Proposals to improve the information capabilities of coastal-based radar stations for surveillance of surface and air objects

Abstract

Sea-based radar stations (RS) are widely used for solving the tasks of radar surveillance of surface objects (SO) and air objects (AO). The subject of the article is the mechanisms of radio wave propagation in the boundary layer of the atmosphere. The aim is to investigate the possibilities of improving the accuracy of measuring the range and radial velocity of SO and AO observed beyond the line-of-sight of coastal-based RS. Objective: to analyse the spatial and temporal parameters and properties of waveguide layers above the water surface. Methods used: maximum likelihood and frequency. The following results were obtained. The results of experimental studies of seasonal and daily changes in the parameters of the lower troposphere layer in the Black Sea coastal zone and the parameters of tropospheric radio waveguides are presented. The procedure for calculating the energy transmission losses during radio wave propagation in the boundary layer of the atmosphere is presented, and the conditions for detecting SO and AO beyond the radar line-of-sight are determined. Recommendations for increasing the range of detection of SO and AO are given, which are associated with the possibility of predicting the existence of tropospheric radio waveguides by using data on the current conditions of radio wave propagation over the sea based on the signals of the automatic ship identification system AIS. Conclusions. Proposals have been developed to improve the accuracy of measuring the range and radial velocity of SO and AO at waveguide propagation of radio waves over the sea surface. A promising area for further research may be to identify ways to optimise the measurement of angular coordinates in modern RS during waveguide propagation of radio waves over the sea surface.

Радіолокаційні станції (РЛС) приморського базування широко використовуються для вирішення завдань щодо радіолокаційного спостереження надводних об'єктів (НО) та повітряних об'єктів (ПО). Предметом вивчення в статті є особливості врахування умов поширення радіохвиль для підвищення інформаційних можливостей РЛС приморського базування. Метою статті є дослідження можливостей щодо підвищення точності вимірювання дальності та радіальної швидкості НО та ПО, що спостерігаються за межами дальності прямої видимості РЛС приморського базування. Завдання: врахування флуктуацій фронту хвилі радіолокаційного сигналу, які виникають при його поширенні у хвилеводних шарах над морською поверхнею. Використані методи: метод найбільшої правдоподібності та частотний метод вимірювання дальності. Отримано наступні результати. Представлено результати експериментальних досліджень умов існування та параметрів тропосферних радіохвилеводів. Наведено порядок розрахунку енергетичних втрат при поширенні радіохвиль в прикордонному шарі атмосфери та визначено умови виявлення НО та ПО за межами дальності прямої видимості РЛС. Надано рекомендації щодо збільшення дальності виявлення НО та ПО, які пов’язані із можливістю існування тропосферних радіохвилеводів. Наведено пропозиції щодо оптимізації вимірювання радіальної швидкості НО та ПО з врахуванням статистичних характеристик флуктуацій фазового фронту хвилі радіолокаційного сигналу з частотною модуляцією, що забезпечує необхідну точність вимірювання дальності. Висновки. Розроблено пропозиції щодо збільшення дальності виявлення НО і ПО при хвилеводному поширенні радіохвиль над морською поверхнею та підвищення точності вимірювання їх радіальної швидкості та дальності. Перспективним напрямком подальших досліджень може бути визначення шляхів оптимізації вимірювання кутових координат в сучасних РЛС при хвилеводному поширенні радіохвиль над морською поверхнею.