Оценка угла места в системах локации метрового диапазона

Схема приема прямого и отраженного от поверхности земли лучей
.
Прямой и отраженный лучи интерферируют и значения оценок углов места искажа-ются. Для уменьшения этих искажений уменьшают ширину диаграммы направ-ленности. Однако в метровом диапазоне в угломестной плоскости создать узкие диаграммы направленности технически сложно и полного подавления луча, отраженного от поверхности земли достигнуть не удается.

РЛС «НЕБО- У»
Технические параметры.
Антенна - крестообразная ФАР
Высота антенны - 43 м
Количество элементов ФАР:
дальномера - 27 x 6
высотомера - 6 x 24
Мощность передатчика:
- импульсная мощность - 500 кВт
Дальность обнаружения максимальная - 700 км
Разрешающая способность:
- по дальности - 800 м)
- по азимуту - 200 угл.мин
- по углу места - 200 угл.мин)
Частотный диапазон f=35÷75 МГц. (Длины волн λ=8.57÷4 м.)

Основы теории (1)
Принятое сообщение
Логарифм функции правдоподобия
Решения уравнений правдоподобия

Основы теории (2)
Преобразованный функционал правдоподобия
Дисперсии Рао-Крамера
Коэффициенты корреляции

Преобразованный функционал правдоподобия
.
Сравнение при угле места 20 градусов диаграмм направленностей (верхной рисунок) и функционалов правдоподобия. Отношение сигнал/шум 20 дБ.
Вертикальная и горизонтальная поляризация
Преобразованный функционал правдоподобия

Сравнение оценок углов места для двух поляризации: метод МП и метод УСА
.
Расчет методом максималь-ного правдоподобия (МП) с исключением земной волны и методом углового спек-трального анализа.(УСА). Частота 35 МГц, сухая земля, линейная поляризация под углом 45 градусов к плоскости падения. Поляризационные составляющие равны 1 и 1.Отношение сигнал/шум равно 20 дБ.

Оценка углов места методом МП
.
Статистика отклонений оценок углов места в диапазоне 0÷90 градусов по независимым реализациям шума. Отношение сигнал/шум равно 20 дБ. Красными линиями отмечен допустимый интервал отклонений углов места от заданного в модели. Зеленым цветов отмечена зависимость СКО углов места по Рао-Крамеру.
Влияние на оценку угла места луча, отраженного от поверхности земли полностью исключено

Дополнение антенной системы горизонтальной линейкой вибраторов
.
. Статистика отклонений оценок углов места от установленных в модели в диапазоне 0÷90 градусов. Антенная система состоит из 8-ми вибраторов , расположенных по вертикали, и 6-ти вибраторов , расположенных по горизонтали ,на высоте 2.5 м.

Оценка углов места при малых значениях углов места
Ограничение снизу значением угла места 1 градус

Коэффициент корреляции между лучами
Ограничение углового диапазона оценок углов места коэффициентом корреляции между лучами

Основные результаты
Представлена технология решения задачи оценки углов места в системах радиолокации метрового диапазона, основанная на преобразованном функционале правдоподобия. Ее особенности следующие.
Технология полностью исключает влияние луча, отраженного от поверхности земли, на точность оценок углов места.
СКО углов места соответствует СКО Рао-Крамера в средней части углового диапазона и уменьшается с увеличением отношения сигнал/шум .
При дополнении антенной системы линейкой горизонтальных вибраторов, погрешность в верхней части углового диапазона может быть уменьшена до средних значений.