Лекция
загоризонтная радиолокационная станция ( згрлс ; англ. Over-the-horizon radar, OTHR) — радиолокационная станция, осуществляющая наблюдение воздушного пространства на больших расстояниях, вплоть до тысяч км («за горизонтом»). Несколько систем ЗГРЛС были созданы в 1950-е — 1960-е годы как часть систем предупреждения о ракетном нападении (СПРН).
Загоризонтная радиолокационная станция (ЗГРЛС) — это высокоточная радиолокационная система, предназначенная для обнаружения, отслеживания и определения координат воздушных объектов, находящихся за горизонтом, то есть за кривизной Земли. Эти станции являются важным элементом системы раннего предупреждения и воздушного контроля в различных сферах, таких как гражданская и военная авиация, обнаружение и сопровождение баллистических ракет, антитеррористическая деятельность и др.
Основные характеристики ЗГРЛС включают в себя:
Дальность обнаружения: ЗГРЛС способны обнаруживать воздушные объекты на больших расстояниях, даже когда они находятся за кривизной Земли.
Высокая точность: Системы ЗГРЛС обеспечивают высокую точность измерения координат и параметров воздушных объектов.
Высокая пропускная способность: ЗГРЛС могут одновременно отслеживать и сопровождать множество воздушных целей.
Работа в условиях электромагнитных помех: ЗГРЛС обладают устойчивостью к различным электромагнитным помехам и могут работать в условиях радиоэлектронной борьбы.
Автоматизированное управление: Современные ЗГРЛС часто оборудованы автоматизированными системами управления, которые облегчают работу операторов и повышают эффективность системы.
Радиоволны УКВ и СВЧ диапазонов, пригодных для радиолокации, неспособны огибать за счет дифракции кривизну поверхности планеты. Из-за этого радиус действия классических радиолокационных станций (РЛС) ограничен радиогоризонтом (такие РЛС иногда называют надгоризонтными). Например, для радара, установленного на мачте высотой 10 метров, горизонт составляет около 13 км (с учетом рефракции атмосферы). Для целей, находящихся на некоторой высоте над поверхностью земли, радиус радара увеличивается; например, цель, находящаяся на высоте 10 метров, будет обнаружена тем же радаром на расстоянии около 26 км. На практике наземные надгоризонтные РЛС проектируют для обнаружения атмосферных целей на расстояниях не более нескольких сотен километров. Загоризонтные радары используют несколько технологий для обнаружения целей за радиогоризонтом, что делает их применение особенно эффективным в роли РЛС системы предупреждения о ракетном нападении.
Принцип действия загоризонтных радиолокаторов OTH-B. Схематично изображено ионосферное отражение лучей от ионосферы (области земной атмосферы на высотах 60-150 км).
Радиолокационная станция ВМС США «Relocatable Over-the-Horizon Radar» (ROTHR)
Чаще всего загоризонтные радиолокаторы используют эффект отражения коротких радиоволн (от 3 до 30 МГц; декаметровые волны) от ионосферы. Такие радиолокаторы называются ЗГ РЛС пространственной волны. Для заданных условий атмосферы часть радиосигналов, излученных в ионосферу, испытывает отражение и изменяет направление. Достигнув земли, отраженные радиосигналы рассеиваются, при этом их малая доля может аналогичным образом отразиться от ионосферы и вернуться к РЛС. В зависимости от состояния атмосферы лишь часть диапазона коротких волн будет испытывать отражение, поэтому для ЗГ РЛС требуется постоянный мониторинг состояния ионосферы и подстройка частот. Из-за значительных потерь сигнала при распространении ЗГ РЛС практически не развивались до 1960-х, когда начали производиться серийные малошумящие усилители. Также возникает проблема «мертвых зон», из-за которых ЗГ РЛС неэффективны на небольших расстояниях.
Поскольку сигнал, отраженный от поверхности (земли или воды), значительно мощнее, чем сигнал, отраженный от цели, в ЗГ РЛС применяются системы, позволяющие выделять полезный сигнал. Наиболее простые системы используют эффект Доплера, при котором движущийся объект изменяет частоту отраженных радиоволн. Фильтрацией полученного сигнала с оригинальной частотой в РЛС возможно выделение подвижных целей. Такой принцип используется практически во всех РЛС (в том числе надгоризонтных), но в случае загоризонтной радиолокации он значительно усложнен из-за движения самой ионосферы.
Иногда применяется «многоскачковая» загоризонтная радиолокация, при которой радиосигнал несколько раз отражается от ионосферы и земли.
Также существуют ЗГ РЛС, использующие эффект поверхностной электромагнитной волны (ПЭВ, ground wave), которая распространяется вдоль поверхности воды на расстояниях до 200—400 км. Такие РЛС работают на частотах от 3 до 18 МГц и часто выполняются в виде бистатического радара. Применяются для контроля прибрежных районов, в том числе 200-мильных эксклюзивных экономических зон, а также для изучения метеорологической обстановки.
В 1946 году советский ученый и конструктор Николай Кабанов предложил идею раннего (загоризонтного) обнаружения самолетов в диапазоне коротких волн на удалении до 3000 километров. Он обнаружил, что зондирующие лучи при длине волны 10-100 м способны, отразившись от ионосферы, облучить цель и возвратиться по тому же пути к РЛС.
Сейчас в России есть два основных предприятия, разрабатывающих ЗГРЛС: Научно-исследовательский институт дальней радиосвязи (НИИДАР) и Научно-исследовательский институт радиофизики им. А. А. Расплетина НИИ РФ (ныне ОАО «Радиофизика» .
Сообщается, что в Китае эксплуатируется ряд радаров OTH-B и OTH-SW. Однако передача данных с этих радаров создает серьезные помехи другим международным лицензированным пользователям.
На Google Maps можно найти один комплект китайских радаров OTH-B по передатчику и приемнику .
Иран работает над радаром OTH под названием «Сепер» с дальностью действия 3000 километров. В настоящее время он действует.
Радар OTH 0100 способен контролировать суда на расстоянии более 200 миль (370 км) от берега, что превышает прямую видимость обычных радаров.
Индия разработала множество радаров дальнего и ближнего действия. Хотя в настоящее время у него нет действующего радара за горизонтом, индийский радар слежения дальнего действия Swordfish , часть индийской системы противоракетной обороны, имеет максимальную дальность действия 800 километров и в настоящее время модернизируется до 1500 километров.
LRDE DRDO работает над прототипом радара OTH . Работы по проектированию системы уже завершены, и ожидается, что прототип OTH будет реализован к концу 2021 года. Прототип будет иметь два разных типа решеток и сам будет определять лучшую частоту для отслеживания объектов. Ожидается, что после успешных испытаний существующей системы Индия разработает большой радар OTH на основе той же конструкции.
Другое распространенное применение загоризонтного радара использует поверхностные волны, также известные как земные волны. Земные волны обеспечивают метод распространения средневолнового AM-вещания на частотах ниже 1,6 МГц и других передач на более низких частотах. Распространение земной волны дает быстро затухающий сигнал на увеличении расстояния над землей, и многие такие радиовещательные станции имеют ограниченный радиус действия. Однако морская вода с ее высокой проводимостью поддерживает земные волны на расстояниях до 100 километров (62 миль) и более. Этот тип радара, OTH на поверхностных волнах, используется для наблюдения и чаще всего работает в диапазоне от 4 до 20 МГц. Более низкие частоты имеют лучшее распространение, но худшее отражение радара от небольших целей, поэтому обычно существует оптимальная частота, которая зависит от типа цели.
Другой подход к загоризонтному радару заключается в использовании ползущих волн или электромагнитных поверхностных волн на гораздо более низких частотах. Ползучие волны — это рассеяние в задней части объекта из-за дифракции , которая, например, является причиной того, что оба уха могут слышать звук с одной стороны головы, и именно поэтому на ранних этапах развития связи и радиовещания. В роли радара рассматриваемые ползучие волны дифрагируют вокруг Земли, хотя обработка возвращенного сигнала затруднена. Разработка таких систем стала практичной в конце 1980-х годов из-за быстро растущей доступной вычислительной мощности. Такие системы известны как OTH-SW , что означает «Поверхностная волна» .
Первая развернутая система OTH-SW, судя по всему, была советской системой, предназначенной для наблюдения за движением в Японском море . Новая система недавно использовалась для наблюдения за прибрежными районами в Канаде и в настоящее время предлагается для продажи компанией Maerospace. Австралия также развернула высокочастотный радар на поверхностных волнах.
ЗГРЛС могут использоваться как для гражданских, так и для военных целей. Например, в гражданской авиации они помогают отслеживать и управлять движением долгих перелетов, а в военных приложениях они играют важную роль в системах ПВО (противовоздушной обороны) и в системах раннего предупреждения о ракетных атаках.
Комментарии
Оставить комментарий
Радиотехнические системы
Термины: Радиотехнические системы