Теоретические основы локации

Движение волны, представляющее собой колебательный процесс рас­пространения возмущения в некоторой среде, происходит с конечной скоро­стью с и описывается волновым уравнением вида:

,

где u — амплитуда возмущения; х, у, z — ортогональные оси координат.

В волновой теории наиболее известным является частотное уравнение:

Механизм распространения волн в среде связан с явлениями отражения, дифракции, рефракции (искривление луча вследствие преломления), погло­щения, рассеяния и различен для разных длин волн.

Под затуханием будем понимать некоторую интегральную характери­стику, которая связана с потерей энергии колебаний в среде, приводящей к ослаблению амплитуды сигнала.

Теоретиче­ски затухание длится бесконечно долго, однако на практике колебательный процесс считают закончившимся, если его амплитуда составляет 1% от на­чальной, т. е. =0,01, или х = 4,6/ζ.

Зная коэффициент затухания, можно определить глубину проникновения электромагнитных волн в среду. Так, для морской воды коэффициент затухания

ζ.= —, где μ,ρ — соответственно магнитная проницаемость и удельное электросопротивление морской воды; — магнитная постоян­ная. Глубина проникновения δ, при которой амплитуда сигнала уменьшает­ся в с раз, определяется выражением δ= 1/е.

В инженерных расчетах для определения затухания сигнала также ис­пользуют интегральный параметр, называемый коэффициентом ослабления

,

где Р пр, Ризл — мощность сигнала на входе приемника и на выходе излу­чателя соответственно.

Ослабление сигнала зависит от расстояния между приемником и излу­чателем (или объектом) и свойств среды.

Эффективность ЛС в значительной степени определяется надежностью локации (точностью обнаружения сигнала, помехоустойчивостью связи и др.) и дальностью ее распространения. Поэтому при посылке информаци­онных сигналов используют направленные модулированные излучения.

Направленность излучателя (приемника) ЛС — это свойство, заклю­чающееся в наличии некоторой пространственнойизбирательности, т. е. способности излучать (принимать) волны в одних направленияхв большей степени, чем в других.

Направленность излучателя (приемника) ЛС описывается двумя пара­метрами:

· характеристикой направленности

· коэффициентом концентрации.

Характеристикой направленности преобразователя называется выраже­ние вида

D(r) = P(r)/Р(r₀),

где Р(r), Р(r₀)— мощности фиксируемых на одинаковом расстоянии от центра преобразователя сигналов в направлениях, характеризуемых радиус-векторами r и r_о соответственно. Обычно радиус-вектор го выбирают таким, чтобы его направление совпадало с направлением максимума излучения или максимума чувствительности.

Диаграмма направленности в полярной (а) и в декартовой (б) сис­темах координат (ОА — направление главного максимума, 60707 — угловая ширина главного максимума по уровню 0,707)

Диаграмма направленности характеризуется: главными и добавочными максимумами (лепестками); угловой шириной главного максимума; отно­шениями амплитуд добавочных максимумов к главному.