4.8. Дальномерно-пеленгационные методы определения высоты цели

Высота щели может быть определена дальномерно-пеленгационным методом. При этом должны быть учтены такие факторы, как атмосферная рефракция и кривизна земной поверхности.

Атмосферная рефракция может быть учтена путем замены действительного радиуса земли ρ так называемым эффективным радиусом земли ρ_э. При нормальной атмосферной рефракции, соответствующей стандартной атмосфере,

Из рис. 4.33 следует, что высота цели

Рис. 4.33. К определению высоты цели

Так как

то можно воспользоваться формулой приближенного значения корня.

Тогда

Поскольку h << ρ_э, то

Таким образом, измерив наклонную дальность и угол места цели, можно определить и ее высоту.

Иногда для ускорения процесса определения высоты цели применяют специальные планшеты. На рис. 4.34 представлен планшет, имеющий шкалу угла места и ряд кривых H = φ(β), соответствующих различным значениям наклонной дальности. Высота отсчитывается по шкале на вращающейся линейке.

Рис. 4.34. Планшет для определения высоты цели

Угол места может быть определен одним из выше описанных методов. В частности, в станциях сантиметрового диапазона волн угол места довольно часто определяется методом максимума. В этом случае луч, узкий в вертикальной и широкий в горизонтальной плоскостях, непрерывно качается в заданном угломестном секторе. Отраженные импульсы с выхода приемника поступают на управляющий электрод индикатора "дальность - угол места". Развертка по дальности и углу места в таком индикаторе осуществляется путем подачи пилообразного напряжения на "X" пластины и напряжения, пропорционального углу места, на "Y" пластины. Последнее напряжение снимается с устройства развертки по углу места, связанного с механизмом качания луча антенны в угломестной плоскости. Простейшим примером такого устройства может служить потенциометр (рис. 4.11). Для определения высоты цели на экране индикатора наносится ряд кривых постоянной высоты (рис. 4.35).

Рис. 4.35. Экран индикатора 'дальность - угол места'

Можно вместо индикатора "дальность - угол места" применить индикатор "дальность - высота" (рис. 4.36). В этом случае линии постоянной высоты представляют собой ряд горизонтальных прямых. Развертка по высоте в таком индикаторе может быть осуществлена следующим путем.

Рис. 4.36. Экран индикатора 'дальность - высота'

Из формулы (4.46) следует, что при

Тогда для развертки по высоте необходимо на "Y" пластины подать напряжение

где k - коэффициент пропорциональности.

Как видим, на "Y" пластины необходимо подать пилообразное напряжение, модулированное по амплитуде по закону sin β. Такую модуляцию можно получить при помощи вращающегося трансформатора, ротор которого качается синхронно с перемещением луча по углу места.

Если в таком индикаторе на "X" пластины подать напряжение

то будет обеспечена развертка по горизонтальной дальности, так как между наклонной дальностью R и горизонтальной дальностью R_г существует следующая зависимость:

Кроме рассмотренного метода определения высоты цели, в станциях дальнего обнаружения сантиметрового диапазона волн применяется метод V-образного луча. Этот метод позволяет определить все три координаты, т. е. дальность, азимут и высоту цели.

Сущность метода сводится к следующему. Антенная система станции состоит из двух антенн, которые формируют два плоских луча. Один из лучей расположен вертикально, а другой - наклонно (рис. 4.37). Угол между плоскостями лучей обычно берут равным 45°. Обе "антенны устанавливаются на общем основании и вращаются в горизонтальной плоскости. Направление вращения обычно таково, что вертикальный луч перемещается впереди наклонного. В результате за один оборот антенной системы цель облучается дважды: сначала вертикальным лучом, а затем наклонным. Очевидно, что угол α_р, на который поворачивается антенная система от момента облучения цели вертикальным лучом до момента облучения ее наклонным лучом, зависит от высоты цели.

Рис. 4.37. Определение высоты цели методом V-образного луча

Из рис. 4.37 видно, что без учета кривизны земной поверхности и рефракции

Так как

то

Таким образом, измерив наклонную дальность R и разность азимутов α_р, можно определить высоту цели.

Заметим, что перекрытие лучей у их основания не позволяет определить высоту низколетящих самолетов. Однако перекрытия лучей можно избежать, если наклонный луч сдвинуть по азимуту относительно вертикального луча на угол α₀, который должен несколько превышать ширину диаграммы направленности в горизонтальной плоскости. Обычно α₀ выбирают равным 10°.

Отраженные импульсы с выхода приемника поступают на индикатор типа В. Так как за один оборот антенны цель облучается дважды, то на экране индикатора от каждой цели появляются две отметки (рис. 4.38), причем нижняя отметка возникает за счет облучения вертикальным лучом, а верхняя отметка - за счет облучения наклонным лучом. По положению нижней отметки определяют азимут, а по положению верхней отметки - высоту цели. Для определения высоты цели перед экраном индикатора помещается прозрачная шкала, на которой нанесены две горизонтальные риски, разнесенные на угол α₀, и ряд кривых равных высот. Отсчет производится следующим образом. Оператор, перемещая шкалу вдоль вертикальной оси, совмещает нижнюю горизонтальную риску с центром нижней отметки, а затем путем интерполирования определяет высоту цели по положению верхней отметки.

Рис. 4.38. Индикатор станции с V-образным лучом

Следует иметь в виду, что рассмотренным методом можно определять высоту цели только в том случае, когда угол места цели не превосходит угла пересечения лучей. Действительно, если угол места цели будет больше угла пересечения лучей, то цель не будет облучаться наклонным лучом.

Точность определения высоты определяется в основном точностью определения угла ар и величиной горизонтальной дальности. Из формулы (4.48) следует, что ошибка высоты

где Δα_р - ошибка разности азимутов.

Средняя квадратическая ошибка высоты будет

где σ_αр - средняя квадратическая ошибка разности азимутов.

В свою очередь

где σ_α1 и σ_α2 - средние квадратические ошибки азимута первой и второй отметок цели.

Если антенны, формирующие вертикальный и наклонный лучи, идентичны, а угол пересечения лучей равен 45°, то

Тогда

Ранее при рассмотрении точности пеленгации методом максимума указывалось (формула (4.27), что

Поэтому

Подставляя это значение σ_αp в формулу (4.51), получаем