Текст книги "Радиолокация без формул, но с картинками"
Автор книги: Михаил Размахин
сообщить о нарушении
Текущая страница: 9 (всего у книги 9 страниц)
И как их все-таки узнают?
Только что мы познакомились с иностранными данными о методах радиолокационной маскировки. Если рассказ был убедительным (автор во всяком случае к этому стремился), то читатель может подумать, что наблюдать за целями с помощью радиолокатора – задача бесперспективная. Ведь среди помех, шумов и ложных целей заметить полезный сигнал, отраженный от истинной цели, очень трудно, а узнать по этому сигналу, с какой именно целью мы имеем дело, по-видимому, просто невозможно.
Но превратив читателя в пессимиста, автор все-таки берется доказать, что дело обстоит не так уж плохо. И действительно, станции-то работают и обнаруживают цели. Сейчас мы и расскажем, используя и здесь данные зарубежной печати, о методах опознавания целей.
Как вы можете узнать при встрече человека, которого никогда раньше не видели? Лучше всего, если у Вас есть его портрет, фотокарточка или хотя бы словесный портрет, который умеют составлять криминалисты. В таком словесном портрете перечисляются основные черты разыскиваемого человека, например форма носа, разрез и цвет глаз, овал лица и т. д.
Вот и цели можно узнавать по их портретам. Правда, это не живописней портрет и даже не фотокарточка. Для опознания цели нам нужен специфический «радиолокационный портрет». Создают его следующим образом. Берут какую-нибудь цель и везут на специальный полигон. Там ее закрепляют на подставке и поворачивают в разные стороны. В каждом положении цели включают радиолокационную станцию и записывают отраженный сигнал. А его величина сильно зависит от угла, под которым мы облучаем цель. Для некоторых углов отраженный сигнал велик, для других мал. Самый слабый отраженный сигнал получается при наблюдении «с носа», когда цель повернута к нам своим заостренным концом. А если цель развернуть так, что ее боковая поверхность будет перпендикулярна направлению наблюдения, то отраженный сигнал будет максимальным.
Нарисуем теперь прямоугольную систему координат и будем откладывать по горизонтальной оси угол поворота цели, а по вертикальной – величину отраженного сигнала. Получим волнообразную кривую, у которой будут и широкие плавные подъемы, и узкие выбросы, и глубокие провалы. Это диаграмма обратного отражения цели, или ее радиолокационный портрет. Можно использовать и другую систему координат – круговую или полярную. Тогда угол поворота нужно откладывать по дуге окружности, а величину отраженного сигнала по радиусу, соответствующему этому углу. при этом мы получим круговую диаграмму обратного отражения, которая будет иметь вид замкнутой кривой. Однако чередование максимумов и минимумов на ней, характерное именно для этой цели, сохранится. Такая круговая диаграмма напоминает цветок. Если цель гладкая, как например головная часть ракеты, то диаграмма имеет 3–4 больших лепестка и похожа на цветок мака. У сложных целей, таких как самолет или спутник, которые имеют много выступающих элементов, антенн, острых граней и углов, радиолокационный портрет скорее всего напоминает ромашку.
Итак, портрет готов. Точно так же можно снять портреты и других радиолокационных целей. Если цель очень велика или ее нельзя привезти на полигон, то портрет можно снять и по модели. Делают точную уменьшенную копию цели и исследуют ее на полигоне. Правда, при этом и длина волны радиолокатора должна быть уменьшена во столько же раз, во сколько мы уменьшили цель. Тогда портрет получается точно таким же, как если бы мы наблюдали саму цель.
Теперь собираем все портреты в альбом и пишем на обложке: «Каталог наблюдаемых объектов для N-ской радиолокационной станции, работающей на частоте F0». А нельзя ли использовать этот каталог для станций, работающих на других частотах? К сожалению, нет. Попробуем изменить частоту зондирующего сигнала и посмотрим, что получится. Для гладкой цели характер радиолокационного портрета при небольшом изменении частоты практически не меняется. Число максимумов остается тем же, разве что их амплитуда и расположение слегка изменяется. А вот для целей сложной конфигурации даже незначительное изменение частоты радиолокационного сигнала может резко изменить портрет. И число максимумов, и их взаимное расположение, и их величина– все станет другим. Так что для каждой частоты приходится составлять свои каталоги.
А как представляют себе специалисты использование такого каталога, когда им нужно опознать цель? Иностранные специалисты различают два случая.
Пусть цель не стабилизирована, то есть кувыркается со скоростью, скажем, 10 оборотов в минуту. Тогда, фиксируя величину отраженного сигнала, за минуту можно записать 10 полных радиолокационных портретов. На ленте с устройства для записи сигнала получается цепочка последовательно записанных портретов. Эксперты рекомендуют выбрать тот портрет, который получился лучше всего[21]21
Поскольку пока мы не располагаем данными о четком критерии отбора, нельзя гарантировать выбор лучшего портрета.
[Закрыть], и затем обратиться к каталогу.
Если один из имеющихся в каталоге портретов точно совпадает с сигналом, то значит именно эта цель попала в поле зрения радиолокационной станции. Но так бывает не всегда. Точнее говоря, почти всегда бывает не так. Реально снятый портрет чаще всего не совпадает в точности ни с одним из эталонных. По общему характеру он очень похож вот на этот, но на нем три лишних пичка. Эти пички имеются на другом эталонном портрете, но зато его главный максимум уполз влево. В печати описывается несколько критериев идентификации эталонных реальных портретов, но все они допускают наличие неопределенности. Выбирая самый похожий портрет, можно допустить ошибку. В наихудшем случае реально снятый портрет одинаково похож на два эталона сразу. Тут остается сказать, что цель больше всего похожа на эталонный № 14 и № 27, а какой именно объект наблюдается неизвестно. Специалисты по теории вероятности предлагают в таких случаях бросать монетку или игральную кость. Эти беспристрастные судьи и определяют, какая цель наблюдается. А если будет ошибка? Ничего не поделаешь, приходится смириться.
Почему же это происходит? Если не учитывать неполадки самой станции, то остаются две главные причины. Первая – уже знакомый нам шум. Это он может приписать к портрету лишние пички или срезать закономерный максимум. Методы борьбы с ним уже известны. Вторая причина такова. Траектория объекта относительно радиолокационной станции может быть расположена так, что реальный портрет снимается под другим ракурсом, чем эталонный. Это похоже на попытку узнать человека в профиль, имея только его фотографию в фас. Как считают зарубежные специалисты, с этой весьма сложной задачей может справиться только вычислительная машина, да и то только в том случае, если известны характер кувыркания и его форма. Тогда в ряде случаев можно получить портрет цели в нужной нам плоскости и произвести опознавание цели.
Значительно труднее опознать цель, если она стабилизирована. Представьте себе, что Вы попали в автомобильный салон или в павильон машиностроения на ВДНХ. Перед Вами на круглых подставках вращаются сверкающие свежим лаком новенькие автомобили. За один оборот подставки можно, не сходя с места, осмотреть интересующую Вас машину со всех сторон. Это аналог кувыркающейся цели. Ну а теперь встаньте на обочине шоссе и понаблюдайте за проходящими машинами. Приближающийся автомобиль Вы видите только спереди, удаляющийся – только сзади. Когда автомобиль проносится мимо, можно успеть увидеть одну боковую сторону. Вот это аналог стабилизированной цели.
Чтобы получить портрет такой цели, станция должна наблюдать за ней очень долгое время, да и в этом случае не всегда получается полный портрет. Проводить опознавание цели становится очень трудно. Полученный отрезок портрета может быть похож на различные участки разных эталонных портретов. Больше неопределенность, больше вероятность ошибки. Для исправления положения можно использовать данные, полученные со стороны. В одном из специальных иностранных журналов предлагается изучать траекторию цели, тогда можно отбросить эталонные портреты целей, имеющих другие траектории. Есть и другие вспомогательные методы. Но и при таких ухищрениях опознавание стабилизированных целей, по мнению зарубежных специалистов, менее надежно, чем опознавание кувыркающихся объектов. Это обстоятельство – еще один аргумент в пользу применения стабилизированных целей (головных частей ракеты и спутников).
Рассматривали иностранные специалисты и такую задачу. Полученный портрет абсолютно не похож ни на один из эталонных. Значит появилась новая цель, которая еще не попала в каталог. Занесем ее пока условно. Встретив эту цель в следующий раз, мы уже «узнаем» нашу знакомую «незнакомку». И правда, незнакомка, так как по существу мы о ней ничего не знаем, но даже простая регистрация пролета цели по той или иной траектории иногда может иметь большое значение. В космическое пространство несущественных объектов не запускают – дорогое удовольствие. Так что и такое опознавание приносит пользу.
Вот, в общих чертах мы и познакомились, как специалисты пытаются опознавать цели по отраженным от них радиолокационным сигналам. Конечно, рассказ получился не очень полный и подробный. Но в популярной книжке и не обязательно разбирать подробности, а основные идеи, подсказывающие пути решения этой сложной задачи, здесь приведены.
Вы знаете еще не все
Ну вот и последняя глава. Пора прощаться. Остается утешаться тем, что рано или поздно всем предстоит встреча с героиней книги. Это, по-видимому, уже не надо доказывать. Да и книг по радиолокации, серьезных и популярных, выпускается сейчас очень много. Какая-нибудь обязательно попадет в руки любознательного читателя.
Есть и еще одна причина для грусти. Любая научно-популярная книга, в которой приводятся конкретные примеры самых последних достижений науки и техники, в наше время очень быстро устаревает. Выражения «уникальная станция», «удивительный радиолокатор» и так далее по отношению к приведенным здесь станциям через несколько лет будут звучать по меньшей мере странно. Бурный прогресс радиолокационной техники не оставляет в этом никаких сомнений.
Есть, правда, надежда, что и в будущих значительно более совершенных радиолокаторах в той или иной степени будут использоваться те же принципы работы основных устройств, методы обработки данных и алгоритмы функционирования. В таком случае эта книжка может принести некоторую пользу и будущему читателю.
Хочется сказать несколько слов тем, кого эта книга впервые познакомила с радиолокацией. Не надо обольщаться! Не считайте, что Вы уже знаете о ней все. Вспомните сколько раз рассказ прерывался на полуслове, сколько раз встречались фразы: «существуют и другие методы…», «известны другие пути решения этих проблем…» и т. д. Если подчеркнуть такие места красным карандашом, то книжка станет похожа на диктант вечного двоечника или на учебник, над которым поработал трудяга-студент. Это лишь элементарное введение в радиолокацию, первое знакомство с кругом вопросов, которыми она занимается. Каждый из них служит темой глубоких научных исследований и ожесточенной полемики на страницах научно-технических журналов и на конференциях.
Насколько мне помнится, никаких ограничений на использование таблиц в книге не накладывалось. Воспользуемся этим и приведем небольшую табличку.
Таблица первая и последняя.
В левой ее части перечислены некоторые разделы теории радиолокации, в правой – некоторые основные научные дисциплины, без знания которых невозможно не только развитие, но даже и усвоение данного раздела. Кроме того, любому современному специалисту просто необходимо умение программировать и вести расчеты на вычислительной машине, трудолюбие и, далеко не в последнюю очередь, чувство юмора.
Так что не спешите в отделы кадров тех институтов и предприятий, которые занимаются радиолокацией, если Ваш багаж состоит только из сведений, почерпнутых на страницах этой книжки. Без серьезной подготовки за современную радиолокацию браться не стоит. А дело очень интересное и нужное. И не пугайтесь таблицы! Ведь в конце концов сейчас для работы в любой области науки и техники нужно знать не меньше.
Да, и еще вот что. Мне почти никогда не приходилось встречать разочаровавшихся в своем деле специалистов по радиолокации. Поэтому, до свидания, читатель!
