Gelişmiş Dalga Formları ve MOD Kontrolü Nedir?
Uzun menzillerde birden fazla hedefin çözümlenmesini sağlamak ve düşük kapanma oranlı hedeflere karşı algılama hassasiyetini artırmak için bir dizi yeni dalga formu geliştirilmiştir. Bu bölümde bunlardan üçünü ele alacağız:
• Menzil kapılı yüksek PRF
• Darbe patlaması
• Monopulse doppler
Ayrıca, ESA’nın olağanüstü hüzme çevikliğinden yararlanan yeni bir takip sırasında arama modunu da kısaca ele alacağız. Ardından, radarın kaynaklarını esnek bir şekilde tahsis etmek ve karmaşık taktik durumlarda yüksek öncelikli gereksinimlere anında yanıt vermek için bir mod yönetimi yazılım mimarisiyle tanışacağız.
Menzil Kapılı Yüksek PRF
Bu mod, arama sırasında yüksek PRF aralığının iki ana sınırlamasının üstesinden gelir: düşük kapanma oranı hedeflerine karşı azaltılmış algılama hassasiyeti ve zayıf aralık çözünürlüğü. Çok düşük irtifalar haricinde, menzil kapılı yüksek PRF'nin hem yüksek kapanma oranı hem de düşük kapanma oranı hedeflerine karşı performansı, orta PRF'lerle elde edilenden üstündür ve menzil ölçümü, FM ile yüksek PRF'lerde elde edilenden daha kesindir. değişen.
Menzil-kapılı yüksek PRF, darbe genişliğinin bir miktar daraltılması ve yakın aralıklı hedeflerin çözünürlüğünü sağlamak için yeterli darbe sıkıştırması sağlaması bakımından geleneksel yüksek PRF dalga formlarından farklıdır.
Darbe arası periyodu sırasında, radar dönüşleri yüksek bir hızda örneklenir ve numuneler, genişliği sıkıştırılmış darbe genişliğine karşılık gelen menzil kutularında saklanır. Her menzil bölmesinin içeriğinden, bir dar bantlı doppler filtreleri bankası oluşturulur, böylece ayrıca ince doppler çözünürlüğü sağlanır.
PRF, yüksek kapanma oranlı hedeflerin tespiti için kesin bir doppler net bölgesi sağlamak için yeterince yükseğe yapılmıştır. Daha kısa iletilen darbeler nedeniyle görev faktöründeki mütevazı azalma, tutulma kaybındaki orantılı azalma ve menzil geçitleme tarafından sağlanan arka plan gürültüsündeki azalma ile telafi edilenden daha fazlasıdır. Doppler belirsizliklerinin ortadan kaldırılması ve ince menzil ve doppler çözünürlüğünün sağlanması, üzerinde düşük kapanma oranlı hedeflerin yankılarının tespit edilmesi gereken yan lob karmaşası miktarını en aza indirir.
Yüksek PRF'lerde maksimum kesin menzil son derece kısa olduğu için, menzil belirsizlikleri elbette ciddidir. Bununla birlikte, kaba çözünürlük için FM aralığı ve ince çözünürlük için PRF geçişinin bir kombinasyonu kullanılarak çözülebilirler
Dalga formu, ipuçlu veya bağımsız arama işlemi için uygundur. Onu özellikle çekici kılan, sağladığı ince çoklu hedef çözünürlüktür. Örneğin, 100 metrelik menzil bölmeleriyle, radar, 300 fit kadar küçük aralıklarla ayrılmış hedefleri ayrı ayrı görüntüleyebilir. Daha dar aralıklı bölmelerle daha iyi çözünürlük elde edilebilir.
Dalga formu bir STAR radara uygulandığında, geleneksel yüksek PRF modlarına göre iki ek avantaj elde edilebilir: tepe gücü artırılmadan artan ortalama güç ve yayılan gücün geniş bir frekans bandına yayılması.
Darbe Patlaması
Kısa patlamalarda yüksek PRF darbeleri ileten bu dalga formu, uzun menzilli tüm yönlerden hedeflere karşı algılama aralığını iyileştirmede menzil kapılı yüksek PRF'den bir adım daha ileri gider. Patlamaların tekrar periyodu, ilgilenilen maksimum menzil artı burst uzunluğu, t patlaması, menzil belirsizliklerinden kaçınılacaktır.
Ayrıca, patlama uzunluğunun yarısından (0.5 cτburst) daha büyük aralıklardaki hedeflerden gelen geri dönüşler, iletilen darbelerin hiçbiri tarafından gölgelenmeyecek ve daha kısa mesafelerden herhangi bir yan lob dönüşü ile eşzamanlı olarak alınmayacaktır.
Patlama uzunluğunun yarısından daha az aralıklardaki hedeflerden gelen geri dönüşler, elbette, kısmen gölgede kalacak ve daha kısa mesafelerden bazı yan duvar karmaşası ile alınacaktır. Ancak, hedeflerin kısa menzili nedeniyle, tespit hassasiyetinin kaybı özellikle şiddetli değildir ve menzil azaldıkça gittikçe azalır.
Monopulse Doppler
Bu dalga biçimi, her bir darbe patlaması için tek bir uzun darbe ikame edildiği için, esasen düşük PRF eşdeğeri darbe patlamasıdır. Sonuç olarak, aynı tepe gücü için ortalama güç önemli ölçüde artar.
Örneğin, patlamalardaki görev faktörü yüzde 40 ise, diğer faktörler eşitse, tek darbe doppler, darbe patlamasının ortalama gücünün iki buçuk katını sağlayacaktır.
Geleneksel düşük PRF'lerin etkililiğini sınırlayan doppler kör bölgeleri ve yer hareket eden hedeflerden geri dönüş problemleri, ana lob dağınıklığı spektrumunun tekrarları arasında yeterince geniş bir doppler-net bölge sağlamak için yeterince yüksek bir oranda radar dönüşü örneklenerek önlenir. Bu nedenle ve aralığın kesin olması nedeniyle, her darbenin iletilmesinden sonra doppler çözünürlüğünün yanı sıra kaba aralık elde edilebilir - dolayısıyla monopulse doppler adı verilir. Daha ince aralık çözünürlüğü, tabii ki, darbe sıkıştırması kullanılarak elde edilebilir.
Olası bir uygulamada, radar dönüşünün örnekleri, bir dizi menzil geçidine paralel olarak beslenir. Ardışık kapıların açılması, zaman içinde darbe genişliğine eşit bir miktarda kademelendirilir (darbe sıkıştırması kullanılıyorsa sıkıştırılmış darbe genişliği). Her kapı, darbe genişliğine eşit bir süre boyunca açık bırakılır.
Her bir kapıdan geçen numuneler menzil kutularında toplanır ve her menzil artışı için bir doppler filtre bankası oluşturmak üzere tutarlı bir şekilde entegre edilir. Doppler filtrelerinin entegrasyon süresi iletilen darbenin süresi ile sınırlı olduğundan, doppler çözünürlüğü oldukça kabadır.
İstenirse, daha ince doppler çözünürlüğü, her bir kaba filtrenin birkaç iletilen darbe için ürettiği çıktılarla ikinci bir doppler filtresi bankası oluşturularak elde edilebilir.
Takip Sırasında Arama (SWT) Modu
Bir dövüşçünün radarının birden fazla hedefi aynı anda takip etmek için üç temel nedeni vardır: (a) potansiyel olarak tehdit edici hedefleri ayrı ayrı izlemek, (b) sürekli aydınlatma gerektirmeyen füzelerin yarı aktif yönlendirilmesi için periyodik hedef aydınlatması sağlamak (örn., Phoenix) ve ( c) komuta-eylemsiz kılavuzluk kullanan füzeler için periyodik hedef pozisyon güncellemeleri sağlamak (örneğin, AMRAAM).
Aynı zamanda, radarın, gemiden uzak veya diğer yerleşik sensörler (örneğin, IR arama / izleme seti) tarafından belirlenen hedefler için bir veya daha fazla dar sektörde arama yapması ve belirli bir sektörde sürekli durum farkındalığı sağlaması gerekebilir.
Bu gereksinimler, geleneksel tarama sırasında izleme modu tarafından karşılanabilirken, bir dizi ciddi eksikliğe sahiptir. Hedeflerin tümü aynı yeniden ziyaret oranları veya aynı bekleme süreleri ile izlenmemelidir. Hepsi aynı sektörde veya belirlenmiş hedeflerin aranması gereken veya durum farkındalığının istendiği sektörde bulunmayabilir.
Bu sınırlamaların tümü, ESA'nın aşırı huzme çevikliğinden yararlanılarak aşılabilir. Sürekli bir arama taramasında radarın ışınının üzerlerinden geçtiği her seferinde hedef izlerini yenilemek yerine, bir ESA'nın ışını, herhangi bir hedefe, onu doğru bir şekilde izlemek için gerektiği kadar sık ve uzun bir süre boyunca neredeyse anında zıplayabilir. Işın daha sonra tarama çerçeve süresini önemli ölçüde artırmadan aradığı sektöre geri dönebilir.
Hedefleri bu şekilde izlerken, ışın eşzamanlı olarak belirlenen hedefler için belirli dar sektörleri arayabilir ve diğer sektörlerde seçilebilir çerçeve süreleri ile durum farkındalığı sağlayabilir veya hiçbiri olmayabilir. Geleneksel tarama sırasında izleme ile karışıklığı önlemek için, bu çok yönlü yeni moda izleme sırasında arama (SWT) adı verilir.
Mod Yönetimi
Şimdiye kadar bu ve önceki bölümlerde, çeşitli radar dalga biçimlerini, modları ve teknikleri ayrı ayrı ele aldık. Ancak mod serpiştirme, uyarlamalı bekleme zamanlaması, çoklu dalga formu kullanımı ve sensör füzyonu gibi işlevleri gerçekleştirmek için, radarın ön ucu ve işleme kaynakları, gerekli her dahili operasyona zamanında doğru anlarda art arda tahsis edilmelidir.
Bu gereksinime oldukça esnek ve verimli bir yanıt, aşağıda sıralanan iki seviyeli bir mod yönetimi yazılımı mimarisidir.
Bu mimaride, birinci seviye yönetim, aviyonik sistemin Sensör Yöneticisi tarafından gerçekleştirilir. Uçuş mürettebatının kontrollerinden ve diğer önemli alt sistemlerden çeşitli radar operasyonları için talepler alır ve bunları birkaç saniyede, öncelikli komutlara dönüştürür. Bazı temsili komutlar Şekil 8'de listelenmiştir.
Radar Yöneticisi
Sensör Yöneticisinin komutlarını aldıktan sonra, radarın mevcut çalışma durumunu ve sistem kısıtlamalarını hesaba katmak için kaba zaman çizgisini ayarlar.Daha sonra, radarın ön ucunu ve işleme kaynaklarını hassas zaman aralıklarında(nanosaniye) gerekli görevlere tahsis eder Tahsisler tipik olarak şunları içerir:
• Bakış alanı
• Bireysel meskenlerin uzunluğu
• Her bekleme için dalga formu
• Dalga biçimini iletmek için ön uç donanım
• Toplanan verilerden gerekli bilgileri çıkarmak ve bunları Sensör Yöneticisine ve hava mürettebatına bildirmek veya aviyonik sistemi talep etmek için kaynakların işlenmesi
Böylece, basit öncelikli radar çalıştırma talepleri aracılığıyla, radarın kaynakları, hem çatışmalardan kaçınmak hem de karmaşık taktik durumlarda yüksek öncelikli gereksinimlere anında yanıt vermek için esnek bir şekilde tahsis edilir.
Uzun menzillerde birden fazla hedefin çözümlenmesini sağlamak ve düşük kapanma oranlı hedeflere karşı algılama hassasiyetini artırmak için bir dizi yeni dalga formu geliştirilmiştir. Bu bölümde bunlardan üçünü ele alacağız:
• Menzil kapılı yüksek PRF
• Darbe patlaması
• Monopulse doppler
Ayrıca, ESA’nın olağanüstü hüzme çevikliğinden yararlanan yeni bir takip sırasında arama modunu da kısaca ele alacağız. Ardından, radarın kaynaklarını esnek bir şekilde tahsis etmek ve karmaşık taktik durumlarda yüksek öncelikli gereksinimlere anında yanıt vermek için bir mod yönetimi yazılım mimarisiyle tanışacağız.
Menzil Kapılı Yüksek PRF
Bu mod, arama sırasında yüksek PRF aralığının iki ana sınırlamasının üstesinden gelir: düşük kapanma oranı hedeflerine karşı azaltılmış algılama hassasiyeti ve zayıf aralık çözünürlüğü. Çok düşük irtifalar haricinde, menzil kapılı yüksek PRF'nin hem yüksek kapanma oranı hem de düşük kapanma oranı hedeflerine karşı performansı, orta PRF'lerle elde edilenden üstündür ve menzil ölçümü, FM ile yüksek PRF'lerde elde edilenden daha kesindir. değişen.
Menzil-kapılı yüksek PRF, darbe genişliğinin bir miktar daraltılması ve yakın aralıklı hedeflerin çözünürlüğünü sağlamak için yeterli darbe sıkıştırması sağlaması bakımından geleneksel yüksek PRF dalga formlarından farklıdır.
Darbe arası periyodu sırasında, radar dönüşleri yüksek bir hızda örneklenir ve numuneler, genişliği sıkıştırılmış darbe genişliğine karşılık gelen menzil kutularında saklanır. Her menzil bölmesinin içeriğinden, bir dar bantlı doppler filtreleri bankası oluşturulur, böylece ayrıca ince doppler çözünürlüğü sağlanır.
PRF, yüksek kapanma oranlı hedeflerin tespiti için kesin bir doppler net bölgesi sağlamak için yeterince yükseğe yapılmıştır. Daha kısa iletilen darbeler nedeniyle görev faktöründeki mütevazı azalma, tutulma kaybındaki orantılı azalma ve menzil geçitleme tarafından sağlanan arka plan gürültüsündeki azalma ile telafi edilenden daha fazlasıdır. Doppler belirsizliklerinin ortadan kaldırılması ve ince menzil ve doppler çözünürlüğünün sağlanması, üzerinde düşük kapanma oranlı hedeflerin yankılarının tespit edilmesi gereken yan lob karmaşası miktarını en aza indirir.
Yüksek PRF'lerde maksimum kesin menzil son derece kısa olduğu için, menzil belirsizlikleri elbette ciddidir. Bununla birlikte, kaba çözünürlük için FM aralığı ve ince çözünürlük için PRF geçişinin bir kombinasyonu kullanılarak çözülebilirler
Dalga formu, ipuçlu veya bağımsız arama işlemi için uygundur. Onu özellikle çekici kılan, sağladığı ince çoklu hedef çözünürlüktür. Örneğin, 100 metrelik menzil bölmeleriyle, radar, 300 fit kadar küçük aralıklarla ayrılmış hedefleri ayrı ayrı görüntüleyebilir. Daha dar aralıklı bölmelerle daha iyi çözünürlük elde edilebilir.
Dalga formu bir STAR radara uygulandığında, geleneksel yüksek PRF modlarına göre iki ek avantaj elde edilebilir: tepe gücü artırılmadan artan ortalama güç ve yayılan gücün geniş bir frekans bandına yayılması.
Darbe Patlaması
Kısa patlamalarda yüksek PRF darbeleri ileten bu dalga formu, uzun menzilli tüm yönlerden hedeflere karşı algılama aralığını iyileştirmede menzil kapılı yüksek PRF'den bir adım daha ileri gider. Patlamaların tekrar periyodu, ilgilenilen maksimum menzil artı burst uzunluğu, t patlaması, menzil belirsizliklerinden kaçınılacaktır.
Ayrıca, patlama uzunluğunun yarısından (0.5 cτburst) daha büyük aralıklardaki hedeflerden gelen geri dönüşler, iletilen darbelerin hiçbiri tarafından gölgelenmeyecek ve daha kısa mesafelerden herhangi bir yan lob dönüşü ile eşzamanlı olarak alınmayacaktır.
Patlama uzunluğunun yarısından daha az aralıklardaki hedeflerden gelen geri dönüşler, elbette, kısmen gölgede kalacak ve daha kısa mesafelerden bazı yan duvar karmaşası ile alınacaktır. Ancak, hedeflerin kısa menzili nedeniyle, tespit hassasiyetinin kaybı özellikle şiddetli değildir ve menzil azaldıkça gittikçe azalır.
Monopulse Doppler
Bu dalga biçimi, her bir darbe patlaması için tek bir uzun darbe ikame edildiği için, esasen düşük PRF eşdeğeri darbe patlamasıdır. Sonuç olarak, aynı tepe gücü için ortalama güç önemli ölçüde artar.
Örneğin, patlamalardaki görev faktörü yüzde 40 ise, diğer faktörler eşitse, tek darbe doppler, darbe patlamasının ortalama gücünün iki buçuk katını sağlayacaktır.
Geleneksel düşük PRF'lerin etkililiğini sınırlayan doppler kör bölgeleri ve yer hareket eden hedeflerden geri dönüş problemleri, ana lob dağınıklığı spektrumunun tekrarları arasında yeterince geniş bir doppler-net bölge sağlamak için yeterince yüksek bir oranda radar dönüşü örneklenerek önlenir. Bu nedenle ve aralığın kesin olması nedeniyle, her darbenin iletilmesinden sonra doppler çözünürlüğünün yanı sıra kaba aralık elde edilebilir - dolayısıyla monopulse doppler adı verilir. Daha ince aralık çözünürlüğü, tabii ki, darbe sıkıştırması kullanılarak elde edilebilir.
Olası bir uygulamada, radar dönüşünün örnekleri, bir dizi menzil geçidine paralel olarak beslenir. Ardışık kapıların açılması, zaman içinde darbe genişliğine eşit bir miktarda kademelendirilir (darbe sıkıştırması kullanılıyorsa sıkıştırılmış darbe genişliği). Her kapı, darbe genişliğine eşit bir süre boyunca açık bırakılır.
Her bir kapıdan geçen numuneler menzil kutularında toplanır ve her menzil artışı için bir doppler filtre bankası oluşturmak üzere tutarlı bir şekilde entegre edilir. Doppler filtrelerinin entegrasyon süresi iletilen darbenin süresi ile sınırlı olduğundan, doppler çözünürlüğü oldukça kabadır.
İstenirse, daha ince doppler çözünürlüğü, her bir kaba filtrenin birkaç iletilen darbe için ürettiği çıktılarla ikinci bir doppler filtresi bankası oluşturularak elde edilebilir.
Takip Sırasında Arama (SWT) Modu
Bir dövüşçünün radarının birden fazla hedefi aynı anda takip etmek için üç temel nedeni vardır: (a) potansiyel olarak tehdit edici hedefleri ayrı ayrı izlemek, (b) sürekli aydınlatma gerektirmeyen füzelerin yarı aktif yönlendirilmesi için periyodik hedef aydınlatması sağlamak (örn., Phoenix) ve ( c) komuta-eylemsiz kılavuzluk kullanan füzeler için periyodik hedef pozisyon güncellemeleri sağlamak (örneğin, AMRAAM).
Aynı zamanda, radarın, gemiden uzak veya diğer yerleşik sensörler (örneğin, IR arama / izleme seti) tarafından belirlenen hedefler için bir veya daha fazla dar sektörde arama yapması ve belirli bir sektörde sürekli durum farkındalığı sağlaması gerekebilir.
Bu gereksinimler, geleneksel tarama sırasında izleme modu tarafından karşılanabilirken, bir dizi ciddi eksikliğe sahiptir. Hedeflerin tümü aynı yeniden ziyaret oranları veya aynı bekleme süreleri ile izlenmemelidir. Hepsi aynı sektörde veya belirlenmiş hedeflerin aranması gereken veya durum farkındalığının istendiği sektörde bulunmayabilir.
Bu sınırlamaların tümü, ESA'nın aşırı huzme çevikliğinden yararlanılarak aşılabilir. Sürekli bir arama taramasında radarın ışınının üzerlerinden geçtiği her seferinde hedef izlerini yenilemek yerine, bir ESA'nın ışını, herhangi bir hedefe, onu doğru bir şekilde izlemek için gerektiği kadar sık ve uzun bir süre boyunca neredeyse anında zıplayabilir. Işın daha sonra tarama çerçeve süresini önemli ölçüde artırmadan aradığı sektöre geri dönebilir.
Hedefleri bu şekilde izlerken, ışın eşzamanlı olarak belirlenen hedefler için belirli dar sektörleri arayabilir ve diğer sektörlerde seçilebilir çerçeve süreleri ile durum farkındalığı sağlayabilir veya hiçbiri olmayabilir. Geleneksel tarama sırasında izleme ile karışıklığı önlemek için, bu çok yönlü yeni moda izleme sırasında arama (SWT) adı verilir.
Mod Yönetimi
Şimdiye kadar bu ve önceki bölümlerde, çeşitli radar dalga biçimlerini, modları ve teknikleri ayrı ayrı ele aldık. Ancak mod serpiştirme, uyarlamalı bekleme zamanlaması, çoklu dalga formu kullanımı ve sensör füzyonu gibi işlevleri gerçekleştirmek için, radarın ön ucu ve işleme kaynakları, gerekli her dahili operasyona zamanında doğru anlarda art arda tahsis edilmelidir.
Bu gereksinime oldukça esnek ve verimli bir yanıt, aşağıda sıralanan iki seviyeli bir mod yönetimi yazılımı mimarisidir.
Bu mimaride, birinci seviye yönetim, aviyonik sistemin Sensör Yöneticisi tarafından gerçekleştirilir. Uçuş mürettebatının kontrollerinden ve diğer önemli alt sistemlerden çeşitli radar operasyonları için talepler alır ve bunları birkaç saniyede, öncelikli komutlara dönüştürür. Bazı temsili komutlar Şekil 8'de listelenmiştir.
Radar Yöneticisi
Sensör Yöneticisinin komutlarını aldıktan sonra, radarın mevcut çalışma durumunu ve sistem kısıtlamalarını hesaba katmak için kaba zaman çizgisini ayarlar.Daha sonra, radarın ön ucunu ve işleme kaynaklarını hassas zaman aralıklarında(nanosaniye) gerekli görevlere tahsis eder Tahsisler tipik olarak şunları içerir:
• Bakış alanı
• Bireysel meskenlerin uzunluğu
• Her bekleme için dalga formu
• Dalga biçimini iletmek için ön uç donanım
• Toplanan verilerden gerekli bilgileri çıkarmak ve bunları Sensör Yöneticisine ve hava mürettebatına bildirmek veya aviyonik sistemi talep etmek için kaynakların işlenmesi
Böylece, basit öncelikli radar çalıştırma talepleri aracılığıyla, radarın kaynakları, hem çatışmalardan kaçınmak hem de karmaşık taktik durumlarda yüksek öncelikli gereksinimlere anında yanıt vermek için esnek bir şekilde tahsis edilir.
