Данное издание задумывалось как учебное пособие для студентов старших курсов и аспирантов, обучающихся по дисциплинам, связанным с проектированием и анализом радиолокационных систем. Но, благодаря широкому охвату тем, подробному описанию математического аппарата и большому количеству функций и скриптов на языке MATLAB, данная книга будет полезна гораздо более широкому кругу читателей.
Книга включает в себя 18 глав, которые разбиты на пять частей:
I. «Основные принципы радиолокации»;
II. «Радиолокационные сигналы и их обработка»;
III. «Частные случаи радиолокации»;
IV. «Обнаружение целей в РЛС»;
V. «Специфичные темы радиолокации».
Часть I состоит из Глав 1 и 2. Глава 1 «Определения и терминология» вводит основные определения радиолокации и устанавливает терминологию, используемую в дальнейших главах. В Главе 2 «Основные процессы в РЛС с импульсным и непрерывным излучением» выводится основное уравнение радиолокации для РЛС с импульсным и непрерывным излучением, в том числе для случаев с активными помехами и бистатичексих РЛС. Кроме того, в деталях обсуждаются и другие сопутствующие вопросы, такие как радиолокационные потери и помехи.
Часть II состоит из Глав 3-7. Основным содержанием данной части являются радиолокационные сигналы и их обработка. Глава 3 «Линейные системы и комплексное представление сигнала» содержит обсуждение основных элементов теории сигналов, относящихся к проектированию РЛС и обработке сигналов РЛС. Предполагается, что читатель имеет достаточные познания в теории сигналов.
Глава 4 «Приемник РЛС с согласованной фильтрацией» фокусируется на уникальных характеристиках согласованного фильтра и выводит обобщенную формулу для выхода согласованного фильтра, пригодную для любых форм зондирующих импульсов. Глава 5 «Функция неоднозначности – аналоговое представление сигналов» и Глава 6 «Функция неоднозначности – дискретно кодированные сигналы» приводят анализ выхода согласованного фильтра в контексте функции неоднозначности для всех видов сигналов (немодулированные, ЛЧМ, шумоподобные). Глава 7 «Сжатие импульса» содержит детали обработки радиолокационных сигналов с использованием импульсного сжатия.
Часть III состоит из Глав 8 – 10. Глава 8 «Распространение волн РЛС» дополняет анализ свободного распространения излучения, приведенный в предыдущих главах, учетом влияния атмосферы. Достаточно подробно обсуждаются такие вопросы как рефракция, дифракция, атмосферное затухание, отражение от земной поверхности и многолучевое распространение электромагнитных волн. Глава 9 «Помехи в радиолокации» освещает источники помех РЛС. В данной главе вводятся определения поверхностных и объемных помех (не думаю, что здесь нужна запятая) и уточняется уравнение радиолокации с учетом влияния помех. Также в данной главе выводятся математические выражения для оценки эффективной поверхности рассеяния (ЭПР) помех и приводятся статистические модели для коэффициента обратного рассеяния помехи. Глава 10 «Селектор движущихся целей (СДЦ) и импульсные доплеровские РЛС» обсуждает использование компенсаторов с линией задержки для уменьшения влияния помех в блоке обработки сигналов РЛС. Кроме того, в данной главе рассматриваются методы борьбы с неоднозначностями по дальности и скорости, и приводится краткий анализ доплеровской РЛС.
Часть IV состоит из глав 11 – 13. Для успешного освоения материала, изложенного в данной части, необходимы знания в области случайных переменных и случайных процессов. Поэтому, в Главе 11 «Случайные величины и случайные процессы» приводится краткий обзор данной области, освещающий лишь основные ее моменты. Обнаружение единичного импульса с известными и неизвестными характеристиками рассматривается в Главе 12 «Обнаружение одиночных импульсов». Глава 13 «Обнаружение флуктуирующих целей» расширяет анализ, приведенный в Главе 12, добавляя случай флуктуации целей к обсуждению моделей Сверлинга. В данной главе также обсуждаются когерентное и некогерентное накопление применительно к квадратичному детектору. Кроме того, здесь обсуждаются постоянная вероятность ложных тревог, интегральная вероятность обнаружения и обнаружение М-из-Н.
Часть V состоит из глав 14 – 18. В данной части обсуждаются несколько специализированных тем, относящихся к РЛС. В Главе 14 «Эффективная площадь рассеяния» обсуждается зависимость эффективной площади рассеяния от угла обзора, частоты и поляризации. Представлены формулы для многих простейших объектов. Обсуждается эффективная площадь рассеяния сложного объекта и введены методы прогнозирования эффективной площади рассеяния. Глава 15 «Фазированные антенные решетки» начинается с формулирования основных понятий, связанных с антенными решетками. В данной главе обсуждаются большинство конфигураций одномерных и двумерных антенных решеток. Анализируются методы отклонения луча, потери и концепции многолучевых РЛС. В Главе 16 «Адаптивные методы обработки сигналов» обсуждаются традиционные и адаптивные подходы к формированию луча. Также в данной главе проанализированы различные адаптивные алгоритмы, используемые для обработки радиолокационных сигналов.
В Глава 17 «Сопровождение цели» обсуждаются РЛС сопровождения. В первой части данной главы рассматривается сопровождение одиночной цели. Подробно обсуждаются такие темы как формирование диаграммы направленности путем последовательного переключения лепестков, коническое сканирование, моноимпульсный режим и сопровождение по дальности. Вторая часть главы включает в себя рассмотрение методов сопровождения множественных целей. Подробно рассмотрены фильтры с постоянным коэффициентом усиления, такие как альфа-бета и альфа-бета-гамма. Вводится понятие о фильтре Калмана. Детально проанализированы частные случаи фильтра Калмана. Глава 18 «Тактические РЛС с синтезированной апертурой» является заключительной главой данной книги. Вопросы, освещенные в данной главе, включают в себя обработку сигналов от РЛС с синтезированной апертурой, обсуждение аспектов проектирования и управления РЛС с синтезированной апертурой. Также обсуждаются антенны, работающие в последовательном режиме.
I. «Основные принципы радиолокации»;
II. «Радиолокационные сигналы и их обработка»;
III. «Частные случаи радиолокации»;
IV. «Обнаружение целей в РЛС»;
V. «Специфичные темы радиолокации».
Часть I состоит из Глав 1 и 2. Глава 1 «Определения и терминология» вводит основные определения радиолокации и устанавливает терминологию, используемую в дальнейших главах. В Главе 2 «Основные процессы в РЛС с импульсным и непрерывным излучением» выводится основное уравнение радиолокации для РЛС с импульсным и непрерывным излучением, в том числе для случаев с активными помехами и бистатичексих РЛС. Кроме того, в деталях обсуждаются и другие сопутствующие вопросы, такие как радиолокационные потери и помехи.
Часть II состоит из Глав 3-7. Основным содержанием данной части являются радиолокационные сигналы и их обработка. Глава 3 «Линейные системы и комплексное представление сигнала» содержит обсуждение основных элементов теории сигналов, относящихся к проектированию РЛС и обработке сигналов РЛС. Предполагается, что читатель имеет достаточные познания в теории сигналов.
Глава 4 «Приемник РЛС с согласованной фильтрацией» фокусируется на уникальных характеристиках согласованного фильтра и выводит обобщенную формулу для выхода согласованного фильтра, пригодную для любых форм зондирующих импульсов. Глава 5 «Функция неоднозначности – аналоговое представление сигналов» и Глава 6 «Функция неоднозначности – дискретно кодированные сигналы» приводят анализ выхода согласованного фильтра в контексте функции неоднозначности для всех видов сигналов (немодулированные, ЛЧМ, шумоподобные). Глава 7 «Сжатие импульса» содержит детали обработки радиолокационных сигналов с использованием импульсного сжатия.
Часть III состоит из Глав 8 – 10. Глава 8 «Распространение волн РЛС» дополняет анализ свободного распространения излучения, приведенный в предыдущих главах, учетом влияния атмосферы. Достаточно подробно обсуждаются такие вопросы как рефракция, дифракция, атмосферное затухание, отражение от земной поверхности и многолучевое распространение электромагнитных волн. Глава 9 «Помехи в радиолокации» освещает источники помех РЛС. В данной главе вводятся определения поверхностных и объемных помех (не думаю, что здесь нужна запятая) и уточняется уравнение радиолокации с учетом влияния помех. Также в данной главе выводятся математические выражения для оценки эффективной поверхности рассеяния (ЭПР) помех и приводятся статистические модели для коэффициента обратного рассеяния помехи. Глава 10 «Селектор движущихся целей (СДЦ) и импульсные доплеровские РЛС» обсуждает использование компенсаторов с линией задержки для уменьшения влияния помех в блоке обработки сигналов РЛС. Кроме того, в данной главе рассматриваются методы борьбы с неоднозначностями по дальности и скорости, и приводится краткий анализ доплеровской РЛС.
Часть IV состоит из глав 11 – 13. Для успешного освоения материала, изложенного в данной части, необходимы знания в области случайных переменных и случайных процессов. Поэтому, в Главе 11 «Случайные величины и случайные процессы» приводится краткий обзор данной области, освещающий лишь основные ее моменты. Обнаружение единичного импульса с известными и неизвестными характеристиками рассматривается в Главе 12 «Обнаружение одиночных импульсов». Глава 13 «Обнаружение флуктуирующих целей» расширяет анализ, приведенный в Главе 12, добавляя случай флуктуации целей к обсуждению моделей Сверлинга. В данной главе также обсуждаются когерентное и некогерентное накопление применительно к квадратичному детектору. Кроме того, здесь обсуждаются постоянная вероятность ложных тревог, интегральная вероятность обнаружения и обнаружение М-из-Н.
Часть V состоит из глав 14 – 18. В данной части обсуждаются несколько специализированных тем, относящихся к РЛС. В Главе 14 «Эффективная площадь рассеяния» обсуждается зависимость эффективной площади рассеяния от угла обзора, частоты и поляризации. Представлены формулы для многих простейших объектов. Обсуждается эффективная площадь рассеяния сложного объекта и введены методы прогнозирования эффективной площади рассеяния. Глава 15 «Фазированные антенные решетки» начинается с формулирования основных понятий, связанных с антенными решетками. В данной главе обсуждаются большинство конфигураций одномерных и двумерных антенных решеток. Анализируются методы отклонения луча, потери и концепции многолучевых РЛС. В Главе 16 «Адаптивные методы обработки сигналов» обсуждаются традиционные и адаптивные подходы к формированию луча. Также в данной главе проанализированы различные адаптивные алгоритмы, используемые для обработки радиолокационных сигналов.
В Глава 17 «Сопровождение цели» обсуждаются РЛС сопровождения. В первой части данной главы рассматривается сопровождение одиночной цели. Подробно обсуждаются такие темы как формирование диаграммы направленности путем последовательного переключения лепестков, коническое сканирование, моноимпульсный режим и сопровождение по дальности. Вторая часть главы включает в себя рассмотрение методов сопровождения множественных целей. Подробно рассмотрены фильтры с постоянным коэффициентом усиления, такие как альфа-бета и альфа-бета-гамма. Вводится понятие о фильтре Калмана. Детально проанализированы частные случаи фильтра Калмана. Глава 18 «Тактические РЛС с синтезированной апертурой» является заключительной главой данной книги. Вопросы, освещенные в данной главе, включают в себя обработку сигналов от РЛС с синтезированной апертурой, обсуждение аспектов проектирования и управления РЛС с синтезированной апертурой. Также обсуждаются антенны, работающие в последовательном режиме.
