Введение

Потеря флуктуации – это эффект, наблюдаемый в радиолокационных системах, когда объект-мишень движется или изменяет свою ориентацию относительно радиолокационной системы. Он был широко изучен в 1950-х годах Питером Сверлингом, который разработал модели Сверлинга для имитации этого эффекта. Поэтому его иногда называют потерей Сверлинга или аналогичными терминами. Эффект возникает, когда физический размер цели находится в определенном диапазоне значений относительно длины волны радиолокационного сигнала. Когда сигнал отражается от различных частей цели, эти отражения могут интерферировать при возвращении к радиолокационному приемнику. На любом конкретном расстоянии от станции это приводит к усилению или ослаблению сигнала по сравнению с базовым сигналом, рассчитанным по радарному уравнению. При движении цели эти интерференционные картины меняются, вызывая колебания силы сигнала и даже его полное исчезновение в определенные моменты времени. Эффект можно уменьшить или устранить, используя несколько частот или методы модуляции, такие как сжатие импульса, которые изменяют частоту в течение импульса. В таких случаях маловероятно, что интерференционная картина отражений от цели вызовет деструктивную интерференцию на двух разных частотах. Сверлинг описал эти эффекты в своей известной статье 1954 года, представленной во время работы в RAND Corporation. Модели Сверлинга учитывали вклад множества небольших отражателей или большого количества небольших отражателей и одного крупного. Это позволило моделировать реальные объекты, такие как самолеты, и понимать ожидаемые эффекты флуктуационных потерь.

Потери от колебаний

Для основных соображений, касающихся силы сигнала, отраженного от заданной цели, радарное уравнение моделирует цель как единую точку в пространстве с заданным эффективным рассеянием радиолокационного сигнала (ЭРЛС). ЭРЛС сложно оценить, за исключением самых простых случаев, таких как перпендикулярная поверхность или сфера. До появления детального компьютерного моделирования ЭРЛС для реальных объектов обычно измеряли, а не рассчитывали исходя из первых принципов. Такие модели не учитывают реальные эффекты, возникающие из-за отражения радиолокационного сигнала от множества точек на цели. Если расстояние между этими точками сопоставимо с длиной волны радиолокационного сигнала, отражения подвержены волновой интерференции, которая может приводить к усилению или ослаблению сигнала в зависимости от точной длины пути. По мере движения цели относительно радара эти расстояния изменяются, создавая постоянно меняющийся сигнал. На индикаторе радара это проявляется в виде периодического затухания и появления сигнала, что затрудняет сопровождение цели. Этот эффект аналогичен затуханию радиосигнала в автомобиле во время движения, вызванному многолучевым распространением. Один из способов уменьшить или устранить этот эффект – использовать в радиолокационном сигнале две или более частоты. Если расстояния между элементами цели не кратны обеим длинам волн (что можно избежать, выбрав подходящие частоты), то один из двух сигналов, как правило, будет свободен от этого эффекта. Это было реализовано, например, в радаре AN/FPS 24. Многочастотные сигналы такого типа также обеспечивают радиолокационной системе частотную гибкость, полезную для защиты от помех, создаваемых карцинотроном. Поэтому большинство радаров 1960-х годов имели некоторую возможность компенсации потерь от флуктуаций, даже если это не являлось основной целью проектирования.

Сверлинг I

Модель, в которой ЭПР (эффективная площадь рассеяния) изменяется в соответствии с функцией плотности вероятности хи-квадрат с двумя степенями свободы. Это применимо к цели, состоящей из множества независимых рассеивателей примерно одинаковой площади. Для формирования такого распределения достаточно всего нескольких – около полудюжины – рассеивающих поверхностей. Эта модель особенно полезна при анализе формы летательных аппаратов. Сверлинг I описывает случай, когда скорость цели мала по сравнению со временем наблюдения, и, следовательно, ее можно считать неподвижной. Это справедливо для сканирующего радара, который направляет сигнал мимо цели за относительно короткий промежуток времени, часто порядка миллисекунд. Таким образом, движение цели проявляется только при переходе от одного сканирования к другому, но не в процессе одного сканирования. В этом случае функция плотности вероятности упрощается до:

Сверлинг II

Подобно Swerling I, за исключением того, что значения RCS изменяются от импульса к импульсу, а не от скана к скану. Это справедливо для очень быстродвижущихся целей или, что более распространено, для радаров непрерывного наблюдения, таких как радары управления огнем или поисковые радары, удерживающие захват одной цели.

Сверлинг III

Модель, в которой радиолокационная эквивалентная площадь (РЭС) изменяется в соответствии с функцией плотности вероятности хи-квадрат с четырьмя степенями свободы. Эта ФПВ аппроксимирует объект с одной большой рассеивающей поверхностью и несколькими другими малыми рассеивающими поверхностями. Примеры включают некоторые вертолеты и самолеты с винтовым двигателем, так как винт/ротор обеспечивает сильный постоянный сигнал. Модель III является аналогом модели I, рассматривая случай, когда РЭС остается постоянной в течение одного сканирования. ФПВ принимает вид:

Сверлинг IV

Схожа с Swerling III, но РЛС изменяется от импульса к импульсу, а не от скана к скану.

Swerling V (также известный как Swerling 0)

Постоянная ЭПР, соответствующая бесконечному числу степеней свободы.