Пассивная радиолокация

Пассивная радиолокация осуществляет обнаружение и измерение координат воздушно-космических, наземных и надводных объектов по их собственному излучению. Пассивные РЛС не имеют в своем составе радиопередающих устройств, а содержат лишь устройства приема, обработки и индикации сигналов. Источниками излучения могут быть работающие радиопередатчики различного назначения, нагретые участки земной поверхности (объема).

Методы пассивной локации имеют ряд специфических особенностей. Из-за отсутствия информации о времени излучения дальность до источника излучения не может быть определена по данным приема только в данном пункте. Для определения всех координат объекта требуются комплекс двух или нескольких разнесенных пунктов приема, соединенных каналами связи. Прием прямого, а не отраженного сигнала, облегчает обнаружение и измерение координат объектов, а незнание формы сигнала и наличие других источников излучение – затрудняет.

Имеются два основных направления пассивной радиолокации:

· радиотехническая разведка – обнаружение, определение координат и параметров излучения радиотехнических средств;

· радиотеплолокация – локация объектов по их тепловому радиоизлучению.

Известны три метода определения координат источников радиоизлучения: триангуляционный (пеленгационной, угломерный), разностно-дальномерный, угломерно-раздностно-дальномерный.

Триангуляционный метод основан на измерении угловых направлений на объекте минимум в двух приемных пунктах, разнесенных на расстояние, называемое базой. Если источник расположен в горизонтальной плоскости (рис.5.1), достаточно измерить два азимута b₁, b₂ (или углы места e₁, e₂).

Местоположение объекта определяется точкой пересечения двух прямых, каждая из которых является линией положения, т.е. геометрическим местом точек возможного местонахождения источника излучения. При определении пространственных координат объекта достаточно измерить азимуты b₁, b₂ в двух пунктах и угол места e₁ в одном, или наоборот – углы места e₁, e₂ в двух пунктах и азимут b₁ в одном (рис.4.2.). Дальность до объекта r рассчитывается по измеренным углам и известной базе (для рис.4.2.)

(5.1)

Точность пеленгования ограничена и вместо линий и поверхностей положения приходиться иметь дело с областями положения. Для уточнения положения объекты в расчет необходимо вводить большее число результатов измерений. Поэтому расчет, приведенный выше называется расчетом «по минимуму данных».

Разностно-дальномерный метод определения координат основан на измерении разности расстояний от источника излучения до пунктов приема (рис.5.3),. Для определения плоскостных координат достаточно измерить две разности расстояний (r_A-r) и (r_B-r), каждая из которых характеризуют свою линию положения. Геометрическим методом точек, разность расстояний которых до двух заданных точек есть величина постоянная.

Поэтому линиями положения будут гиперболы с фокусами в точках расположения приемных пунктов. Местоположение источника излучения определяется точкой пересечения гипербол. Пространственные координаты могут быть вычислены по трем точно измеренным расстояниям. Для этого необходимо иметь три-четыре приемных пункта. Местоположение объекта находиться как точка пересечения трех поверхностей гиперболоидов вращения.

При расположении приемных пунктов на одной прямой (рис.5.3), расчет плоскостных координат проводится по следующим формулам

Из системы уравнений находим

(5.2)

где R₁=r_A -r, R₂=r_B -r - разности расстояний между источником излучения и пунктами приема.

Азимут источника

(5.3)

Угломерно-разностно-дальномерный метод основан на измерении угловых направлений на источник излучения и разности расстояний от него до приемных пунктов. В простейшем случае достаточно иметь два приемных пункта (рис.5.4)

Для определения плоскостных координат источника излучения достаточно измерить азимут b и разность расстояний R от пунктов приема до источника (рис.5.4, а). Местоположение цели определяется точкой пересечения прямой и гиперболы.

Для определения пространственных координат необходимо дополнительно измерить в одном пункте приема угол места e источника излучения (рис.5.4., б). Местоположение источника соответствует точки пересечения двух плоскостей и поверхности гиперболоида. Дальность до цели

(5.4)

Практическая реализация методов пассивной локации связана с необходимостью отождествления сигналов, принятых в различных пунктах от одного и того же источника. Для этого можно использовать возникающие при этом элементы сходства (корреляционные связи) процессов. Возможно использование корреляции одних лишь амплитуд (последетекторная корреляция), корреляция одних лишь фаз, (корреляция после ограничения) и корреляция сигналов в целом с учетом амплитуд и фаз (корреляция сигналов на промежуточной частоте и при большом динамическом диапазоне приемников).

Последетекторная обработка сводиться к вычислению корреляционной функции огибающих сигналов, додетекторная при большом динамическом диапазоне к вычислению корреляционной функции самих сигналов. Практически удается вычислить интеграл от произведения сдвинутых во времени напряжений сигналов, принимаемых в двух пунктах, в функции временного сдвига t, вводимого в одном из пунктов приема

который называется корреляционным.

Корреляционная функция стационарных сигналов при большом времени интегрирования (T® ) имеет импульсный характер (рис.5.5). длительность корреляционного импульса обратно пропорциональна полосе обрабатываемых частот П. положение максимума корреляционного импульса на оси t соответствует разности временных запаздываний сигнала на пути между источником и приемными пунктами.

Если на вход коррелятора поступают стационарные колебания от двух независимых источников, на выходе коррелятора будут наблюдаться два корреляционных импульса, которые разрешаются при

Системы базовой локации с разностно-дальномерным и угломерно-разностно-дальномерным методами измерения координат, использующие корреляционный метод обработки, называют корреляционно-базовыми. Особенностью устройств корреляционно-бозовой локации является обзор по временному запаздыванию t, который осуществляется с помощью корреляторов и может быть параллельным, последовательным и комбинированным,