Радиолокационный горизонт

Радиолокационный горизонт - критическая область характеристик для обнаружения самолетов системы, определяемые расстоянием, на котором луч радара поднимается достаточно высоко над поверхностью Земли, чтобы сделать обнаружение цели на низком уровне невозможным. Он связан с областью рабочих характеристик с низким уровнем возвышением, и его геометрия зависит от местности, высоты радара и обработки сигнала. Это связано с понятиями радарной тени, зоны помех и чистой зоны.

Воздушные объекты могут использовать зону тени радара и зону помех, чтобы избежать обнаружения радара, используя метод, называемый навигация по дневному свету.

• 1 Определение
• 2 Ограничивающие факторы
  • 2.1 Зона тени
  • 2.2 Зона помех
  • 2.3 Чистая область
• 3 За горизонтом
• 4 См. Также
• 5 Ссылки
• 6 Внешние ссылки

Без учета преломления в атмосфере, радиолокационный горизонт был бы геометрическим расстоянием $D\; h\; \{\backslash \; displaystyle\; D\_\; \{h\}\}$от радара до горизонта только с учетом высоты H радара над уровнем моря и радиуса Земли $R\; e\; \{\backslash \; displaystyle\; R\_\; \{e\}\}$(приблизительно 6,4 · 10 км) :

$D\; час\; =\; 2\; \times \; H\; \times \; R\; e\; +\; H\; 2\; \{\backslash \; displaystyle\; D\_\; \{h\}\; =\; \{\backslash \; sqrt\; \{2\; \backslash \; times\; H\; \backslash \; times\; R\_\; \{e\}\; +\; H\; ^\; \{2\}\}\}\}$

Когда H мало по сравнению с $R\; e\; \{\backslash \; displaystyle\; R\_\; \{e\}\}$, это может быть приблизительно выражено следующим образом:

$D\; h\; =\; 2\; \times \; H\; \times \; R\; e\; \{\backslash \; displaystyle\; D\_\; \{h\; \}\; =\; \{\backslash \; sqrt\; \{2\; \backslash \; times\; H\; \backslash \; times\; R\_\; \{e\}\}\}\}$

[Погрешность в процентах, которая увеличивается примерно пропорционально высоте, составляет менее 1%, если H меньше 250 км.]

При этом вычислении горизонт для радара на расстоянии 1 мили (1,6 км) высота составляет 89 миль (143 км). Радиолокационный горизонт с антенной высотой 75 футов (23 м) над океаном составляет 10 миль (16 км). Однако, поскольку давление и содержание водяного пара в атмосфере изменяется с высотой, путь, используемый лучом радара, преломляется из-за изменения плотности. В стандартной атмосфере электромагнитные волны обычно изгибаются или преломляются вниз. Это уменьшает зону тени, но вызывает ошибки в измерении расстояния и высоты. На практике, чтобы найти $D\; h\; \{\backslash \; displaystyle\; D\_\; \{h\}\}$, необходимо использовать значение 8,5 · 10 км для эффективного радиуса Земли $R\; e\; \{\backslash \; displaystyle\; R\_\; \{e\}\}$(4/3 его) вместо реального.

Таким образом, уравнение принимает следующий вид:

$D\; h\; =\; 2\; \times \; H\; \times \; (4\; R\; e\; 3)\; \{\backslash \; displaystyle\; D\_\; \{h\}\; =\; \{\backslash \; sqrt\; \{2\; \backslash \; times\; H\; \backslash \; times\; \backslash \; left\; (\{\backslash \; frac\; \{4R\_\; \{e\}\}\; \{3\}\}\; \backslash \; right)\}\}\}$

И для тех же примеров: Радиолокационный горизонт для радара на высоте 1 милю (1,6 км) будет 102 мили (164 км), а горизонт на высоте 75 футов (23 м) будет 12 миль (19 км).

Кроме того, слои с обратной тенденцией изменения температуры или влажности вызывают атмосферный воздуховод, который изгибает луч вниз или даже улавливает радиоволны, так что они не распространяются вертикально. Это явление происходит в двух случаях:

• Тонкий стабильный слой повышенной влажности
• Стабильная инверсия температуры

Воздействие воздуховода усиливается при падении частоты. Ниже 3 МГц весь объем воздуха действует как волновод, заполняя тень радара, а также снижает чувствительность радара над зоной воздуховода. Воздуховоды заполняют теневую зону, увеличивают расстояние до зоны помех и могут создавать отражения для радара с низким PRF, которые выходят за пределы измерительного диапазона.

Тень Зона

Объекты за пределами Dh будут видны только в том случае, если высота соответствует следующему требованию:

$HT>(RT\; -\; 2\; \times \; H\; \times \; R\; e)\; 2\; 2\; \times \; R\; e\; \{\backslash \; displaystyle\; H\_\; \{T\}>\{\backslash \; frac\; \{\backslash \; left\; (R\_\; \{T\}\; -\; \{\backslash \; sqrt\; \{2\; \backslash \; times\; H\; \backslash \; times\; R\_\; \{e\}\}\}\; \backslash \; right)\; ^\; \{2\}\}\; \{2\; \backslash \; times\; R\_\; \{e\}\}\}\}$

где $HT\; \{\; \backslash \; displaystyle\; H\_\; \{T\}\}$- высота цели, а $RT\; \{\backslash \; displaystyle\; R\_\; \{T\}\}$- дальность до цели. Объекты ниже этой высоты находятся в тени радара..

Зона помех

Зона помехи - это зона, где энергия радара находится в нижних нескольких тысячах футов над землей. на расстояние около 120% от радиолокационного горизонта.

При таких углах возвышения на земле находится большое количество отражателей. Преобладающий ветер со скоростью около 15 миль в час заставляет эти отражатели двигаться, и этот ветер поднимает в воздух более мелкие объекты. Эта помеха называется помехой.

. Зона помехи включает в себя прибрежную зону и местность при работе на суше или вблизи нее.

Луч $шириной\; 1\; o\; \{\backslash \; displaystyle\; 1\; ^\; \{o\}\}$будет освещать миллионы квадратных футов поверхности к тому времени, когда импульс радара достигнет 10 миль (16 км). Цели обычно намного меньше, поэтому они будут замаскированы беспорядком. Отражения помех могут создавать нежелательные ложные цели.

Антенна для радара без улучшения уменьшения помех при обработке сигналов обычно не наводится на землю, чтобы не перегружать компьютеры и пользователей.

Индикация движущейся цели (MTI) может уменьшить беспорядок примерно на 35 дБ. Это позволяет обнаруживать объекты размером до 1000 квадратных футов (93 м). Преобладающий ветер и погода могут ухудшить характеристики MTI, и MTI вводит слепые скорости.

импульсный доплеровский радар может уменьшить помехи более чем на 60 дБ, что может позволить объектам размером менее 1 квадратного фута (0,093 м) обнаруживаться без перегрузки компьютеров и пользователей. Системы, использующие обработку импульсно-доплеровского сигнала с подавлением скорости, установленной выше скорости ветра, не имеют зоны помех. Это означает, что чистая область простирается до земли.

Чистая область

Чистая область - это зона, которая начинается на несколько километров за горизонтом радара при малых углах места.

Чистая область - это также зона над небольшими углами возвышения с чистым небом.

В областях с погодными условиями и высокой биологической активностью (дождь, снег, град, сильный ветер и миграция) нет чистой области.

Разработан ряд радиолокационных систем, позволяющих обнаруживать цели в зоне тени. Эти системы известны под общим названием загоризонтные радары. Обычно используются три системы; наиболее часто используется ионосфера в качестве отражателя и направляет сигнал в небо, а затем прослушивает крошечные сигналы, возвращаемые с неба, другие используют бистатическое расположение с удаленными антеннами, ищущими объекты, которые проходят между ними, и небольшое количество систем используют "бегущие волны", которые распространяются в теневую зону.

• Распространение в прямой видимости