Elektronika 2011-10 I.pdf - Instytut Systemów Elektronicznych ...

Koncepcja radaru pasywnego dla systemu obronyaktywnej obiektówdr inż. Adam Konrad Rutkowski, prof. dr hab. inż. Adam KawalecWojskowa Akademia Techniczna, Wydział Elektroniki, WarszawaObrona aktywna obiektu jest zespołem przedsięwzięć zmierzającychdo uniknięcia trafienia pociskiem lub zmniejszenia skutkówewentualnego trafienia. Podjęcie odpowiednich przedsięwzięćwymaga jak najwcześniejszego pozyskania informacji, że chronionyobiekt jest atakowany. Ważnym składnikiem tej informacjijest kierunek i bieżąca odległość do atakującego pocisku. Pracebadawcze nad sensorami wykrywającymi fakty ostrzelaniachronionego obiektu obejmują między innymi urządzenia optoelektroniczneoraz różne odmiany systemów radiolokacyjnychpracujących w szeroko pojętym zakresie mikrofalowym i subterahercowym[16–18]. Specyfiką warunków pracy systemu obronyaktywnej jest głęboki deficyt czasu. Należy mieć świadomość, żew wielu przypadkach czas od chwili wystrzelenia pocisku do momentudotarcia jego do celu nie przekracza 1,5 sekundy. W tymczasie sensory systemu obrony muszą wykryć atakujący pociskoraz określić jego cechy i parametry jego lotu. Zbiór tych informacjipozwoli wybrać najlepszy w danych warunkach sposób przeciwdziałania.Z uwagi na tak znaczny niedostatek czasu, w sensorachtypu radiolokacyjnego najlepiej mogą się sprawdzać układynatychmiastowego pomiaru fazy NPF (ang. Instantaneous PhaseMeasurement IPhM), układy natychmiastowego pomiaru częstotliwościNPCz (ang. Instantaneous Frequency Measurement IFM)oraz układy natychmiastowego pomiaru kąta nadejścia sygnałuNPKNS (ang. Instantaneous Angle of Arrival Measurement)).Ponadto, systemy radiolokacyjne pracujące aktywnie, to znaczyz własnym nadajnikiem sygnału sondującego, są źródłem sygnałuelektromagnetycznego, który może ułatwiać ich dekonspirację,a także niszczenie za pomocą samonaprowadzających pociskówprzeciwradiolokacyjnych. W związku z tym alternatywą dla sensorówradiolokacyjnych aktywnych pracujących w systemach obronyaktywnej mogą być lekkie monoimpulsowe radary pasywne orazquasi-pasywne wykorzystujące metody natychmiastowego pomiarufazy i natychmiastowego pomiaru częstotliwości [14, 15].Zasada działania radaru pasywnegoRadar pasywny, określany również mianem radaru typu PCL (ang.Passive Coherent Location) jest odmianą radaru bistatycznego lubogólniej multistatycznego, wykrywającym i lokalizującym obiektyprzy użyciu sygnałów mikrofalowych emitowanych przez nadajniki,przede wszystkim, innego „nieradiolokacyjnego” przeznaczenia.Z punktu widzenia radaru pasywnego, tego rodzaju sygnałysą emisjami nieintencjonalnymi (ang. emission of opportunity),a emitujące je urządzenia nazywa się nadajnikami niewspółpracującymi(ang. non-cooperative emitter) lub okazjonalnymi (ang.occasional emitter) [3–6].Radar pasywny nie posiada własnego nadajnika, a jedynie odbiornikoraz rozbudowane bloki zaawansowanego przetwarzaniasygnałów i zobrazowania informacji. Bieżąca analiza parametrówsygnałów mikrofalowych występujących w monitorowanejprzestrzeni pozwala wykryć moment pojawienia się obiektu orazokreślić jego chwilowe położenie. Pogłębiona analiza odebranychsygnałów pozwala również określić parametry ruchu obserwowanegoobiektu, takie jak kierunek ruchu oraz prędkośći przyśpieszenie, a także może pozwolić na oszacowanie wielkościtego obiektu. Radary pasywne wykorzystują sygnały nadajników„nieradiolokacyjnych” powszechnego użytku, na przykładstacji bazowych systemów GSM [10, 11] lub stacji nadawczychRTV. Dla podniesienia efektywności ich działania można równieżstosować nadajniki wspomagające [14] montowane na obiektachterenowych lub na statkach powietrznych. W celu maskowania,nadajniki wspomagające mogą emitować sygnały na przykładtypu telekomunikacyjnego. Radar pasywny posiada tor referencyjny(odniesienia) oraz tor obserwacji (echa). Tor referencyjnyjest wykorzystywany do analizy sygnału docierającego bezpośredniood nadajnika wykorzystywanego jako oświetlacz monitorowanegoobszaru. W torze obserwacji odbierane są sygnały,które odbiły się od obiektów znajdujących się w sektorze obserwowanymprzez radar pasywny. Wykrycie i lokalizacja obiektówmoże się odbywać przez porównanie wyników pomiarów parametrówsygnałów w torze obserwacji i referencyjnym lub poprzezbezpośrednie wyznaczenie funkcji korelacji tych sygnałów. Wyznaczeniefunkcji korelacji może odbywać się przy użyciu procesorówcyfrowych lub przy wykorzystaniu kwadraturowych mikrofalowychdyskryminatorów fazy KMDF [1, 2, 7–9].Koncepcja monoimpulsowego radaru pasywnegodla systemu obrony aktywnej obiektówIdeę wykorzystania radaru pasywnego w systemie obrony aktywnejobiektów przedstawiono na rys. 2. Obszar wokół chronionegoobiektu jest oświetlany przez nadajnik powszechengo użytku lubRys. 1. Idea funkcjonowania radaru pasywnegoFig. 1. The idea of the passive radar functioningRys. 2. Wykorzystanie radaru pasywnego do skrytego wykrywaniaobiektów atakującychFig. 2. Utilization of the passive radar for the concealed detection ofthe attacking objectsElektronika 10/2011 57