«радиолокация для всех»: просто о сложном

Как работает радиолокатор

Локацией называют способ (или процесс) определения месторасположения чего-либо. Соответственно, радиолокация – это метод обнаружения предмета или объекта в пространстве при помощи радиоволн, которые излучает и принимает устройство под название радиолокатор или РЛС.

Физический принцип работы первичного или пассивного радара довольно прост: он передает в пространство радиоволны, которые отражаются от окружающих предметов и возвращаются к нему в виде отраженных сигналов. Анализируя их, радар способен обнаружить объект в определенной точке пространства, а также показать его основные характеристики: скорость, высоту, размер. Любая РЛС – это сложное радиотехническое устройство, состоящее из многих компонентов.

В состав любого радара входит три основных элемента: передатчик сигнала, антенна и приёмник. Все радиолокационные станции можно разделить на две большие группы:

• импульсные;
• непрерывного действия.

Передатчик импульсной РЛС испускает электромагнитные волны в течение краткого промежутка времени (доли секунды), следующий сигнал посылается только после того, как первый импульс вернется обратно и попадет в приемник. Частота повторения импульса – одна из важнейших характеристик РЛС. Радиолокаторы низкой частоты посылают несколько сотен импульсов в минуту.

https://youtube.com/watch?v=EzWo_k1MDuc

Импульсные РЛС имеют как недостатки, так и преимущества. Они могут определять дальность сразу нескольких целей, подобный радар вполне может обходиться одной антенной, индикаторы подобных устройств отличаются простотой. Однако при этом сигнал, испускаемый подобным РЛС должен иметь довольно большую мощность. Также можно добавить, что все современные радары сопровождения выполнены по импульсной схеме.

Антенна РЛС фокусирует электромагнитный сигнал и направляет его, улавливает отраженный импульс и передает его в приемник. Существуют радиолокаторы, в которых прием и передача сигнала производятся разными антеннами, причем они могут находиться друг от друга на значительном расстоянии. Антенна РЛС способна испускать электромагнитные волны по кругу или работать в определенном секторе. Луч радара может быть направлен по спирали или иметь форму конуса. Если нужно, РЛС может следить за движущейся целью, постоянно направляя на нее антенну с помощью специальных систем.

В функции приемника входит обработка полученной информации и передача ее на экран, с которого она считывается оператором.

Кроме импульсных РЛС, существуют и радары непрерывного действия, которые постоянно испускают электромагнитные волны. Такие радиолокационные станции в своей работе используют эффект Доплера. Он заключается в том, что частота электромагнитной волны, отраженной от объекта, который приближается к источнику сигнала, будет выше, чем от удаляющегося объекта. При этом частота испускаемого импульса остается неизменной. Радиолокаторы подобного типа не фиксируют неподвижные объекты, их приемник улавливает лишь волны с частотой выше или ниже испускаемой.

Основной проблемой радаров непрерывного действия является невозможность с их помощью определять расстояние до объекта, зато при их работе не возникает помех от неподвижных предметов между РЛС и целью или за ней. Кроме того, доплеровские радары – это довольно простые устройства, которым для работы достаточно сигналов малой мощности. Также нужно отметить, что современные радиолокационные станции с непрерывным излучением имеют возможность определять расстояние до объекта. Для этого используется изменение частоты РЛС во время работы.

Одной из главных проблем в работе импульсных РЛС являются помехи, которые идут от неподвижных объектов — как правило, это земная поверхность, горы, холмы. При работе бортовых импульсных радаров самолетов все объекты, находящиеся ниже, «затеняются» сигналом, отраженным от земной поверхности. Если говорить о наземных или судовых радиолокационных комплексах, то для них эта проблема проявляется в обнаружении целей, летящих на малых высотах. Чтобы устранить подобные помехи используется все тот же эффект Доплера.

Также радиолокационные станции можно разделить по длине и частоте волны, на которой они работают. Например, для исследования поверхности Земли, а также для работы на значительных дистанциях используются волны 0,9—6 м (частота 50—330 МГц) и 0,3—1 м (частота 300—1000 МГц). Для управления воздушным движением применяется РЛС с длиной волны 7,5—15 см, а загоризонтные радары станций обнаружения ракетных пусков работают на волнах с длиной от 10 до 100 метров.

Связь с другими отраслями науки

Основным фактором, ограничивающим технические характеристики локаторов, является малая мощность принимаемого сигнала. При этом мощность принимаемого сигнала убывает как четвёртая степень дальности (то есть, чтобы увеличить дальность действия локатора в 10 раз нужно увеличить мощность передатчика в 10000 раз). Естественно, на этом пути быстро пришли к пределам, преодолеть которые было далеко не просто. Уже в самом начале развития был осознан тот факт, что имеет значение не сама мощность принимаемого сигнала, а его заметность на фоне шумов приёмника. Снижение шумов приёмника также было ограничено естественными шумами элементов приёмника, например тепловыми. Данный тупик был преодолён на пути усложнения методов обработки принятого сигнала и связанного с этим усложнения формы применяемых сигналов. Развитие радиолокации как научной отрасли знаний шло одновременно с развитием кибернетики и теории информации, и потребовались бы специальные исследования, чтобы решить, где именно были получены первые результаты. Следует отметить появление понятия сигнала, который позволил отвлечься от конкретных физических процессов в приёмнике, таких как напряжение и ток, и позволил решать стоящие проблемы как математическую задачу о поиске наилучших функциональных преобразованиях функций времени.

Одной из первых работ в этой области была работа В. А. Котельникова об оптимальном приёме сигнала, то есть наилучшем в условии шумов методе обработки сигнала. В результате было доказано, что качество приёма зависит не от мощности сигнала, а от его энергии, то есть произведения мощности на время, таким образом, появилась доказанная возможность увеличения дальности действия за счёт увеличения длительности сигналов, в пределе до непрерывного излучения. Значительным шагом вперед стало отчётливое применение в технике методов статистической теории решений (критерий Неймана-Пирсона) и принятие того факта, что исправное устройство может работать с определённой долей вероятности. Для того, чтобы радиолокационный сигнал при большой длительности позволял измерять дальность и скорость с высокой точностью, потребовались сложные сигналы, в отличие от простых радиолокационных импульсов, изменяющие какие-либо характеристики в процессе генерации. Так. сигналы с линейной частотной модуляцией изменяют частоту колебаний в течение одного импульса, сигналы с фазовой манипуляцией скачкообразно изменяют фазу сигнала, обычно на 180 градусов. При создании сложных сигналов было сформулировано понятие функции неопределённости сигнала, показывающей связь точности измерений дальности и скорости. Необходимость повышения точности измерения параметров стимулировало развитие различных методов фильтрации результатов измерений, например, методов оптимальной нелинейной фильтрации, которые явились обобщением фильтра Калмана на нелинейные задачи. В итоге всех этих разработок теоретическая радиолокация оформилась как самостоятельная сильно математизированная отрасль знаний, в которой значительную роль имеют формализованные методы синтеза, то есть проектирование ведётся в известной мере «на кончике пера».

Принимаемая мощность

Мощность принимаемого отклика радиосигнала задаётся уравнением:

Pr=PtGtArσF4(4π)2Rt2Rr2=Pt⋅Gt4πRt2⋅F2⋅σ⋅F2⋅Ar4πRr2{\displaystyle P_{r}={{P_{t}G_{t}A_{r}\sigma F^{4}} \over {{(4\pi )}^{2}R_{t}^{2}R_{r}^{2}}}=P_{t}\cdot {{G_{t}} \over {4\pi R_{t}^{2}}}\cdot F^{2}\cdot {\sigma }\cdot F^{2}\cdot {{A_{r}} \over {4\pi R_{r}^{2}}}}

Обозначения:

• P_r — мощность сигнала приёмной антенны;
• P_t — мощность радиопередатчика;
• G_t — коэффициент усиления передающей антенны;
• A_r (иногда S) — эффективная площадь (апертура) приемной антенны, A_r = G_r*λ²/4π, где G_r — коэффициент усиления приемной антенны, λ — длина волны.
• σ — эффективная площадь рассеяния цели в данном ракурсе;
• F — коэффициент потерь при распространении сигнала;
• R_t — расстояние от передающей антенны до цели;
• R_r — расстояние от цели до приёмной антенны.

В случае, когда передающая и приёмная антенны располагаются на одинаковом расстоянии от цели, то есть во всех моностатических РЛС (Однопозиционных радиолокационных системах, ОПРЛС) и иногда, в других типах, формула упрощается за счет R_t = R_r = R, что приводит к коэффициенту R4:

Pr=PtGtArσF4(4π)2R4.{\displaystyle P_{r}={{P_{t}G_{t}A_{r}\sigma F^{4}} \over {{(4\pi )}^{2}R^{4}}}.}

Таким образом, принимаемая мощность уменьшается пропорционально 4-й степени расстояния.

Коэффициент F можно принять равным 1, если считать, что волна распространяется в вакууме без потерь и без интерференции.

Радиолокация

Кроме телевидения и радиовещания, очень важное значение в нашей жизни имеет радиолокация. Радиолокация – это определение и обнаружение местоположения различных объектов при помощи радиоволн. Радиолокация широко распространена в радиосвязи

Радиолокация осуществляется при помощи прибора – радиолокатора (радара) (рис. 8)

Радиолокация широко распространена в радиосвязи. Радиолокация осуществляется при помощи прибора – радиолокатора (радара) (рис. 8).

Рис. 8. Радар (Источник)

В радарах антенны передающая и приемная соединены вместе, радиолокатор – это комбинация приемника и передающего устройства. Работает радиолокатор в импульсном режиме (рис. 9).

Рис. 9. Принцип работы радиолокатора (Источник)

Импульсный режим составляет одну миллионную секунды. Посылается сигнал – и радар автоматически переключается на прием этого сигнала, свойства работы радара основаны на том, что электромагнитная волна способна отражаться от поверхности. Вот этот отраженный сигнал радар и принимает в тот момент времени, когда он работает на прием. Расстояние до цели при помощи радара определяются по формуле, которую используют

при расчетах:

S = с · Δt / 2

В этой формуле представлено расстояние до цели (S), скорость электромагнитной волны (с) – величина постоянная и соответствует скорости в 300 000 км/с, время от момента подачи сигнала до момента приема сигнала, деленное пополам, так как сигнал идет до цели и обратно. Радиолокация используется не только на земле, но и в астрономии для обеспечения взаимосвязи между различными космическими телами и Землей. Определение расстояния до Луны было осуществлено с помощью радиолокатора. Был послан сигнал, получен отраженный сигнал, в результате чего уточнили расстояние от Земли до Луны.

Сегодня в астрономии радиолокация занимает свое особое место, радиоастрономия – это один из видов очень серьезных, быстроразвивающихся частей науки.

Случайные

Принимаемая мощность

Мощность принимаемого отклика радиосигнала задаётся уравнением:

Pr=PtGtArσF4(4π)2Rt2Rr2=Pt⋅Gt4πRt2⋅F2⋅σ⋅F2⋅Ar4πRr2{\displaystyle P_{r}={{P_{t}G_{t}A_{r}\sigma F^{4}} \over {{(4\pi )}^{2}R_{t}^{2}R_{r}^{2}}}=P_{t}\cdot {{G_{t}} \over {4\pi R_{t}^{2}}}\cdot F^{2}\cdot {\sigma }\cdot F^{2}\cdot {{A_{r}} \over {4\pi R_{r}^{2}}}}

Обозначения:

• P_r — мощность сигнала приёмной антенны;
• P_t — мощность радиопередатчика;
• G_t — коэффициент усиления передающей антенны;
• A_r (иногда S) — эффективная площадь (апертура) приемной антенны, A_r = G_r*λ²/4π, где G_r — коэффициент усиления приемной антенны, λ — длина волны.
• σ — эффективная площадь рассеяния цели в данном ракурсе;
• F — коэффициент потерь при распространении сигнала;
• R_t — расстояние от передающей антенны до цели;
• R_r — расстояние от цели до приёмной антенны.

В случае, когда передающая и приёмная антенны располагаются на одинаковом расстоянии от цели, то есть во всех моностатических РЛС (Однопозиционных радиолокационных системах, ОПРЛС) и иногда, в других типах, формула упрощается за счет R_t = R_r = R, что приводит к коэффициенту R4:

Pr=PtGtArσF4(4π)2R4.{\displaystyle P_{r}={{P_{t}G_{t}A_{r}\sigma F^{4}} \over {{(4\pi )}^{2}R^{4}}}.}

Таким образом, принимаемая мощность уменьшается пропорционально 4-й степени расстояния.

Коэффициент F можно принять равным 1, если считать, что волна распространяется в вакууме без потерь и без интерференции.

Модификации

ВОГ-25ИН

Индекс ГРАУ — 7П17И

. Практический выстрел с гранатой в инертном снаряжении, применяется для тренировок и обучения стрельбе,а также приведения ГП-25 к нормальному бою и проверке боя.

ВУС-25

(индекс 7П44У) — учебная граната, применяется для тренировок и обучения.

ВОГ-25П

Индекс ГРАУ — 7П24

, шифр «Подкидыш». Выстрел с «подпрыгивающей» осколочной гранатой, оснащённый взрывателемВГМ-П с вышибным зарядом и пиротехническим замедлителем. Принят на вооружение в 1979 году.

При попадании в преграду выстрел подскакивает и взрывается в воздухе на высоте около 1,5 метров. В сравнении с ВОГ-25, «подпрыгивающий» боеприпас позволяет эффективнее поражать лежащего и находящегося в траншее или окопе противника.

Описание:

• Калибр 40 мм
• Начальная скорость 76 м/с
• Масса 275 г
• Масса ВВ 42 г
• Длина 125 мм
• Дистанция взведения 10 — 40 м
• Время самоликвидации не менее 14 с
• Средняя высота разрыва 75 см

«Гвоздь»

40-мм выстрел «Гвоздь»

с газовой гранатой — предназначен для создания газового облака с непереносимо-допустимой концентрацией ирританта (раздражающего вещества) CS. Состоит на вооружении МВД РФ.

40-мм выстрел с дымовой гранатой ВДГ-40 «Нагар»

— применяется для постановки дымовой завесы.

ВОГ-25М

Модернизированный вариант выстрела ВОГ-25 с осколочной гранатой, частично унифицирован с ВОГ-25ПМ. Разработан в начале 2000-х годов.

ВОГ-25ПМ

Модернизированный вариант выстрела ВОГ-25П с «подпрыгивающей» осколочной гранатой, частично унифицирован с ВОГ-25М. Разработан в начале 2000-х годов.

АСЗ-40

40-мм выстрел акустического действия АСЗ-40 «Свирель»

. Светозвуковая граната нелетального действия служит для временного подавления психоволевой устойчивости живой силы противника. Состоит на вооружении МВД РФ.

В настоящее время имеет место тенденция к дальнейшему расширению типов боеприпасов. Так, на международной оружейной выставке «Defendory-2006» были представлены новые виды гранат:

• ВГ-40МД — выстрел с дымовой гранатой
• ВГС-40-1 — выстрел с сигнальной гранатой (красный огонь)
• ВГС-40-2 — выстрел с сигнальной гранатой (зеленый огонь)
• ВГ-40И — выстрел с осветительной гранатой

Однако нет сведений, что эти боеприпасы были приняты на вооружение или находятся в серийном производстве.

Охота на «стелс» и гиперзвук

На практике «Резонанс-НЭ» способна обнаруживать широкий класс воздушных целей — самолёты стратегической и оперативно-тактической авиации, вертолёты, крылатые и баллистические ракеты, аэростаты. Однако основной «специализацией» отечественной станции являются самолёты-невидимки, крылатые ракеты и гиперзвуковые изделия.

В РЛС реализован принцип резонансного отражения радиоволн, который приводит к резкому увеличению показателя эффективной отражающей поверхности (ЭОП) воздушных объектов. Таким образом система безошибочно фиксирует летательные аппараты, выполненные по технологии «стелс», и передаёт данные по ним на огневые средства поражения.

• Слайд из презентации ЗАО НИЦ «Резонанс»

По расчётам московских инженеров, ЭОП типичной крылатой ракеты для радаров, использующих эффект Релея, составляет порядка 0,05 кв. м, а для «Резонанса-НЭ» — 15 кв. м.

«Указанное явление делает неэффективной технологию «стелс» и практически снимает вопрос с малозаметностью таких воздушных объектов, как (американские. — RT) самолёты F-117, B-2, F-35 и аналогичных им», — говорится в материалах ЗАО НИЦ «Резонанс».

Ситуация с обнаружением и сопровождением гиперзвуковых объектов более сложная, отметил в беседе с RT генеральный директор предприятия Иван Назаренко. Однако возможности «Резонанс-НЭ» позволяют решать эту задачу за счёт сокращения до одной секунды темпового обращения к цели (темп обновления информации). На других РЛС этот показатель составляет примерно десять секунд.

Также по теме

Скоростной перехват: какое российское оружие сможет уничтожать гиперзвуковые цели

Российская оборонная промышленность обладает необходимыми ресурсами для создания комплекса перехвата гиперзвуковых аппаратов. Такой…

«Естественно, гиперзвуковое изделие быстро летит, и другие радары попросту не успевают за ним. Наше темповое обращение позволяет своевременно отслеживать такие цели. Гиперзвуковой аппарат попадает в энергетическое поле, которое излучает локатор. Оператор станции может видеть такой объект на экране, он подсвечивается красным цветом», — рассказал Назаренко.

Как пояснил руководитель ЗАО НИЦ «Резонанс», подобная РЛС занимает важную нишу в системе противовоздушной обороны России. По оценке Назаренко, на сегодняшний день отечественная станция является самым надёжным средством передачи информации по гиперзвуковым изделиям на комплексы борьбы с ними. 

В беседе с RT замглавы ЗАО НИЦ «Резонанс» доктор технических наук Александр Щербинко обратил внимание на когнитивную функцию РЛС. Она заключается в том, что вычислительное оборудование станции анализирует результаты работы по обнаружению воздушных целей, выявляет ошибки и исправляет их

По его словам, в настоящее время в Арктике развёрнуты пять когнитивных радиолокационных станций. Ещё столько же РЛС «Резонанс-НЭ» появится в российском Заполярье в ближайшие годы. При этом системы, которые поставляются зарубежным государствам, лишены искусственного интеллекта.

«Резонанс-НЭ» может эксплуатироваться практически в любых природно-климатических условиях. Радиолокационная система выдерживает температуру от -50 °С до +60 °С, порывы ветра до 50 м/c, плотность выпадения осадков до 300 мм/ч, влажность до 95% при +25 °С.

Как правило, на местности «Резонанс-НЭ» развёрнут в форме квадрата из четырёх модулей. Однако по желанию заказчика РЛС может быть собрана в одномодульном, двухмодульном или трёхмодульном вариантах с секторами обзора 90°, 180° и 270° соответственно.

• Экспортная РЛС «Резонанс-НЭ» в одной из зарубежных стран

Первые советские радары

В 1920-е годы ученые в СССР создали импульсную радиолокационную установку и смогли с помощью отраженного радиосигнала измерить расстояние до ионосферы. В 1925 году физики Введенский, Симанов, Халезов и Аренберг указали на возможность применения для радиолокации ультракоротких радиоволн. А в 1934 году в Ленинграде начались первые полноценные опыты с аппаратурой радиообнаружения – в январе радиолокационным методом на расстоянии 600 метров был найден самолет, летящий на высоте 150 метров.

Оборудование было создано в Центральной радиолаборатории группой Ю.К. Коровина при поддержке Ленинградского электротехнического института. Руководил экспериментом военный инженер М.М. Лобанов, который сыграл ключевую роль в становлении радиолокационного направления в промышленности. В том же 1934 году на Ленинградском радиозаводе были выпущены опытные образцы радиолокационных станций (РЛС) «Вега» и «Конус» для системы радиообнаружения самолетов «Электровизор» ученого П.К. Ощепкова. Таким образом, 1934 год можно считать годом рождения первого отечественного радара.

РЛС дальнего обнаружения «РУС-2»

В 1938 году начинается серийное производство РЛС РУС-1 и РУС-2 «Редут», которые станут основой противовоздушной обороны в начале Великой Отечественной войны. Благодаря установленной на крейсере «Молотов» радиолокационной станции были отражены первые атаки немецких бомбардировщиков на Севастополь 22 июня 1941 года. А месяц спустя комплекс РУС-2, расположенный в 100 км от Москвы, обнаружил 200 самолетов, летящих бомбить столицу. Тогда атака была отражена, немцы развернулись, потеряв 22 машины. 

В работе над первыми станциями РУС-1 принимал участие выдающийся физик А.А. Пистолькорс, создатель научной школы радиоэлектроники. Станция РУС-2 «Редут» выпускалась на заводе №339 и стала самой массовой РЛС времен войны.  

Литература

Классификация

Выделяют два вида радиолокации:

• Пассивная радиолокация основана на приёме собственного излучения объекта;
• При активной радиолокации радар излучает свой собственный зондирующий сигнал и принимает его отражённым от цели. В зависимости от параметров принятого сигнала определяются характеристики цели.

Активная радиолокация бывает двух видов:

Активная радиолокация с пассивным ответом

• С активным ответом — на объекте предполагается наличие радиопередатчика (ответчика), который излучает радиоволны в ответ на принятый сигнал. Активный ответ применяется для опознавания объектов (свой-чужой), дистанционного управления, а также для получения от них дополнительной информации (например, количество топлива, тип объекта и т. д.);
• С пассивным ответом — запросный сигнал отражается от объекта и воспринимается в пункте приёма как ответный.

Для просмотра окружающего пространства РЛС использует различные способы обзора за счёт перемещения направленного луча антенны РЛС:

• круговой;
• секторный;
• обзор по винтовой линии;
• конический;
• по спирали;
• «V» обзор;
• линейный (самолёты ДРЛО типа Ан-71 и А-50 (Россия) или американские с системой Авакс).

В соответствии с видом излучения РЛС делятся на:

• РЛС непрерывного излучения;
• Импульсные РЛС.

См. также

Двигатель — агрегат, приводящий автомобиль в движение

Операторы

История

Доступность недорогих микропроцессоров и развитие передовых компьютерных технологий в течение 1970-х и 1980-х годов сделали возможным применение компьютерных технологий для улучшения коммерческих морских радарных систем. Производители радаров использовали эту технологию для создания средств автоматической радиолокационной прокладки. ARPA — это компьютерные системы обработки радиолокационных данных, которые генерируют прогнозные векторы и другую информацию о движении судов.

Международная морская организация (ИМО) установила определенные стандарты , вносящие изменения в Международную конвенцию по охране человеческой жизни на море требований в отношении переноса соответствующих автоматизированных радиолокационных черчения средств. Основная функция ARPA может быть резюмирована в заявлении, содержащемся в Стандартах производительности IMO. В нем говорится о требовании ARPA: «улучшить стандарт предотвращения столкновений на море: уменьшить рабочую нагрузку на наблюдателей, позволив им автоматически получать информацию, чтобы они могли работать с несколькими целями так же хорошо, как если бы они вручную наносили на карту одну цель» . Как мы видим из этого заявления, основными преимуществами ARPA являются снижение нагрузки на персонал моста и более полная и быстрая информация по выбранным целям.

Типичная функция ARPA дает представление о текущей ситуации и использует компьютерные технологии для прогнозирования будущих ситуаций. ARPA оценивает риск столкновения и позволяет оператору видеть предлагаемые маневры на собственном судне.

Хотя на рынке доступно множество различных моделей ARPA, обычно предоставляются следующие функции:

1. Представление радара истинного или относительного движения.
2. Автоматическое обнаружение целей плюс ручное обнаружение.
3. Цифровое считывание обнаруженных целей, которое обеспечивает курс, скорость, дальность, пеленг, ближайшую точку сближения (CPA и время до CPA (TCPA).
4. Возможность отображать информацию об оценке столкновения непосредственно на индикаторе планового положения (PPI) с использованием векторов (истинных или относительных) или графического отображения прогнозируемой зоны опасности (PAD).
5. Возможность выполнять пробные маневры, включая изменение курса, изменение скорости и комбинированное изменение курса / скорости.
6. Автоматическая стабилизация грунта для навигационных целей. ARPA обрабатывает радиолокационную информацию намного быстрее, чем обычный радар, но все же имеет те же ограничения. Данные ARPA настолько точны, насколько точны данные, поступающие из таких входов, как гироскоп и журнал скорости.

ЗиС-150: история создания – начало

История «полтораста» началась еще в 1937 году, когда под руководством Е.И. Важинского появился проект автомобиля ЗиС-15 – нового грузовика, которым планировалось уже тогда заменить устаревающий ЗиС-5.

ЗиС-15 был гораздо мощнее своего предшественника. Грузоподъемность машины составляла 5 тонн, кабина стала трехместной и приобрела более совершенные, для своего времени, обтекаемые формы. Но к 1939 году, уже без Важинского, который был репрессирован в 1938-ом, автомобиль получил ряд доработок. В новом варианте КПП стала пятиступенчатой, на 1 тонну снижена грузоподъемность, а также внесены изменения во внешний облик машины. В таком виде, в 1940 году, грузовик представили на выставке народного хозяйства (позже переименованным в ВДНХ) в Москве, после которой автомобиль начали готовить к массовому производству. Причем ЗиС-15 должен был стать базовой моделью еще для целого ряда машин: трехтонника ЗиС-23, внедорожника ЗиС-24, двух газогенераторных – ЗиС-25 и ЗиС-28, седельного тягача ЗиС-26, а также автобуса с вагонной компоновкой ЗиС-17. Но планам не суждено было осуществиться – пришел 1941 год, а вместе с ним война. Работа над новой машиной остановилась.

Основные методы радиолокации

РЛС непрерывного излучения

Используются в основном для определения радиальной скорости движущегося объекта (использует эффект Доплера). Достоинством РЛС такого типа является дешевизна и простота использования, однако в таких РЛС сильно затруднено измерение расстояния до объекта.

Пример: простейший радар для определения скорости автомобиля.

Импульсный метод радиолокации

При импульсном методе радиолокации передатчики генерируют колебания в виде кратковременных импульсов, за которыми следуют сравнительно длительные паузы. Причём длительность паузы выбирается исходя из дальности действия РЛС D_max.

T>2Dmaxc{\displaystyle T>{2D_{max} \over c}}

Сущность метода состоит в следующем:

Передающее устройство РЛС излучает энергию не непрерывно, а кратковременно, строго периодически повторяющимися импульсами, в паузах между которыми происходит приём отражённых импульсов приёмным устройством той же РЛС.
Таким образом, импульсная работа РЛС даёт возможность разделить во времени мощный зондирующий импульс, излучаемый передатчиком и значительно менее мощный эхо-сигнал.
Измерение дальности до цели сводится к измерению отрезка времени между моментом излучения импульса и моментом приёма, то есть временем движения импульса до цели и обратно.

Российский внедорожник ГАЗ-3106

Основные методы радиолокации

РЛС непрерывного излучения

Используются в основном для определения радиальной скорости движущегося объекта (использует эффект Доплера). Достоинством РЛС такого типа является дешевизна и простота использования, однако в таких РЛС сильно затруднено измерение расстояния до объекта.

Пример: простейший радар для определения скорости автомобиля.

Импульсный метод радиолокации

При импульсном методе радиолокации передатчики генерируют колебания в виде кратковременных импульсов, за которыми следуют сравнительно длительные паузы. Причём длительность паузы выбирается исходя из дальности действия РЛС D_max.

T>2Dmaxc{\displaystyle T>{2D_{max} \over c}}

Сущность метода состоит в следующем:

Передающее устройство РЛС излучает энергию не непрерывно, а кратковременно, строго периодически повторяющимися импульсами, в паузах между которыми происходит приём отражённых импульсов приёмным устройством той же РЛС.
Таким образом, импульсная работа РЛС даёт возможность разделить во времени мощный зондирующий импульс, излучаемый передатчиком и значительно менее мощный эхо-сигнал.
Измерение дальности до цели сводится к измерению отрезка времени между моментом излучения импульса и моментом приёма, то есть временем движения импульса до цели и обратно.

ТТХ

Дальность действия РЛС

Основная статья: Основное уравнение радиолокации

Максимальная дальность действия РЛС зависит от ряда параметров и характеристик как антенной системы станции, мощности излучаемого сигнала, и чувствительности приёмника системы. В общем случае без учёта потерь мощности в атмосфере, помех и шумов дальность действия системы можно определить следующим образом:

Dmax=PnDaSaσ(4π)2Pn.min4{\displaystyle D_{max}={\sqrt{\frac {P_{n}D_{a}S_{a}\sigma }{\left(4\pi \right)^{2}P_{n.min}}}}},

где:

Pn{\displaystyle \;P_{n}} — мощность генератора;

Da{\displaystyle \;D_{a}} — коэффициент направленного действия антенны;

Sa{\displaystyle \;S_{a}} — эффективная площадь антенны;

σ{\displaystyle \;\sigma } — эффективная площадь рассеяния цели;

Pn.min{\displaystyle \;P_{n.min}} — минимальная чувствительность приёмника.

При наличии шумов и помех дальность действия РЛС уменьшается.

Работа нескольких РЛС в одном частотном диапазоне

На загруженных участках, где одновременно используются многочисленные РЛС (например, морские порты) вероятны совпадения частотных диапазонов. Это приводит к приему РЛС сигнала другой РЛС. В результате на экране появляются дополнительные точки, бросающиеся в глаза из-за своей геометрической правильности. Эффект может быть убран переходом на другую рабочую частоту.

Мнимое изображение

При отражении радиосигнала от массивного объекта возможно дальнейшее распространение к меньшим объектам с последующим отражением и попаданием в РЛС. Таким образом, путь, который прошел сигнал становится больше и на экране появляется мнимое изображение объекта, который на самом деле находится в другом месте

Такой эффект должен приниматься во внимание при нахождении вблизи крупных отражающих объектов, таких как мосты, гидротехнические сооружения и крупные суда

Многократное отражение

При размещении РЛС на большом судне возможен эффект многократного отражения сигнала. Сигнал РЛС отражается от близкого объекта, частично попадает обратно в РЛС, а частично отражается от корпуса суда. Таких отражений может быть много, амплитуда при каждом отражении уменьшается и сигнал будет восприниматься до тех пор, пока не будет достигнута пороговая чувствительность приемника. На экране радара будут видны несколько уменьшающихся с каждым разом объектов. Расстояние между ними пропорционально расстоянию от РЛС до объекта.

Атмосферные потери особенно велики в сантиметровом и миллиметровом диапазонах и вызываются дождем, снегом и туманом, а в миллиметровом диапазоне также кислородом и парами воды. Наличие атмосферы приводит к искривлению траектории распространения радиоволн (явление рефракции). Характер рефракции зависит от изменения коэффициента преломления атмосферы при изменении высоты. Из-за этого траектория распространения радиоволн искривляется в сторону поверхности земли.

ВЫВОДЫ

Дальность действия РЛС тем больше, чем больше мощность излучения Р_и, коэффициент усиления G и эффективная площадь антенны S_a, эффективная отражающая поверхность цели σ и чем меньше абсолютная величина чувствительности приемника Р_пр.min.

Наибольший эффект для увеличения Д_maxдает увеличение геометрических размеров антенны G и S_a, где для увеличения Д_max в два раза достаточно увеличить площадь антенны в 4 раза. Но геометрические размеры ограничиваются конструктивными особенностями антенных устройств. Наименьший эффект для увеличения Д_maxдает увеличение Р_и ,σ, Р_пр.min , так как для увеличения Д_max в два раза их надо увеличивать в 16 раз.