Морские условия весьма многообразно влияют на радиолокационное обнаружение. Из всего многообразия можно выделить три основных явления:
– сигналы, отраженные целями, подвержены изменениям;
– сигналы, отраженные от целей, принимаются приемником при наличии помех, вызванных отражением радиоволн взволнованной морской поверхностью и другими специфическими отражателями;
– над морем существуют особые условия распространения радиоволн.
Каждое из этих явлений зависит от гидрометеорологических процессов, изменяющихся во времени и охватывающих большое пространство.
| Рис. 7.10.Отражение сигнала РЛС от морской поверхности (двулучевое распространение) |
Влияние поверхности моря на формирование отраженного целью сигнала проявляется в следующем:
– радиоволны между РЛС и целью могут распространяться как по прямому пути, так и отражаясь от морской поверхности (многолучевое распространение);
– морские волны экранируют (закрывают) цель.
Рассмотрим первый фактор. Наиболее простая и широко используемая модель учета влияния морской поверхности – двухлучевая, (рис 7.10). Полагают, что сигнал распространяется по двум путям: РЛС – цель (первый луч – прямой) и по пути РЛС – подстилающая поверхность – цель (второй луч – переотраженный). Разность этих путей, выраженная в длинах волн (фазовый сдвиг), зависит от высоты антенны, высоты цели и расстояния до нее. Вследствие векторного сложения полей диаграмма рассеяния в вертикальной плоскости, образованная сигналами, соответствующими первому и второму лучам, расщепляется на узкие интерференционные лепестки. При гладкой отражающей поверхности моря, напряженность поля в максимуме лепестков практически удваивается, в минимуме – доходит до нуля. При взволнованной поверхности глубина минимумов уменьшается, максимумы сглаживаются.
Отметим еще одно обстоятельство: непрерывное изменение геометрии морской поверхности по случайному закону. Кроме того, в формировании переотраженного луча участвуют различные участки морской поверхности (зоны Френеля в продольном направлении имеют протяженный характер). Следствием этого будет случайный характер составляющей радиолокационного сигнала, переотраженного морской поверхностью. Экспериментальные исследования показали присутствие в сигнале, переотраженном морской поверхностью, помимо зеркальной (когерентной) составляющей еще и диффузной, зависящей от угла скольжения, длины радиоволны и высоты морской волны. Средний уровень диффузной составляющей не превышает 40 % уровня сигнала, соответствующего прямому лучу. Флюктуационные выбросы могут быть сравнимы или превосходить амплитуду сигнала прямого луча.
Второй фактор. Экранирование цели морскими волнами приводит к уменьшению ЭПР малых судов за счет экранирования волнением сильно отражающих бортов. Эксперимент на РЛС «Дон» показал, что дальность обнаружения в диапазоне 3 см судна с высотой 10 м сократилась в 2 раза при волнении моря 5 баллов. Таким образом, можно ожидать уменьшения ЭПР малых судов примерно в 16 раз при волнении 5 баллов.
Эффекты полного затенения низкорасположенных целей волнами приводят к тому, что сигнал от них испытывает глубокие замирания и его нельзя обнаружить в течение нескольких последовательных обзоров. Вероятность обнаружения цели в этом случае зависит не только от энергетического потенциала, но и от вероятности совпадения времени прохода луча РЛС с моментом незатенения цели морской волной, т. е. определяется соотношением между периодом обзора и средним периодом волн.
Влияние замираний. Микропульсации коэффициента преломления тропосферы накладывают дополнительные изменения на излучаемый и отраженный целью сигналы.
Анализ экспериментальных данных, полученных только для распространения радиоволн в одном направлении, позволяет выделить следующие основные виды замираний, существенные для морской радиолокации:
– субрефракционные замирания – попадание отражающего объекта в область глубокой тени при понижении рефракции радиоволн, время замираний десятки минут, замирания имеют слабую зависимость от частоты;
– рефракционные замирания, вызванные увеличением рефракции радиоволн, ее колебаниями и связанными с этим изменениями пространственного положения интерференционных минимумом; время замираний секунды – десятки секунд;
– интерференционные замирания за счет добавления к распространяющемуся сигналу отражений от слоистых неоднородностей в тропосфере, в том числе за счет многолучевого распространения в тропосферных волноводах, время замираний доли секунды – секунды, замирания частотно-селективны.
Можно сказать, что общей для рефракционных и интерференционных замираний будет обратная зависимость между длительностью замираний и их глубиной. Глубокие замирания, длительность которых существенно меньше, чем период обзора РЛС, не представляют большой опасности для радиолокационного обнаружения, так как информацию о цели можно получить в следующем обзоре.
Опасны замирания, длительность которых соответствует нескольким периодам обзора РЛС, так как при этом затруднен автозахват и непрерывное автосопровождение (вторичная обработка) цели, необходимые для решения задач расхождения судна с многочисленными морскими целями по данным РЛС.
Перечисленные выше особенности морской радиолокации учитываются при организации применения РЛС по ее прямому назначению и при проектировании при создании специальных фильтров, уменьшающих это влияние.