Радиолокационный горизонт является критической областью производительности для систем обнаружения самолетов , определяемой расстоянием, на котором луч радара поднимается достаточно над поверхностью Земли, чтобы сделать обнаружение цели на минимально возможной высоте. Он связан с областью производительности на малых высотах , и его геометрия зависит от рельефа местности, высоты радара и обработки сигнала. Это понятие связано с понятиями радиолокационной тени , зоны помех и чистой зоны .
Воздушные объекты могут использовать зону радиолокационной тени и зону помех, чтобы избежать обнаружения радаром, используя технику, называемую навигацией по засветке Земли . [1]
Без учета рефракции в атмосфере радиогоризонт будет геометрическим расстоянием от радара до горизонта, учитывающим только высоту радара над уровнем моря и радиус Земли (приблизительно 6,4·10 3 км):
Когда H мало по сравнению с , это можно приблизительно выразить следующим образом:
[Процентная погрешность, которая увеличивается примерно пропорционально высоте, составляет менее 1%, когда H меньше 250 км.]
При таком расчете горизонт для радара на высоте 1 миля (1,6 км) составляет 89 миль (143 км). Горизонт радара с высотой антенны 75 футов (23 м) над океаном составляет 10 миль (16 км). Однако, поскольку давление и содержание водяного пара в атмосфере меняются с высотой, путь, используемый лучом радара, преломляется из -за изменения плотности. В стандартной атмосфере электромагнитные волны, как правило, изгибаются или преломляются вниз. Это уменьшает зону тени , но приводит к ошибкам в измерении расстояния и высоты. На практике, чтобы найти , нужно использовать значение 8,5·10 3 км для эффективного радиуса Земли (4/3 от него), вместо реального. [2]
Итак, уравнение принимает вид:
И для тех же примеров: радиогоризонт для радара на высоте 1 мили (1,6 км) будет равен 102 милям (164 км), а на высоте 75 футов (23 м) — 12 милям (19 км).
Кроме того, слои с обратным трендом температуры или влажности вызывают атмосферные каналы , которые изгибают луч вниз или даже задерживают радиоволны так, что они не распространяются вертикально. Это явление происходит в двух случаях:
Влияние воздуховодов усиливается по мере снижения частоты. Ниже 3 МГц весь объем воздуха действует как волновод, заполняя тень радара, а также снижает чувствительность радара выше зоны воздуховодов. Воздуховоды заполняют зону тени, увеличивают расстояние зоны помех и могут создавать отражения для радаров с низкой частотой повторения импульсов , которые находятся за пределами инструментального диапазона .
Объекты за пределами Dh будут видны только в том случае, если высота удовлетворяет следующему требованию:
где — высота цели, а — дальность до цели. Объекты ниже этой высоты находятся в тени радара.
Зона помех — это место, где энергия радара находится в самых нижних слоях воздуха, на высоте нескольких тысяч футов. Она простирается на расстояние около 120% от горизонта радара.
На земле под этими углами возвышения находится большое количество отражателей. Преобладающие ветры со скоростью около 15 миль/час заставляют эти отражатели двигаться, и этот ветер поднимает в воздух более мелкие объекты. Эти помехи называются помехами .
Зона помех включает прибрежную зону и рельеф местности при работе на суше или вблизи нее.
Широкий луч осветит миллионы квадратных футов поверхности к тому времени, когда импульс радара достигнет 10 миль (16 км). Цели, как правило, намного меньше, поэтому будут замаскированы помехами. Отражения помех могут создавать нежелательные ложные цели.
Антенна радара без улучшения обработки сигнала с целью снижения помех обычно не направлена близко к земле, чтобы не перегружать компьютеры и пользователей.
Индикация движущихся целей (MTI) может уменьшить помехи примерно на 35 дБ. Это позволяет обнаруживать объекты размером до 1000 квадратных футов (93 м 2 ). Преобладающий ветер и погода могут ухудшить работу MTI, а MTI вводит слепые скорости . [3]
Импульсно-доплеровский радар может снизить помехи более чем на 60 дБ, что позволяет обнаруживать объекты размером менее 1 квадратного фута (0,093 м 2 ) без перегрузки компьютеров и пользователей. Системы, использующие импульсно-доплеровскую обработку сигнала с подавлением скорости, установленным выше скорости ветра, не имеют зоны помех. Это означает, что чистая область простирается до самой земли.
Чистая зона — это зона, которая начинается в нескольких километрах за горизонтом радара при малых углах места.
Ясная зона — это также зона над малыми углами возвышения с ясным небом.
Не существует четко выраженной области в районах с погодными условиями и высокой биологической активностью (дождь, снег, град, сильные ветры, миграция).
Разработано несколько радиолокационных систем, позволяющих обнаруживать цели в зоне тени. Эти системы известны под общим названием загоризонтные радары . Обычно используются три системы; наиболее распространенная использует ионосферу в качестве отражателя и направляет сигнал в небо, а затем прослушивает слабые сигналы, которые возвращаются с неба, другие используют бистатическую компоновку с удаленными антеннами, ищущими объекты, которые проходят между ними, и небольшое количество систем используют «ползучие волны», которые перемещаются в зону тени.
