровня шумов по всей развертке дальности (рис. 10).
Рис. 10. Вид индикатора дальности при наличии активной шумовой помехи: а) слабой, б) средней, в) сильной интенсивности.
Активная шумовая помеха затрудняет операторам (или делает невозможным) выделение сигнала от цели на фоне помехи, а также осуществление автоматического или ручного сопровождения цели.
Основным средством защиты РЛС 1РЛ33 от активных шумовых помех является перестройка частоты станции (перестройка волн) на одну из двух рабочих частот – режимы ЧАСТОТА I и ЧАСТОТА II. Оператор дальности, наблюдая помеху на индикаторе, кнопкой выбирает ту рабочую частоту, на которой уровень помехи минимальный (рис. 11). Перестройка осуществляется а автоматическом режиме в течение долей секунды. За это время срабатывают механизмы перестройки магнетрона и местного гетеродина, и РЛС переходит на другую частоту.
Рис. 11. Органы управления режимом перестройки частоты
Если при включении ЧАСТОТЫ I (II) вместе с помехой исчезли или резко уменьшились сигналы от цели, то, переключив тумблер ПОДСТРОЙКА ЧАСТОТЫ в положение РУЧН., вращением ручки ПОДСТРОЙКА ЧАСТОТЫ оператор добивается максимальной амплитуды сигнала от цели, после чего ставит тумблер ПОДСТРОЙКА ЧАСТОТЫ в положение АВТОМ.
Режим ВОБУЛЯЦИЯ включается при появлении импульсных помех.
Импульсные помехи представляют собой последовательность высокочастотных импульсов, создаваемых передатчиками помех на частоте подавляемой РЛС. Импульсные помехи делятся на синхронные и несинхронные.
Синхронные импульсные помехи создаются передатчиками помех, частота которых равна или кратна частоте подавляемой РЛС. У передатчиков же несинхронных помех частота не соответствует частоте подавляемой РЛС. Помимо противника несинхронные помехи создают свои РЛС, работающие в этом же частотном диапазоне, особенно однотипные станции, размещенные на небольшом удалении.
Признаком применения противником синхронных и несинхронных импульсных помех является появление одной или нескольких отметок, подобных отметке от цели, на индикаторе дальности (рис. 13 и 15) и ряда отметок в определенном секторе на индикаторе поиска (рис. 12 и 14), которые могут перемещаться по дальности.
Основным внешним отличием синхронных и несинхронных помех является то, что скорость перемещения импульсов синхронной помехи близка к скорости цели. Импульсы несинхронной помехи перемещаются по развертке со значительно большей скоростью.
Рис. 12. Вид синхронной импульсной помехи на экране ИП
Рис. 13. Вид синхронной импульсной
помехи на экране ИД
Рис. 14. Вид несинхронной импульсной помехи на экране ИП
Рис. 15. Вид несинхронной импульсной помехи на экране ИД
Разновидностью импульсной помехи являются уводящие помехи по дальности. Название уводящие эти помехи получили потому, что они срывают автоматическое сопровождение цели, т.е. «уводят» РЛС в сторону от настоящей цели.
При применении помехи, уводящей по дальности, ее мощный импульс следует синхронно с отраженным от цели сигналом, а затем начинает опережать его или отставать, уводя за собой следящие визиры, что наблюдается на индикаторе дальности (рис. 16).
Рис. 16. Вид помехи, уводящей по дальности, на экране индикатора дальности:
а) сопровождение воздушной цели, б) появление помехи, уводящей по дальности, в) срыв автоматического сопровождения цели
Рис. 17. Принцип изменения частоты повторения импульсов РЛС
При включении режима ВОБУЛЯЦИЯ импульсы синхронных и несинхронных помех на индикаторах РЛС оказываются сдвинутыми относительно предыдущих отметок, а вследствие послесвечения экранов ложные отметки от цели двоятся. Полезный сигнал от цели не перемещается относительно предыдущего и остается прежним, что позволяет выделить его среди ложных.
Режим СДЦ применяется при воздействии пассивной помехи.
Пассивные помехи возникают за счет отражения электромагнитной энергии, излучаемой РЛС, как от организованных переизлучателей (металлизированных лент, нитей, стекловолокна, специальных уголков), так и от облаков, осадков, земной поверхности и местных предметов.
На индикаторе поиска РЛС пассивные помехи наблюдаются в виде засвеченных пятен и участков (рис. 18), а на индикаторе дальности – в виде участков или полос сигналов большой амплитуды (рис. 19). Яркость и амплитуда помех достаточно велика, вследствие чего затруднительно или невозможно на этом фоне выделить отметку цели, летящей в облаке помех.
Рис. 18. Вид пассивной помехи на экране ИП
Рис. 19. Вид пассивной помехи на экране ИД
Для защиты РЛС от воздействия пассивных помех и отражений от местных предметов, как уже было сказано ранее, применяется система селекции движущихся целей (СДЦ).
Рис. 20. Органы управления режимом СДЦ
Оператор дальности, наблюдая на индикаторе помеху, вращает ручку ЧАСТОТА КОМПЕНСАЦИИ и подбирает ее положение до полного пропадания помехи или максимального уменьшения ее плотности (рис. 21 и 22).
Рис. 21. Вид пассивной помехи на экране ИП до ее компенсации
Рис. 22. Вид пассивной помехи на экране ИП после ее компенсации







