Классификация методов измерения скорости

Измерение скорости перемещения объекта (цели) относительно РЛС или относительно земной поверхности в радиолокации основано на использовании эффекта Доплера и сводится к измерению доплеровского приращения частоты отраженного от цели сигнала.

В активной радиолокации, т.е. с учетом двухстороннего распространения сигнала до цели и обратно доплеровское приращение частоты равно:

F_V = 2V_r/λ,

где: V_r – радиальная скорость цели (скорость изменения дальности до цели) относительно РЛС.

Отсюда видно, что доплеровская частота F_V тем выше, чем больше радиальная скорость перемещения цели V_r и чем короче длина волны λ РЛС. Следовательно, по изменению частоты принимаемого сигнала можно судить о радиальной скорости цели.

V_r = F_Vλ/2

Наиболее просто измерение скорости цели может быть произведено при излучении непрерывного немодулированного когерентного сигнала, т.е. непрерывного синусоидального колебания с неизменной начальной фазой.

При применении непрерывных зондирующих сигналов благодаря их большой длительности удается значительно проще, чем при импульсных сигналах, осуществить разрешение целей по частоте (радиальной скорости) и наиболее полно использовать энергию сигнала. Однако применение непрерывного зондирующего сигнала связано с известными техническими трудностями по разделению приемного и передающего каналов.

Кроме того, при установке на борту объекта (например, на самолете, ракете и т.д.) такие системы измерения скорости сильно подвержены влиянию помех, вызванных вибрациями объекта. Поэтому для измерения скорости целей, как правило, применяют РЛС с частотной модуляцией непрерывного зондирующего сигнала или РЛС с импульсным излучением.

Классификация методов измерения скорости приведена на рис.8.1.

Разрешающая способность по частоте (радиальной скорости).

Разрешающая способность по частоте равна минимальному частотному сдвигу, при котором возможно раздельное измерение частоты отраженных сигналов, принятых от двух целей. В теории сигналов доказывается, что разрешающая способность по частоте (радиальной скорости) зависит от длительности сигнала T_S и составляет величину, обратно пропорциональную длительности сигнала:

δF = 1/T_S

Физическая сущность этого свойства следует из определения частоты колебания, как числа его полных периодов в единицу времени. Это означает, что частота колебания может быть зарегистрирована при времени наблюдения, длительность которого не меньше одного периода этого колебания. Аналогично, чтобы зафиксировать различие двух частот колебаний, необходима длительность сигнала T_S, не меньшая периода разностной частоты.

Разрешающую способность по радиальной скорости цели можно получить, используя зависимость радиальной скорости цели от частоты Доплера.

Тогда

δV_r = δFλ/2 = ,

где: f_S – частота зондирующего сигнала.