Радиолокация без формул, но с картинками
Шрифт:
Теперь собираем все портреты в альбом и пишем на обложке: «Каталог наблюдаемых объектов для N-ской радиолокационной станции, работающей на частоте Fо». 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 [20], 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.