offline
- Kubovac
- Stručni saradnik foruma
- Pridružio: 12 Jul 2016
- Poruke: 5114
|
*Principi rada radara i algoritam samonavođenja rakete vazduh-zemlja sa aktivnom glavom za samonavođenje u milimetarskom radnom opsegu - AARGM
Imali smo prilike da diskutujemo o pojavi unapređenih verzija protivradarskih raketa HARM, nazvanih AARGM, koje imaju aktivni radarski primopredajnik za navođenje rakete u završnoj fazi leta ka cilju.
Moram napomenuti da ovaj aktivni radarski sistem, ne mora biti upotrebljen samo kod gađanja osmatračkih i nišanskih radara sistema VOJIN i raketnih jedinica PVO, već se ovom raketom mogu otkrivati i gađati i ostali vojni ciljevi poput tenkova, borbenih oklopnih vozila, samohodne ili čak i vučne artiljerije, samohodni višecevni bacači raketa, samohodni lanseri taktičkih balističkih raketa Z-Z i drugi artiljerijsko raketni sistemi Z-Z, a moguće je gađati i radarske sisteme i sisteme PVO ratnih brodova i same ratne brodove kao takve.
Ono što je veliki izazov kod ovakvih raketa jeste kako aktivnim radarskim tragačem otkriti i prepoznati cilj u ogromnom fonu – klateru Zemlje.
Već smo pisali da je jedan od ključnih zahteva i to da se raketi u početnoj fazi predaju što približniji podaci o mogućoj lokaciji cilja kako bi se ona putem INS samonavodila.
Kod protivradarske rakete AARGM glava za navođenje rakete se sastoji od 3 modula:
- GPS/INS prijemni modul IBS
- pasivni anti-radarski prijemnik
- aktivni radarski primopredajnik mm dijapazona
U navođenju rakete učestvuju sva tri modula, jer početno navođenje koje mora biti prilično približno, obezbeđuju GPS-INS prijemni modul koji priprema početne podatke u saradnji sa pasivnim antiradarskim prijemnikom radi lakšeg otkrivanja i navođenja rakete ka izvoru radarskog zračenja sa zemlje, a zatim se kasnije obezbeđuje još približnije završno navođenje uključenjem aktivnog radarskog primopredajnika nekoliko kilometara pre cilja.
Da bi aktivna glava za samonavođenje mogla otkriti i identifikovati nepokretan cilj, koji ne zrači, u fonu zemlje uz veliki klater (velike refleksije od Zemlje), potrebno je obezbediti visoku rezoluciju u određivanju profila odraza. To se postiže aktivnim radarima koji rade na visokim radnim frekvencijama sa milimetarskim talasnim dužinama.
Kod ispitivanja mogućnosti za konstruisanje ovakvog radara, vršena su brojna skeniranja površine zemlje i ustanovljavane su neke zakonitosti koje su postale osnov izrade algoritma navođenja rakete.
Ustanovljeno je da se stalni odrazi od Zemlje, mogu u različitim uslovima, ili čak i pod istim uslovima, u dva različita merenja pokazati jednom kao „tačkasti“ odrazi, a drugi put kao „odrazi objekta“.
Pod terminom „odrazi objekta“ smatra se onaj odraz čiji povratni signal ima određenu jačinu amplitude i čija dužina trajanja, iskazuje da odraz ima određenu„dužinu i visinu“ implicirajući da je moguće da se radi o cilju.
Pritom, ustanovljeno je i da odrazi od nepokretnih, pretežno metalnih, ciljeva poput radara, tenkova, samohodne artiljerije i slično UVEK imaju „odraz objekta“, a nikad „tačkasti“ ili odraz kratkog vremenskog trajanja.
Da bi se ovo moglo sprovesti, potrebno je opet kroz praktična ispitivanja, odrediti „prag jačine detekcije signala“, ispod koga se povratni signali neće ni analizirati.
Na slici 1. prikazaću jedan primer kako izgleda odraz potencijalnih ciljeva u odnosu na „prag jačine detekcije signala“
Na slici 2: sada vidimo signale odraza potencijalnih ciljeva, koji su iznad „praga jačine detekcije signala“ i možemo videti 3 povratna signala, od kojih je odraz u sredini „verovatan“ odraz cilja kojeg tražimo, dok su manji, kraći i uži odrazi s leve i desne strane, tačkasti odrazi sa fona Zemlje, klasteri, a možemo ih nazvati i smetnje.
Kada smo to malo bolje objasnili, onda da krenemo sa samim algoritmom navođenja rakete na cilj.
Na slici 3. prikazaću dijagram protoka informacija u algoritmu navođenja
Dakle, kada raketa bude lansirana, ona je već dobila približne parametre cilja. Određen joj je „prag jačine detekcije signala“ i u računaru definisano da se tačkasti odrazi neće uzimati u dalju analizu.
Ipak, potrebno je i odrediti maksimalno odstupanje po uglovima nagiba i po daljini u odnosu na centar snopa koji je usmeren u projektovanu tačku gde se cilj približno nalazi, kako sam već opisao.
Uzmimo za primer da je maksimalno odstupanje po uglovima nagiba 2°, a odstupanje po daljini 15 metara.
Kada je i to određeno, aktivni radar u raketi može početi skeniranje u zoni cilja, kada se približi na daljinu aktiviranja primo-predajnika.
Skeniranje se vrši dva puta, prvo "s leva na desno", a onda "s desna u levo", upravo zbog toga da se eliminišu oni odrazi koji će u jednom skeniranju biti „objekti“, a u drugom „tačkasti“ ili koji će u oba skeniranja biti „tačkasti“. Ovde se uzima u obzir i vremenski interval između dva skeniranja, jer za to vreme rakete pređe neku daljinu.
Na slici 4. prikazujem rezultate prvog i drugog skeniranja, radi određivanja strukture odraza
Kao što se vidi, kod prvog skeniranja imali smo 11 odraza koji su zadovoljili kriterijum greške ispod 2 stepena po uglovima nagiba, a kod drugog skeniranja 10 odraza.
Odmah se iz prvog skeniranja odbacuju 2 odraza jer su tačkasti, a kod drugog skeniranja 4 odraza.
Od preostalih odraza iz prvog skeniranja se odabira 5 odraza sa najvišom amplitudom i oni će se upoređivati sa 5 odraza sa najvišom amplitudom iz drugog skeniranja.
Na slici 5. prikazujem rezultate korelacijskog upoređivanja odraza prvog i drugog skeniranja
Kao što vidimo odrazi su korelacijski upoređeni i nađene su veze: 1-1 iz prvog skeniranja, sa 2-1 iz drugog skeniranja; zatim 1-2 i 2-2; zatim 1-3 i 2-3; i na kraju 1-6 i 2-4.
Dakle imamo 4 para odraza od kojih je jedan gotovo sigurno cilj.
Da bi odredili koji je od njih cilj, potrebno je da se izvrši „kalkulacija zone greške“, tako što se u unapred određenoj „kutiji“ od recimo 35x50 metara smeštaju „parovi“ uzimajući u obzir grešku u radijalnoj i azimutnoj daljini od sredine snopa, koji predstavlja projektovani položaj cilja.
Na slici 6. vidimo na prvom dijagramu radijalne i azimutne razlike u daljinama "odraznih parova"(korelacijski upoređenih parova signala) , a na slici ispod vidimo pozicije "odraznih parova" (korelacijski upoređenih parova signala) unutar "zone prostorne greške" ili "kutije" 35x50 m.
Kao što vidimo, odraz br. 3, dobijen kod korelacijskog upoređenja odraza 1-3 i 2-3, je jedini smešten u „kutiju“ od 35x50 metara i samim tim smo izvršili identifikaciju cilja i on će dalje biti praćen i na njega će se dejstvovati.
Ovde treba imati na umu i sledeće. Vrednosti „praga jačine detekcije signala“, vrednosti maksimalnih odstupanja po daljini i uglovima nagiba, zatim vrednosti odstupanja po azimutnim uglovima kod korelacijskog upoređivanja odraza nakon 2 merenja i na kraju veličina „kutije“ radi kalkulacije „zone greške“, mora biti veoma pažljivo određene.
Na primer, mi smo odredili da je stvarni cilj odraz br. 3, dobijen iz korelacijskog upoređenja odraza 1-3 i 2-3. Zadovoljava kriterijume daljina od 15 metara, vrednost ugla nagiba i azimuta i smešten je u kutiji 35x50 metara.
Ali....da je neko postavio maksimalno odstupanje po uglu azimuta nakon korelacije ispod 1,48 stepeni, ovaj odraz bi bio odbačen kao cilj, uzet bi bio neki drugi i raketa bi imala promašaj.
Takođe, da je kutija 35x50 metara, bila proširena na 50x50 , u tu kutiju bi ušao i odraz br. 2 nastao iz korelacijskog upoređenja odraza 1-2 i 2-2. Tada bi se određivalo koji je stvarni cilj od ta dva po jačini odraza (amplitudi) i tu bi odraz br. 2 imao prednost i radar u raketi bi izabrao pogrešan odraz i raketa bi opet promašila.
Zaključak:
Dakle...kao što se vidi, upotreba aktivnog radara sa milimetarskim talasnim dužinama, sa visokom rezolucijom u određivanju profila odraza, može biti korisna u detekciji i navođenju protivradarskih ali i raketa za uništenje ciljeva na zemlji i vodi drugih namena.
Algoritam identifikacije ciljeva je veoma složen i zahteva visoku stručnost u kreiranju, precizno određene početne parametre i na kraju precizno i rekao bih možda i „mudro“ određene granične vrednosti po više parametara, kako sam iznad opisao.
To je sigurno zahtevalo od konstruktora veliki broj merenja, skeniranja i probnih lansiranja u raznim situacijama, da se vrednosti mogu odrediti za određene tipove ciljeva (radari, tenkovi, samohodna artiljerija, samohodni VBR-ovi, samohodni lanseri taktičkih balističkih projektila i slično).
Protivmere?
Iz svega ovoga vide se već i opcije kako se eventualno može doskočiti ovom sistemu, pre svega u izradi pasivnih dipol-reflektora i uglovnih reflektora, koji bi kreirali pasivne smetnje, ali i formirali stalne odraze strukture „objekta“ i koji bi imali veću jačinu odraza (amplitudu).....
Ali o tome ćemo verovatno pisati čim se ova raketa nađe u operativnoj upotrebi u nekom od ratnih sukoba....
Na kraju....na ovom tekstu radio sam zajedno sa članom foruma @Nebo-M koji je pronašao izvore iz kojih smo onda mogli ukratko izvući ono što smo smatrali da može biti "čitljivo" za većinu nas, bez komplikovanja matematičkih formulama i obrascima, a da ipak shvatimo osnovne principe rada i algoritam vođenja AARGM....
|
