РЛС горизонта является важной областью производительности для обнаружения самолетов систем, которая определяется расстоянием , при котором радар луч поднимается достаточно выше земной поверхности «ы для обнаружения косметики мишени на низком уровне невозможно. Это связано с малым высотным диапазоном характеристик, и его геометрия зависит от местности, высоты радара и обработки сигнала. Это связано с понятиями радарной тени , зоны помех и чистой зоны .
Воздушные объекты могут использовать зону тени радара и зону помех, чтобы избежать обнаружения радара, используя метод, называемый навигацией по поверхности земли . [1]
Определение
Без учета преломления в атмосфере горизонт радара будет геометрическим расстоянием. от радара до горизонта только с учетом высоты H радара над уровнем моря и радиуса земли (примерно 6,4 · 10 3 км):
Когда H мало по сравнению с , это можно приблизительно выразить следующим образом:
[Ошибка в процентах, которая увеличивается примерно пропорционально высоте, составляет менее 1%, когда H меньше 250 км.]
При таком расчете горизонт для радара на высоте 1 милю (1,6 км) составляет 89 миль (143 км). Радиолокационный горизонт с антенной высотой 75 футов (23 м) над океаном составляет 10 миль (16 км). Однако, поскольку давление и содержание водяного пара в атмосфере меняется с высотой, путь луча радара преломляется из-за изменения плотности. В стандартной атмосфере электромагнитные волны обычно изгибаются или преломляются вниз. Это уменьшает зону тени , но вызывает ошибки в измерении расстояния и высоты. На практике найти, необходимо использовать значение 8,5 · 10 3 км для эффективного радиуса Земли(4/3 его) вместо настоящего. [2]
Таким образом, уравнение становится:
И для тех же примеров: горизонт радара для радара на высоте 1 мили (1,6 км) будет 102 мили (164 км), а горизонт на высоте 75 футов (23 м) будет 12 миль (19 км). .
Кроме того, слои с обратной тенденцией изменения температуры или влажности создают воздуховоды , изгибающие луч вниз или даже улавливающие радиоволны, чтобы они не распространялись по вертикали. Это явление происходит при двух обстоятельствах:
- Тонкий стабильный слой повышенной влажности
- Стабильная температурная инверсия
Воздействие воздуховодов усиливается при падении частоты. Ниже 3 МГц весь объем воздуха действует как волновод, заполняя тень радара, а также снижает чувствительность радара над зоной воздуховода. Воздуховоды заполняют теневую зону, увеличивают расстояние до зоны помех и могут создавать отражения для радара с низкой частотой повторения импульсов , выходящие за пределы приборного диапазона .
Ограничивающие факторы
Зона теней
Объекты за пределами Dh будут видны только в том случае, если высота соответствует следующему требованию:
где высота цели и целевой диапазон. Объекты ниже этой высоты находятся в тени радара.
Зона беспорядка
Зона беспорядка - это место, где энергия радара находится на нижнем уровне в несколько тысяч футов воздуха. Это простирается на расстояние около 120% радиолокационного горизонта.
При этих углах возвышения на земле находится большое количество отражателей. Преобладающий ветер со скоростью около 15 миль в час заставляет эти отражатели двигаться, и этот ветер поднимает в воздух более мелкие объекты. Эта помеха называется беспорядком .
Зона помех включает прибрежную зону и местность при работе на суше или вблизи нее.
Луч широкий будет освещать миллионы квадратных футов поверхности к тому времени, когда импульс радара достигнет 10 миль (16 км). Цели, как правило, намного меньше, поэтому будут замаскированы беспорядком. Отражения помех могут создавать нежелательные ложные цели.
Антенна для радара, не имеющая усовершенствований для уменьшения помех при обработке сигналов, обычно не направляется близко к земле, чтобы не перегружать компьютеры и пользователей.
Индикация движущейся цели (MTI) может уменьшить беспорядок примерно на 35 дБ. Это позволяет обнаруживать объекты размером до 1000 квадратных футов (93 м 2 ). Преобладающий ветер и погода могут ухудшить характеристики MTI, а MTI вводит слепую скорость . [3]
Импульсный доплеровский радар может уменьшить помехи более чем на 60 дБ, что позволяет обнаруживать объекты размером менее 1 квадратного фута (0,093 м 2 ) без перегрузки компьютеров и пользователей. Системы, использующие обработку импульсно-доплеровского сигнала с отклонением скорости выше скорости ветра, не имеют зоны помех. Это означает, что чистая область простирается до земли.
Очистить регион
Очистить Регион является зона , которая начинается в нескольких километрах за пределами радиолокационного горизонта при низких углах возвышения.
Чистая область - это также зона над небольшими углами возвышения с чистым небом.
В областях с погодными условиями и высокой биологической активностью (дождь, снег, град, сильный ветер и миграция) нет чистой зоны.
За горизонтом
Разработан ряд радиолокационных систем, позволяющих обнаруживать цели в теневой зоне. Эти системы известны как загоризонтные радары . Обычно используются три системы; наиболее распространенные используют ионосферу в качестве отражателя и направляют сигнал в небо, а затем слушают крошечные сигналы, которые возвращаются с неба, другие используют бистатическое расположение с удаленными антеннами, ищущими объекты, которые проходят между ними, и небольшое количество систем используйте «бегущие волны», которые проходят в теневую зону.
Смотрите также
Рекомендации
- ^ "Принципы радара" (PDF) . Университет Иллинойса.
- ^ «Радиолокационная линия прямой видимости» . Radartutorial . Проверено 27 ноября 2011 года . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
- ^ Мерилл и Сколник. Справочник по радарам . Макгроу-Хилл.