Фундаментальные основы радиолокатора, принцип работы, структурная схема РЛС, временная диаграмма РЛС.

Тема № 3 (2 часа)

Антенные устройства РЛС.. Радиолокационные антенны предназначены для излучения электромагнитной энергии, подводимой от передатчика РЛС, и приема отраженных или ответных сигналов для последующей передачи на вход приемника. Радиолокационные антенны являются направленными и вращающимися. К радиолокационным антеннам этого типа РЛС предъявляются следующие требования:

возможность обзора по азимуту в пределах 360^о;

высокая направленность действия и обеспечение заданной формы диаграммы направленности в горизонтальной и вертикальной плоскостях;

широкая полоса пропускания частот;

минимальная интенсивность боковых лепестков;

достаточная механическая прочность и жесткость в сочетании с минимальной массой, размерами и парусностью.

Круговой обзор по азимуту необходим для непрерывного наблюдения за окружающей судно обстановкой в радиусе действия РЛС. Высокая направленность антенны дает возможность определения направления на обнаруженный объект, увеличивает разрешающую способность РЛС по азимуту, повышает точность измерения направлений, а также плотность мощности, облучающей объект, и увеличивает отношение сигнал/шум при приеме отраженных сигналов, отчего увеличивается дальность радиолокационного наблюдения. Судовые радиолокационные антенны бывают рупорные, рупорно – щелевые, зеркальные и линзовые.

Наиболее широкое применение на флоте нашли рупорно – щелевые антенны. Принцип действия щелевой антенны заключается в следующем. Если на проводящей плоскости прорезать узкую щель длиной λ/2 и к ее середине подвести питание от генератора соответствующей частоты, то щель будет излучать электромагнитную энергию аналогично полуволновому вибратору. Различие состоит только в том, что у щелевой антенне магнитная составляющая будет продольной(вдоль щели), а электрическая – поперечной. Поэтому щелевая антенна излучает горизонтально поляризованное поле. На основании свойства взаимности антенн передающая щелевая антенна является одновременно и приемной антенной. В реальных условиях щель вырезается на стенке волновода. Питание щели осуществляется поверхностным током, текущим по внутренней стенке волновода. Излучение энергии происходит только в одну сторону, так как противоположная стенка выреза не имеет. Одиночная щель имеет диаграмму направленности в виде полусферы. Ширина щели выбирается исходя из излучаемой мощности и проводимости щели. Для получения узкой диаграммы направленности берут не одну щель, а несколько десятков щелей. Количество щелей рассчитывается по следующей формуле:

γ = 101/n, где γ - ширина диаграммы направленности в градусах, а n – количество щелей. Щели прорезаются под наклоном 70^о в разные стороны. Щели отделяются друг от друга перегородками, которые создают критичный волновод для вертикальной составляющей тока и не пропускают ее. Щели создают диаграмму направленности в горизонтальной плоскости, а в вертикальной плоскости диаграмма направленности создается рупором антенны, который закрывает волновод со щелями, тем самым герметизируя ее от внешней среды. Излучающую часть антенны необходимо содержать в чистоте и, если необходима покраска излучающей части, краска должна быть радиопрозрачной типа ПР- 1, находящейся в ЗИПе. Все ремонтные работы с антенной производятся с разрешения старпома и при выключенной РЛС. Для РЛС в настоящее время разрабатываются активные антенны на базе фазированных антенных решеток (ФАР). ФАР не нужны электромеханические двигатели, так как формирование и сканирование электронного луча в азимутальной плоскости происходит электронным способом.

В сантиметровом и миллиметровом диапазонах волн передача высокочастотной энергии (с целью исключения излучения в окружающее пространство) от передатчика в антенну осуществляется по волноводному тракту, состоящему из волноводов специальной конструкции. Волновод – это полая металлическая труба с прямоугольным или круглым сечением. Внутренняя поверхность волновода тщательно полируется и покрывается хорошо проводящим металлом. Обычно внутренние стенки серебрят. Недостаток волновода – невозможность передавать электромагнитную энергию на длине волны большей, чем критическая длина волны. Критическая длина волны зависит от сечения волновода, а так как РЛС работает на фиксированной длине волны, с учетом которой выбираются внутренние раз-меры волновода. В волноводах происходит затухание (потери) электромагнитной энергии, поэтому нежелательно увеличивать длину волноводного тракта. Поэтому важной является задача уменьшения длины волноводного тракта, что можно достичь при размещении приемо-передатчика в непосредственной близости от антенны РЛС. Волновод необходимо защитить от механических и климатических воздействий.

Антенные переключатели.

В судовых РЛС с импульсным излучением для передачи и приема сигналов применяется одна та же антенна, поэтому в волноводном тракте на выходе передатчика и на входе приемника устанавливаются антенные переключатели. К антенным переключателям предъявляются следующие требования: во время излучения импульсов вход приемника должен быть закрыт; во все остальное время приемник должен быть открыт для приема отраженных от целей сигналов, а выход передатчика закрыт, чтобы избежать потери мощности на добавочной нагрузке. Антенные переключатели должны быть быстродействующими, со временем срабатывания не более 0,01мкс. Разработаны и широко применяются в РЛС несколько типов антенных переключателей, отличающихся по своим техническим характеристикам. В последнее время широкое распространение получили антенные переключатели на основе ферритовых циркуляторов с диодными ограничителями.

Р

ФЦ

НО

АТ

Магнетрон к приемнику АТ - аттенюатор НО –направленный ответвитель3

ФЦ – ферритовый циркулятор Р – разрядник

Тема № 4 (4 час.)

Передающие устройства РЛС.

Выбор шкалы дальности и длительности импульса

Магнетрон

Модулятор формирования импульсов

Генератор периода повторения импульсов

Структурная схема передатчика проста, она приведена на рисунке. Передающее устройство РЛС генерирует периодическую последовательность мощных зондирующих импульсов. Роль генератора импульсов выполняет магнетрон. Прямоугольная форма импульсов обеспечивается с помощью модулятора, с выхода которого на катод магнетрона подаются модулирующие видеоимпульсы. На один вход модулятора подаются импульсы запуска, на второй вход модулятора поступают импульсы с выхода формирователя длительности импульсов.

 

 

К антенному

Переключат.

Выбранная длительность

Выбранная шкала импульса

дальности

 

 

Формирователь длительности импульсов в зависимости от выбранной шкалы дальности формирует периодическую последовательность импульсов различной длительности и с разной частотой следования или повторения.

 

 

Импульсные модуляторы.

Импульсные модуляторы предназначены для формирования видеоимпульсов высокого напряжения, которые подаются на катод магнетрона для выработки радиоимпульсов СВЧ заданной длительности, формы и частоты следования. Разработаны различные схемы модуляторов, обеспечивающих получение модулирующих импульсов заданной формы, длительности, частоты следования и амплитуды. Модуляторы бывают двух типов ламповые и магнитные. В современных судовых РЛС модуляторы способны формировать импульсы длительностью 0,05 – 1,0 мкс. С частотой следования 400 – 1300Гц. и импульсной мощностью 1,5 – 80кВт.

 

Тема № 5

Приемные устройства РЛС.

Приемное устройство РЛС усиливает принятые от целей отраженные сигналы, преобразует их в видеоимпульсы, которые после преобразования в цифровой код поступают в устройство первичной обработки компьютерного индикатора. Упрощенная структурная схема приемного устройства показана на рисунке. С выхода антенного переключателя отраженные от целей зондирующие радиоимпульсы поступают на смеситель, на второй вход которого подается

Местный гетеродин

АЦП и Сигнальный процессор

Многокаскадный видеоусилитель

Детектор

Многокаскадный УПЧ

Смеситель

Антенный переключатель

опорная частота от СВЧ – гетеродина. Радиосигналы, несущая частота которых преобразуется в промежуточную частоту 60 МГц, поступают на многокаскадный усилитель промежуточной частоты (УПЧ), а затем на вход амплитудного детектора.

 

 

От передатчика Регулировка усиления Ручная регулировка регулировка видеосигнала ослабления помех от моря

 

Ручная подстройка

частоты

к САРП

Видеосигнал

На выходе детектора видеоимпульсы усиливаются с помощью многокаскадного усилителя и после преобразования в цифровой код подаются на сигнальный процессор первичной обработки. Из-за низкой стабильности частоты магнетрона передатчика несущие частоты РЛС могут отличаться от номинала (9410 или 3053МГц) на ± 30МГц. Поэтому в РЛС предусматривается ручная и автоматическая подстройка частоты СВЧ – гетеродина. Для борьбы с помехами от моря в РЛС имеется ручная регулировка коэффициента усиления УПЧ и видео усилителя

Гетеродины.

В качестве гетеродинов в РЛС используются генераторы непрерывных колебаний СВЧ. Стабильность частоты такая же, как и у магнетронов 10^-4. Наиболее распространенными типами гетеродинов являются отражательные клистроны, полупроводниковые гетеродины. Основными преимуществами клистронов является возможность работы в широком диапазоне частот на сантиметровых и миллиметровых волнах; возможность автоматического управления частотой гетеродина; небольшие размеры и масса. К недостаткам следует отнести использование для питания клистрона высокостабильного источника питания. Полупроводниковый гетеродин содержит активный полупроводниковый элемент, колебательную систему – резонатор. В качестве активных элементов применяется полупроводниковые лавинно-пролетные диоды (ЛПД) и диоды с объемным эффектом (ДОЭ), получившие название диодов Ганна. По сравнению с клистронами они более экономичны, обладают большим сроком службы, меньшими габаритами и массой. Диод Ганна содержит тонкую пластину арсенида галлия размером 0,1× 0,15мм, на обе поверхности которой нанесены металлические контакты. Электрод, на который подается положительное напряжение, называется анодом, а второй электрод – катодом. Процесс преобразования постоянного тока в энергию колебаний СВЧ в диодах Ганна, в отличие от диодов с p-n переходом, происходит во всем объеме полупроводника. Когда приложенное к полупроводнику постоянное напряжение окажется больше предельного, между контактами в узком слое полупроводника образуется очень сильное электрическое поле и у катода создается дипольный объемный заряд, называемый электрическим доменом. Домен с определенной скоростью перемещается от катода к аноду и, достигнув анода исчезает. Частота появления и исчезновения домена зависит от толщины пластины. В момент появления и исчезновения домена ток в цепи диода резко изменяется, т. е. имеет импульсный характер. Первая гармоника импульсного тока возбуждает высокочастотные колебания в объемном резонаторе.

СВЧ – смесители.

В сантиметровом диапазоне волн в качества смесителей используются кристаллические детекторы (диоды) с нелинейной вольтамперной характеристикой. Конструктивно смесительный диод расположен в смесительной камере, которая выполнена в виде отрезка волновода. Принимаемые импульсные сигналы из антенны поступают через разрядник защиты приемника в смесительную камеру и воздействуют на диод. В эту же камеру поступают колебания гетеродина. Частота гетеродина выбирается выше частоты сигнала на величину промежуточной частоты (60 МГц) приемника. В результате смешения этих двух частот образуются на выходе диода импульсные сигналы промежуточной частоты, которые по коаксиальному кабелю поступают на вход УПЧ.

Детектор и видео усилитель.

Детектор приемника преобразует радиоимпульсы промежуточной частоты в видеоимпульсы. Видео усилители предназначены для усиления импульсов на выходе детектора до величины долей вольта, необходимой для работы бинарных или многоуровневых преобразователей напряжение – код. Видео усилители должны усиливать без искажений импульсы, длительность которых лежит в пределах,05 – 1,2 мкс. Для этих целей используются большие интегральные схемы (СБИС), обеспечивающие усиление и дальнейшую цифровую обработку сигналов. Сигналы с видео усилителя после преобразования в цифровой код поступают в устройство памяти для создания синтезированного изображения на экране ИКО. Те же сигналы в аналоговом виде могут поступать на ЭЛТ для формирования радиолокационного изображения в реальном времени. Если УПЧ имеет логарифмическую характеристику, то ручная регулировка усиления для борьбы с помехами от моря производится в видео усилителе, а не в УПЧ. Для борьбы с помехами от дождя и снега применяется дифференциатор.

Тема № 6. (6 час.)

Тема № 7 (2 час.)

Подавление помех от моря (A/C SEA)

Плотность этих помех может быть настолько велика, что эхосигналы от малоразмерных целей (буи, вехи, малые суда, катера, шлюпки и т. д.) могут быть подавлены и своевременно не обнаружены. Поэтому во всех РЛС имеется схема подавления помех. Как правило, эхосигналы от моря появляются на экране в виде маленьких хаотически светящихся точек, которые появляются и исчезают в различных местах экрана. Эхо - сигналы от целей, находящихся в зоне помех, всегда наблюдаются в одном и том же месте. Именно эта неустойчивость эхо - сигналов от моря и постоянство эхо - сигналов от целей позволяет выделить отметку от целей на фоне помех. При большой глубине подавления помех от моря может оказаться, что и полезные сигналы будут подавлены и своевременно не обнаружены на экране индикатора, так как усиление этих сигналов будет значительно уменьшено. С другой стороны, при недостаточной глубине подавления полезные сигналы от целей будут забиты помехами и также не обнаружены. Поэтому правильный выбор необходимой глубины подавления имеет большое практическое значение. Регулирование должно быть проведено таким образом, чтобы эхо - сигналы от моря были ослаблены до такой степени (но видны на экране), которая бы позволила наблюдать их отметки в виде еле заметных хаотически появляющихся и исчезающих небольших пятен. Данное регулирование может быть использовано и в том случае, когда необходимо подавить эхосигналы от местных предметов, окружающих судно с целью очистки экрана от мешающих второстепенных целей. A/C AUTO – режим автоматического подавления помех от моря. Перед его использованием необходима первоначальная настройка с помощью ручки УСИЛЕНИЕ(GAIN). Этот режим работает эффективно как в открытом море, так и в закрытых от большого волнения районах. Однако надо иметь ввиду, что при режима A/C AUTO могут быть подавлены слабые эхосигналы реальных целей.

 

Корреляция видеосигнала.

Этот вид регулировки используется для уменьшения несинхронных помех от других РЛС (Correlation IR) и снижения уровня помех (Correlation SC/SC). Корреляция IR – только подавление несинхронных помех от работы соседних РЛС, работающих в том же диапазоне частот. При этом на экране РЛС наблюдается некоторое количество ярких в форме гвоздя заостренных линий, расположенных беспорядочно или в форме искривленных спицеподобных точечных линий, простирающихся от центра экрана к его наружной кромке. Корреляция SC/SC или осреднение эхо-сигнала уменьшает случайные эхо-сигналы и сохраняет те сигналы, которые присутствуют на двух последовательных оборотах антенны. С другой стороны, непостоянные эхо-сигналы, к которым относятся морские шумы-помехи, появляются на экране РЛС в случайных местах усредняются в результате чего их яркость уменьшается и они становятся легко отличимыми от реальных целей. Необходимо помнить, что настройку по осреднению эхо-сигнала нельзя использовать при сильной килевой и бортовой качке, так как это может привести к потере цели или невозможности ее обнаружения.

Настройка (TUNE)

Настройка приемника, как правило, делается автоматически с помощью блока АПЧ, но в некоторых случаях, например при выходе из строя блока АПЧ, настройку приемника на частоту магнетрона можно производить вручную с помощью потенциометра «TUNE «. Вращая настройку добиваются возможно большего количества целей на экране и их яркости. На практике обычно останавливают антенну в направлении берега или целей и по количеству целей и яркости делают настройку. Современные РЛС имеют индикаторы настройки, лучшему положению настройки соответствует засветка длины линии индикатора порядка 75 – 80%.

 

Тема № 8 (6 час.)

Режимы движения.

Относительное движение (RELATIV E MOTION – RM). В этом режиме все цели перемещаются по экрану относительно нашего судна, которое принимается как неподвижное и находится в центре развертки. След, который оставляет за собой цель, называется линией относительного движения или, как принято в российской практике – ЛОД. В документах ИМО используется термин «относительный курс» (Relative course), который определяется, как угол между направлением на север и направлением перемещения цели относительно нашего судна. Маневрирование нашего судна или судна- цели вызывает изменение направления ЛОД а. Существует одно единственное судно-цель, у которого ЛОД отсутствует – это судно сателлит (попутчик), т. е. судно, имеющее такой же курс и скорость, как и наше судно. Скорость, с которой цель перемещается по экрану относительно нашего судна, называется относительной скоростью. Она является геометрической суммой скорости нашего судна и скорости судна-цели. Относительное движение является очень удобным для оценки ситуации сближения судов и обычно используется при плавании в открытом море. Истинное движение (TRUE MOTION – TM). В этом режиме на экране монитора наблюдается истинное перемещение, как нашего судна, так и всех судов-целей. Работа в этом режиме возможна только тогда, когда на РЛС поступает сигнал от курсоуказателя (ГК,МК) и лага. Он может быть представлен в двух видах: центр развертки перемещается по экрану в направлении курсовой отметки и со скоростью нашего судна. При включении этого вида показа ТМ центр развертки (местоположение нашего судна) смещается в сторону, противоположную направлению нашего движения (примерно на 70% величины радиуса развертки) и начинает перемещаться по экрану, проходя через центр развертки. достигнув точки, отстоящей на расстоянии около 30% от края развертки, центр развертки возвращается в исходную точку. Такой вид отображения ТМ имеет существенный недостаток, который заключается в том, что по мере перемещения центра развертки уменьшается дальность обзора по курсу судна. Этот недостаток можно легко исправить, переместив центр развертки вручную в нужное положение. Центр развертки (местоположение нашего судна) н аходится в фиксированном положении (Fixed center). Все цели, находящиеся неподвижно относительно воды, а также массив суши перемещаются по экрану монитора в направлении противоположном нашему движению и с нашей скоростью, т. е. все перечисленные объекты как бы «наезжают» на центр развертки, который продолжает находиться в фиксированном положении. Режим истинного движения лучше всего использовать при плавании судна по каналам и фарватерам. В таких районах приоритетной задачей является навигационное обеспечение безопасности плавания судна. Опасность столкновения с другими судами значительно снижается, как в силу упорядоченного характера движения судов, так и возможности его регулирования. На экране РЛС мы будем наблюдать, как бы с высоты птичьего полета местоположение нашего судна (центр развертки), плавучую навигационную обстановку, другие ориентиры фарватера, а также другие суда в их истинном перемещении по нему.

Режимы ориентации изображения на экране РЛС.

Режим ориентации по курсу (HEAD - UP) – изображение стабилизировано относительно диаметральной плоскости (ДП) судна, сигнал курсоуказателя (ГК) на РЛС не поступает, т. е. азимутальная стабилизация отсутствует. Отметка курса при этом всегда указывает на ноль азимутальной шкалы. При определении направлений возможно считывание только курсовых углов. При изменении судном курса отметка курса не меняет своего положения, всегда указывая на ноль азимутальной шкалы, но при этом происходит «смазывание» эхо-сигналов как надводных целей, так и массива берега. Пеленги в данном режиме надо рассчитывать. Режим ориентации по норду (NORTH – UP) – изображение стабилизировано относительно направления на север. Он возможен только при поступлении в РЛС сигнала от курсоуказателя (ГК, МК). Норд всегда находится в верхней кромке азимутальной шкалы и расположен на ее ноле. Курс судна и направления (пеленги) считываются с азимутальной шкалы. Однако, курс судна может считываться по отметке курса с азимутальной шкалы только тогда, когда она проходит через центр развертки. Во всех остальных случаях, а это бывает при смещении центра развертки, курс судна указывается на азимутальной шкале специальным значком. Режим NORTH – UP удобно использовать при плавании судна в открытом море. Участок местности в пределах используемой шкалы наблюдения РЛС в точности отображает соответствующий участок на морской карте, что позволяет лучше ориентироваться при решении навигационных задач. Кроме того, при изменении курса судном - меняет свое положение отметка курса, но не происходит «смазывания» берегового массива и других отметок целей. В этом режиме курсовые углы надо рассчитывать. Режим ориентации курс стабилизированный (СOURSE- UP) – изображение азимутально стабилизировано относительно диаметральной плоскости судна. Отметка курса отображается также, как и при отсутствии азимутальной стабилизации (она начинается в центре развертки и упирается в точку, где ранее был «ноль» азимутальной шкалы, т. е. курс – вверху), но вместо «нуля» на азимутальной шкале указывается курс собственного судна в момент включения ориентации. При изменении курса отметка курса отклоняется от верхнего положения, однако «смазывания» изображения не происходит. После того, как судно легло на новый курс, необходимо сделать переустановку ориентации, нажав копку COURSE – UP или какую-либо другую установочную кнопку. При этом отметка курса возвращается в исходное самое верхнее положение, а картинка обновляется в соответствии с новой линией курса. Линия курса собственного судна стабилизирована таким образом, чтобы при рыскании судна направления на цели не изменяются. Этот режим можно использовать как в относительном, так и в истинном движении. Наиболее эффективно использование режима при плавании судна на каналах и в узкостях.

 

 

Обнаружение айсбергов.

Айсберг- это обломок льда, выступающий над уровнем моря более чем на 5м. В северной Атлантике, у восточного побережья Гренландии, крупные айсберги имеют в поперечнике 200м. и возвышаются над уровнем моря до 25м. Крупные айсберги обнаруживаются на больших расстояниях, если они повернуты благоприятным ракурсом (облучаются близко к нормали к их склонам). Лучше всего обнаруживаются айсберги с отвесными склонами. Косвенным признаком присутствия таких объектов служат теневые сектора за ними, особенно хорошо видимые на фоне засветки от волнения моря или льдин. Типичные айсберги Северной Атлантики имею склоны порядка 30 ^о и обнаруживаются на расстояниях около 8 -10 миль. Дальность обнаружения обломков айсбергов с малой высотой падает и находится в пределах 10-30% от радиогоризонта. Необходимо помнить, что при обнаружении айсбергов с одинаковыми геометрическими размерами, но с разных направлений наблюдается разброс по дистанции до 5 раз. Таким образом, безопасность мореплавания при наличии айсбергов даже при работающих РЛС на судне нельзя гарантировать.

Теневые сектора.

Антенна РЛС должна быть установлена таким образом, чтобы на всех азимутах при вращении антенны на пути распространения зондирующих сигналов не было препятствий. Учитывая наличие на судне нескольких мачт, дымовых труб и т. д.,при работе РЛС возникают слепые сектора, прием отраженных сигналов в которых невозможен, и теневые сектора, в которых мощности отраженных от целей сигналов уменьшаются в несколько раз. За счет дифракции (эффект огибания препятствий) слепые и теневые сектора для S- радаров уже, так как длина волны больше. Наличие слепых и теневых секторов нельзя не учитывать при практической работе РЛС. Теневые сектора необходимо определить и составить диаграмму. Определение слепых и теневых секторов необходимо определять в море (не рекомендуется в порту из-за наличия многих посторонних объектов). Определение производится путем пеленгования темных секторов на взволнованной поверхности моря или по бую, а также с помощью шлюпки, обходящей судно. При плавании судна теневые сектора надо просматривать путем отворота судна на теневой угол.

Ложные цели на экране РЛС.

При ряде условий при работе РЛС на шкалах малой дальности, когда особенно важно знать реальное положение и маневры целей, на экране РЛС появляется одна или несколько ложных целей. Эти цели ничем не отличаются от реальных целей. Поэтому важно знать типичные случаи, когда на экране РЛС появляются ложные цели. Побочные ложные цели из-за переотражений зондирующих сигналов от препятствий, находящихся на борту судна. Такими препятствиями могут быть мачты, труба, контейнеры на борту судна и другие. Эти препятствия могут служить источниками появления побочных ложных целей Ложные цели появляются на шкалах малой дальности, если недалеко от судна расположена реальная цель. Сигнал, отразившись от реальной цели возвращается тем же путем, создавая на экране отметку. Часть электромагнитной энергии, излучаемая антенной, когда она повернется в сторону трубы (фок-мачты) отражается от нее и распространяется в сторону реальной цели. Отразившись от цели сигнал возвращается тем же путем, создавая ложную цель (цель- труба- антенна) в направлении трубы. П обочные ложные цели из-за переотражений зондирующих сигналов от препятствий, находящихся вне судна. Препятствия, находящиеся вне судна, также могут создавать ложные цели. Например, железный пакгауз, находящийся на берегу, формирует ложную цель за пакгаузом, причем ложная цель располагается на большем удалении, чем реальная цель-судно. Другой пример, судно идет по каналу и впереди судна расположен железный мост через канал. Зондирующий сигнал РЛС отражается от моста, затем от судна, затем снова от моста и формирует на экране РЛС побочную ложную цель по другую сторону от моста на таком же расстоянии, на котором находится судно от моста. Нужно заранее знать, что такой случай возможен, чтобы ложную цель не принять за реальную. Ложные цели, вызываемые боковыми лепестками диаграммы направленности антенны. В этом случае зондирующий сигнал отражается от реальной цели на истинном азимуте в направлении главного лепестка диаграммы направленности антенны и на ложных азимутах в направлениях боковых лепестков антенны. Реальная и ложные цели отображаются на одинаковом расстоянии от собственного судна, но на разных пеленгах. Множественные ложные цели могут возникать, когда целью является большое близко проходящее судно. Возможен и другой случай, когда небольшое судно, находящееся на близком расстоянии, на экране РЛС фиксируется как огромный объект, протяженный по азимуту. Из-за боковых лепестков главный луч антенны расширяется в несколько раз, разрешающая способность по азимуту падает во столько же раз.

Тема № 9 (1 час)

Тема № 10 (6 час.)

Работа с АИС – целями.

АИС – цели показываются на экране ИКО в режиме Overlay совместно с радиолокационными целями для повышения безопасности плавания при решении САРП задачи предотвращения столкновения судов. Интервалы передачи сообщений зависят от скорости движения судов и класса судовой аппаратуры АИС. Судовая аппаратура АИС класса А в зависимости от скорости судна передает сообщения с интервалами от 2 до 10 с, на стоянке интервал передачи -3 мин; Судовая аппаратура класса В при различной скорости судна передает сообщения с интервалом от 3 до 30 сек. На электронной карте в режиме истинного движения положение неактивированной (спящей) АИС – цели отображается в виде равнобедренного треугольника, вершина треугольника ориентирована в направлении истинного курса или в направлении движения, если данные истинного курса не содержатся в сообщении. Если АИС – цель активирована, то к вершине треугольника добавляются вектора истинного курса и направления движения. В режиме относительного движения для активированной АИС – цели вектор истинного курса отсутствует. А ИС – цель автоматически активируется, если входит в охранную зону. Если в течение конечного времени сообщение от АИС – цели не поступает, то эта цель считается потерянной, она отображается на экране ИКО в виде перечеркнутого треугольника. Для судовой аппаратуры АИС класса А это конечное время лежит в пределах от 30 до 41 сек. Для класса В от 50 до 380 сек. Если в сообщении АИС имеются данные о размерах цели и выбранная шкала дальности позволяет, то АИС – цель отображается на экране ИКО в форме судна с учетом его геометрических размеров. На экране ИКО отображаемая цель может быть трех видов; Радиолокационное отображение отметки цели в виде пятна. Отображение АИС – цели в виде треугольника. Ассоциированное отображение цели. Радиолокационное отображение цели в виде пятна осуществляется в тех случаях, когда на цели не установлена аппаратура АИС, или она не работает. Такими целями могут быть шлюпки, различные средства навигационного обеспечения, айсберги и т. п. Отображение АИС – цели в виде только треугольника может быть, когда по ряду причин радиолокационное отображение цели отсутствует (цель находится за мысом) такая цель невидима для РЛС, но она видна для АИС. В этом случае АИС – цель активируется с помощью маркера, определяется формуляр цели, цель представляется в виде треугольника с двумя векторами, САРП решает задачу расхождения. Ассоциированное отображение цели, когда на электронной карте в режиме Overlay примерно в одном и том же месте появляется отображение двух целей: в виде пятна и АИС – цель в виде треугольника. Оператор должен принять решение в пользу одной версии: две цели (РЛС- цель и АИС – цель) или одна цель, так как изображение двух целей есть следствие погрешностей отображения одной и той же цели двумя разными средствами: САРП И АИС. В этом случае оператор назначает критерий в пользу одной цели и, если разница между курсами относительно грунта менее 10⁰ и, если разница между дистанциями до целей менее 50м. Если эти условия выполняются, то цель ассоциированная (Associating AIS and ARPA Targets), т. е. цель одна. Оператор, как правило, приоритет отдает АИС и активирует эту цель. Активирование невозможно, если: отсутствуют данные о курсе и скорости собственного судна относительно грунта, отсутствуют данные о координатах собственного судна, отсутствуют данные о курсе и скорости АИС – цели относительно грунта. При отсутствии этих данных невозможно решить задачу расхождения с АИС – целью. Если АИС – цель не активируется, то САРП решает задачу расхождения судов по радиолокационным отметкам сопровождаемой цели.

Ограничения САРП.

В результате многолетней эксплуатации САРП в различных типах РЛС выявлены следующие характерные особенности работы САРП. 1. Задержка по времени в выдаче информации о параметрах движения целей взятых под автосопровождение. Если мы и/или цель выполнили маневр, то задержка составляет; 1 минута при устойчивом сопровождении для получения данных о тенденции относительного перемещения цели с погрешностью (с вероятностью 95%) максимальная погрешность составляет: относительный курс К_о = 15^о, относительная скорость V_o = 2,8 узла, D_кр = 2,0 мили. 3 минуты устойчивого сопровождения (с вероятностью 95%) максимальная погрешность составляет: относительный курс К_о = 4,6^о, относительная скорость V₀ =0,9 узла, ИК_ц= 7,4⁰, V_ц=1,2 узла, D_кр= 0,7 мили, Т_кр= 1 минута. 2. Скорость по лагу, т. е. относительно воды при движении передним или задним ходом должна вводиться в САРП, согласно требований Рез. ИМО А.823(19) п.3.11.2. Это необходимо для получения вектора цели (его ракурса) также относительно воды. Если в САРП вводится скорость относительно грунта (например, от СНС GPS или ГЛОНАСС), скорость течений будет являться составляющей скорости нашего судна, что вызовет ошибки в решении треугольника скоростей и чем меньше будет наша скорость, тем больше ошибка. 3. Две близко расположенные цели, наблюдаемые на экране раздельно, могут сопровождаться как одна цель или возможен обмен целями. Это происходит, когда две цели попадают в один строб. 4 .Влияние помех от моря и осадков создает сложность автоматического выделения полезных сигналов и приводит к неустойчивому автосопровождению целей. 5. Возможность автозахвата и сопровождения береговых отметок. В системах автосопровождения целей различных РЛС эхо-сигналы размером до 800 метров рассматриваются как цели, которые берутся под автосопровождение. Цель размером более 800 метров в направлении наблюдения или в направлении перпендикулярном ему, рассматривается как массив суши. Это ограничение проявляется, когда изображение береговой черты раздроблено. В то же время, точечные цели, расположенные вблизи сплошной береговой черты не будут захватываться из-за срабатывания программы запрета захвата. Цели, расположенные за эхо-сигналами мыса, имеющего вытянутую форму, полосы дождя, мола и т. д. воспринимаются как берег, а потому не берутся под автосопровождение. 6. В момент маневра цели информация о параметрах ее движения является недостоверной, а отображение маневра происходит с запаздыванием. Это связано с тем, что определение параметров движения цели возможно только при прямолинейном равномерном движении. 7. Сброс цели из-под автосопровождения при ее резком маневре. 8. Точность ЛОД (линии относительного движения) выше точности ЛИД (линии истинного движения). Это вызывается влиянием погрешностей гирокомпаса и лага сигналы которых используются при формировании истинного движения в РЛС.

9. Низкое усиление приемника РЛС приводит к тому, что некоторые цели могут быть не обнаружены на больших расстояниях. 10. Радиолокационные теневые сектора, создаваемые такими препятствиями, как дымовые трубы, мачты, колонки, грузовые краны и т. п. своего судна, а также береговые сооружения, объекты на море (суда, маяки и т. д.), когда они находятся на пути пучка лучей РЛС, отрицательно влияют на ее работу. Цели, которые находятся за этими препятствиями, могут быть не обнаружены или теряться из-под автосопровождения, а ложные эхо-сигналы в теневых секторах заставляют срабатывать систему захвата, брать их под сопровождение и отображать вектор. 11. Возможно неправильное деление целей на подвижные и неподвижные, За неподвижную цель может приниматься любая цель, вычисленная скорость которой менее 1,5 – 2 узла. 12. При переходе с большой шкалы