Johdanto
Tutka tarkoittaa RAdio Detection Ja Ranging: havaita ja mitata etäisyys radioaalloilla. Perusperiaate on hämmästyttävän yksinkertainen — ja 1930-luvulta lähtien ennallaan:
- Tutka lähetä lyhyt sähkömagneettinen energia ohjatun antennin kautta.
- Energia kulkee valon nopeudella, osuu objektiin ( kohde) ja osittain heijastuu.
- Tutka vastaanottaa Tuo heikko kaiku ja mittaa kuinka kauan signaali oli tulossa ja mistä suunnasta se tuli.
Näistä kahdesta datasta käy ilmi kaikki: Kesto antaa etäisyyden, antennin suunta antaa atsimutin (ja 3D-tutkan korkeus) ja kaikutaajuuden muutos antaa säteittäisen nopeuden (doppler vaikutus, Doppler- vaikutus)
Tutkan voima on kaikessa ei tarpeet: ei valoa, ei lämmön kontrastia, ei yhteistyötä kohteen. Hinta: tutka lähettää aktiivinen ja siksi itse havaittavissa, ja kaiku on erittäin heikko — saatu omaisuuserä on usein tekijä 1018 vähemmän kuin päästöteho. Lähes kaikki tämän luvun tutkateknologia liittyy yhteen kysymykseen: Miten saat tuon pienen kaiun pois sivuäänestä?
Etäisyys kohteesta tutkaan
Radioaallot liikkuvat valon nopeudella c. Mittaa tutkan kesto Δt siirron ja vastaanottamisen välillä, silloin signaalilla on etäisyys kohteeseen kahdesti Tule ja mene. Etäisyys (vaihteluväli R) on näin ollen:
Tutka saa kaikua 200 μs pulssin lähettämisen jälkeen. R = (3 × 108 × 200 × 10- 6) / 2 = 60 000 / 2 = 30 km.
Radioaallot kulkevat ~300 m mikrosekunti. Kullakin mikrosekuntijaksolla on 150 m. Hyödyllinen: 1 km:n vaihteluväli... 6,7 μs:n maturiteetti; 150 km:n maturiteetti.
Tämä yksinkertainen kaava on jokaisen pulssitutkan sydän. Kaikki mikä häiritsee ajoitusta. — ennenaikainen seuraava pulssi (Suurin yksitahoinen alue), kohde kaiku, joka tulee, kun lähetin on vielä päällä (Vähimmäisalue) — Häiritkää etäisyyttä välittömästi.
Leikkuri ja melu
Kohteen kaiku ei ole ainoa asia, joka tulee vastaanottimeen. Kaksi ei-toivottujen signaalien luokkaa määrittää, onko kohde näkyvissä:
Melu
Melu on satunnaista sähköenergiaa, joka on suurelta osin tuotettu vastaanottimessa itsessään (lämpömelu) ja osittain ympäristöstä ja universumista. Melu on aina olemassa ja kaikilla taajuuksilla. Kohdekaikua ei havaita ennen kuin se on riittävän korkealla melutason yläpuolella. signaalista meluun -suhde (SNR). Osoittaminen on viime kädessä tilastollinen peli: kynnys (Kynnysarvo, vakiohälytysnopeus ja automaattinen nousun säätö) olisi oltava tarpeeksi korkea, jotta ei jatkuvasti nähdä melua tavoitteet, ja tarpeeksi alhainen olla missaa todellisia tavoitteita.
Leikkuri
Leikkuri koostuu todellisista kaikuja esineitä, joista et ole kiinnostunut: Maan pinta, meriaallot, sade, rakeet, lintuparvet, tuulimyllyt, rakennukset. Clutter voi olla monta kertaa vahvempi kuin kaiku lentokone — Vuoristorinteessä on miljoonia kertoja enemmän energiaa kuin metsästyskoneessa.
| Laji | Lähde | Aihe | Valvonta |
|---|---|---|---|
| Maaperä | maa, rakennukset | erittäin vahva, edelleen | MTI / Doppler-suodatin (Pulssi Doppler tutka ja liikkuva kohde ilmaisin) |
| Meriroskat | Meriaallot | Liikkuu hitaasti, karkea | CFAR, polarisaatio, doppler |
| Sääsotku | Sade, rae, lumi | Tuulivoima | kiertopolarisaatio (Sähkömagneettisen aallon polarisaatio), doppler |
| Enkelit | linnut, hyönteiset | pieni, hidas | Nopeussuodattimet |
Olennainen ero: melu on satunnaista ja kaikkialla; sotku on todellinen heijastus kiinteä paikka tai oma nopeus. Siksi niitä vastaan taistellaan eri tavalla:Pulssikompressio ja pulssin integrointi); sotkuiset taistelut suodattimilla, jotka erottuvat nopeudella (doppler/MTI) ja mukautuvilla raja-arvoilla (CFAR, Kynnysarvo, vakiohälytysnopeus ja automaattinen nousun säätö)
Jamming lisää keinotekoista "melua" tai vääriä kaikuja ja näin ollen putoaa juuri tähän taisteluun: Sääli yrittää tuhota tutkan SNR, tutka yrittää nähdä kohteen suodattamalla, taajuuden muutoksia ja signaalin toimintaa.