Blip-to-scan_ratio
レーダーシステム、ブリップ・ツー・スキャン比、又はブリップ/スキャン、ターゲットはそれが理論的に表示することができる回数にレーダーディスプレイに表示された回数の割合です。あるいは、スキャンの総数に対する正確なリターンを受け取ったスキャンの数の比率として定義することもできます。
「ブリップ」とは、平面位置指示（PPI）表示に基づいて早期警戒レーダーに描かれる点を指します。「スキャン」とは、回転するアンテナによって行われる空全体の1回の検索です。ブリップ対スキャン比が低いレーダーは、物体（主に航空機）からの反射がわずかであるため、検出がより困難になります。
高速および高度で飛行する航空機の場合、比率はさらに低下し、航空機はレーダーからほとんど見えなくなります。レーダー署名のこの変更は、米国での支持者であるフランクリンロジャースにちなんでロジャース効果としても知られています。ロッキードU-2は、はるかに高速に置き換えられる予定とされたステルスロッキードA-12まさにこの理由のために。ただし、ソビエトレーダーシステムへのアップグレードにより、ブリップ対スキャンの比率が増加し、A-12は配備される前に廃止されました。
コンテンツ
1 レーダーの基本
2 ブリップ/スキャン比
3 検出の回避
4 航空機プロジェクト
5 参考文献
6 参考文献
レーダーの基本
レーダー
従来のレーダーは、無線信号のパルスの送信と受信の間の遅延のタイミングをとることによって距離を測定し、信号が受信された瞬間のアンテナの機械的位置によって角度位置を決定します。空全体をスキャンするには、アンテナを垂直軸を中心に回転させます。返された信号は、アンテナと同じ角度でドットを生成し、時間遅延によって中心からずれた円形のブラウン管に表示されます。その結果、アンテナ周辺の空域が2次元で再作成されます。このような表示は、計画位置インジケーターと呼ばれ、通常は単に「PPI」です。
これらのドットはブリップとして知られています。最適な条件下では、レーダーから送信されたすべてのパルスが返され、画面にブリップが表示されます。大きなオブジェクトはより強い信号を返すため、より明るいブリップを生成します。低速の航空機でも、ディスプレイのほぼ同じ場所に多くのリターンが描画され、「合計」されるため、明るいブリップが生成されます。
上の冷戦時代のレーダーディスプレイ、ブラウン管の蛍光体コーティングは、彼らが持っているであろうように混合した半減期をアンテナの回転速度の順に。つまり、ディスプレイには、特定のオブジェクトからの最新のリターンが明るいブリップとして表示され、古いオブジェクトはフェードするにつれてやや暗いブリップとして表示されます。アンテナのスキャン速度に応じて、ディスプレイに3つまたは4つのそのようなブリップが表示されると予想される場合がオペレーターは、最も暗いブリップから最も明るいブリップまで、進行方向を簡単に判断できます。
ブリップ/スキャン比
すべてのレーダーの重要な特性の1つは、最大有効範囲を決定するパルス繰り返し周波数（PRF）です。パルス間の時間は、単一のパルスがシステムの最大範囲に到達し、次のパルスが始まる前に戻ることができるように、十分に長くする必要がたとえば、300 km（190 mi）の範囲を持つように設計されたレーダーは、パルスが最大範囲を移動して光速（300，000 km / s）で戻るまで2ミリ秒待機する必要がこれは、そのようなレーダーが最大で500パルス/秒（PRF）を送信できることを意味します。レーダーが毎秒1000パルスを送信した場合、特定の反射が送信されたばかりのパルスから150 kmの物体から来たのか、前のパルスを反射した300kmの物体から来たのかを判断することは不可能です。一方、150kmのレーダーは1ミリ秒しか必要としません。これにより、1000のPRFが可能になります。
PRFと絡み合っているのは、パルスの長さ、つまりデューティサイクルです。これにより、システムの最小範囲が決まります。より長いパルスは、より多くのエネルギーが物体によって反射される可能性があることを意味します。ただし、レーダーシステムは、パルスを送信している間は反射を検出できません。たとえば、最小範囲を30 kmにするために、レーダーのパルスの持続時間は0.1ミリ秒以下にすることができます。早期警戒レーダーの場合、最小範囲は一般に重要ではないため、リターンを最大化するために長いパルスが使用されますが、それでもデューティサイクルは重要な設計上の考慮事項でした。
これらの2つの要素が組み合わさって、遠くの物体から返される信号の強度が決まります。より短いデューティサイクルを使用すると、より良い最小範囲が可能になりますが、特定の時間に宇宙に送られる無線エネルギーが少なくなり、戻り信号の強度が低下することも意味します。同様に、範囲を改善するためにPRFを減らすと、システムがリスニングにより多くの時間を費やすようになり、エネルギーブロードキャストの総量も減ります。これは、長距離の小さな物体、特に短距離の物体も検出できるレーダーシステムを作成することは本質的に難しいことを意味します。最新の電子機器では、レーダーにさまざまなPRFとデューティサイクルを設定して、さまざまな範囲で動作できるようにするのは比較的簡単ですが、1950年代のチューブベースの電子機器では、これは非常に高価でした。
返される信号にも影響を与える機械的効果もレーダーアンテナは通常、角度分解能を向上させるために、非常に狭いビームを生成するように配置されています。長距離レーダーでは、2〜5度のビーム幅が一般的です。ビーム幅と絡み合っているのは、アンテナの回転速度です。これは、回転するレーダーがスキャンごとに特定のオブジェクトのペイントに費やす時間も決定するためです。たとえば、ビーム幅が1度のレーダーと、10秒ごとに1回、つまり1秒あたり36度回転するアンテナについて考えてみます。オブジェクトは、1度のビームがその上をスイープするときに、1/36秒だけビームによってペイントされます。レーダーのPRFが500の場合、オブジェクトはスキャンごとに最大14パルスでペイントされます。
さらに、冷戦レーダーシステムは完璧にはほど遠いものでした。システムは、システムのバックグラウンドノイズを超えるのに十分なエネルギーで十分なリターンを受け取った場合にのみ、オペレーターのディスプレイに目に見えるブリップを作成しました。大気条件、内部コンポーネントからの電子干渉、およびその他の要因により、「クラッター」と呼ばれる誤ったリターンが発生したり、実際のリターンが隠されたり、オペレーターがブリップを正しく解釈できなくなったりすることがありました。
これらの設計特性とグリッチに対する感受性が組み合わさって、レーダーのブリップ/スキャンが決定されます。
検出の回避
レーダーは、信号で空の一部のみをペイントします。この画像では、黄色の表面は、ローカル地形からの反射を回避する必要性に基づいて、レーダーが狙うことができる最小の角度を表しています。紫色の表面は、アンテナが到達できる最大角度であり、多くの場合、約30〜45度です。赤い表面はレーダーの最大範囲であり、多くの設計上の決定の要因です。この例では、高高度で飛行している航空機は、赤と紫の表面の間の小さな環状リングを通過している間、短時間しか検出できません。航空機は、黄色い表面の下のレーダーに近づくこともできます。
これらのさまざまな効果を使用して検出を回避する方法を理解するには、実際の例を検討することが役立ちます。議論されている期間中、ソビエト艦隊で最も一般的なレーダーの1つは、P-20レーダーとそのさまざまな修正バージョンでした。これは、モードに応じて約375〜750 PPSのPRFを持ち、アンテナは約6 RPMで回転し、2度の角度ビーム幅を持っていました。一般的な高度で飛行する爆撃機サイズのターゲットに対して、250 km（160マイル）のオーダーの検出範囲が最大高度角は28度でした。これは、ステーションの上のかなりの領域がスキャンされなかったことを意味します。
時速1000kmで飛行する典型的な初期のジェット機を考えてみましょう。アンテナが完全に回転するたびに（10秒かかります）、航空機は1000 km / h = 278 m / s * 10 = 2780 m、3km弱移動します。半径300kmのディスプレイでは、これはディスプレイの面（直径600 km）を横切るわずか0.5％の動きを表し、オペレーターが航空機として解釈しやすい2つのドットの間に小さな線分を生成します。
ただし、目標速度を上げると、スコープ上での動きがより顕著になり、認識しにくくなり、追跡が困難になります。マッハ3（25，000mで3500km / h）では、同じ10秒間の動きがディスプレイの顔の1.5％以上に相当します。この時点で、ゆっくりと移動するドットは一連の薄暗い個々のスポットに変わり、混乱しやすくなります。さらに、スポットがディスプレイ上で分離されているため、リターンが「加算」されなくなり、リターンがバックグラウンドノイズと同じレベルに低下して、見えなくなる可能性が
画面全体に小さな点の線が表示されているオペレーターは、最終的には航空機としての帰還を認識する可能性がこれさえもイライラさせるために、航空機は可能な限り高く飛ぶように設計されました。高速航空機が90，000フィート（27 km）で飛行していると仮定すると、これは、航空機がステーションから約100 km（62マイル）以内に近づくと、レーダーの最大角度を超えることを意味します。それが最初に250キロメートル（160マイル）で検出されたと仮定すると、それは150キロメートル（93マイル）の範囲でのみ表示されることを意味します。マッハ3では、これは理論上でも約3分間表示されることを意味します。これにより、傍受を手配する時間がほとんどなくなります。
したがって、検出を回避するためにブリップ/スキャンを使用するという概念。高速、高高度の航空機は、認識されずに早期警戒レーダーの上を飛行する可能性がさらに、オペレーターがブリップを航空機として認識したとしても、リターンの数が少なく、ディスプレイ全体の動きが速いため、迎撃する航空機へのリレーの軌道を手動で計算することは困難または不可能です。
航空機プロジェクト
ブリップ/スキャンスプーフィングは、有人迎撃機の地上管制迎撃が唯一の実用的な爆撃機対策であった1950年代後半に発見されました。これは、簡潔で中途半端なものではありますが、それ自体がミニチュアの軍拡競争につながりました。
ロッキードU-2は、高高度ではなく、特に高速で飛びました。1956年6月にU-2が運用可能になる前でさえ、CIA当局は、ソビエトが対抗策を開発する前にソビエト連邦上空を安全に飛行するための平均余命は18か月から2年であると推定しました。上空飛行が始まり、ソビエトがU-2を追跡する能力を実証し、それを傍受するための信頼できる試みを行った後、この推定値は下方修正されました。1956年8月、リチャード・ビッセルはその数をさらに6か月に減らしました。実際には、このウィンドウはわずかに長くなりました。しかし、一般的なポイントは、1960年のU-2危機で驚くほど実証されました。
U-2の交換は、その運用任務が始まる前から検討されていました。当初、これらの研究はレーダー断面積（RCS）の削減に完全に焦点を当てていましたが、1957年にフランクリンロジャースがブリップ/スキャンのなりすましのアイデアを導入した後、計画は代わりに高速、高高度の設計を研究するように変更されました。ロッキードは、既知のソビエトレーダーに対して効果を発揮するには、航空機がマッハ2とマッハ3の間を90，000フィートで移動し、RCSが約10平方メートルである必要があると計算しました。これは、ロッキードA-12とコンベヤーキングフィッシュにダウンセレクションされた多くの提案につながりました。
ブリップ/スキャン回避の問題が明らかになったのは、これらの航空機の開発中だった。これらの航空機エンジンの高温排気は、特定の波長でレーダーエネルギーを反射し、しばらくの間大気中に持続することが発見されました。ソビエトがこれらの周波数を使用するようにレーダーを変更し、それによって間接的かつ確実にターゲットを追跡することは可能です。
また、ブリップ/スキャンの回避はレーダーの原理よりもソビエトのディスプレイの問題に大きく依存しているため、これらのディスプレイを変更すると技術が無効になる可能性があることもわかりました。レーダーリターンをコンピューターに記録し、ディスプレイ上のターゲットを、明るさが物理的なリターンとは無関係のアイコンとして描画したシステム（ディスプレイに表示するためにリターンを「合計」する必要がなかったシステム） ）オペレーターの混乱の可能性を排除しました。USAF自体がSAGEプロジェクトの一環としてこの種のディスプレイを正確に導入する過程にあったため、これは特に心配でした。
最後に、最初の効果的な対空ミサイルの導入は、ゲームを劇的に変えました。エアインターセプトをプロットするためのレーダーは、通常、オペレーターがディスプレイを横切って移動するときにインターセプト航空機をターゲットに誘導するための十分な時間を与えるために、可能な限り長距離で作成されました。これにより、ブリップ/スキャン比が低くなり、航空機の軌道の予測が不正確になりました。これは、迎撃航空機を素早くスクランブリングすることの難しさによって悪化していました。
ミサイルはこれらの問題の両方を解決しました。ミサイルステーションは、独自のレーダーシステムを使用してミサイルを誘導しました。レーダーシステムの最大距離は、ミサイル自体の飛行範囲よりわずかに長く、SA-2ガイドラインの場合は約40kmでした。したがって、PRFがはるかに高くなり、その結果、ブリップ/スキャンの問題が大幅に軽減されました。防御側は、ミサイルの反撃に備えるために時間内にターゲットを見つけるという問題を抱えていますが、これは、有人航空機をスクランブルし、レーダーオペレーターに頼って、航空機の前にターゲットに誘導するほど難しくも時間もかかりませんでした。左レーダー範囲。
1960年代初頭にA-12が運用可能になるまでに、ブリップ/スキャン回避技術はもはや有用であるとは考えられていませんでした。A-12はソビエト連邦上空を飛行することはなく（そうすることに近づきましたが）、ベトナムのような他の国に対する任務に限定されていました。ここでも航空機の性能は疑わしいものであり、A-12はSA-2ミサイルに何度か攻撃され、1つのケースで軽微な被害を受けました。
参考文献
^ ブリップスキャン比 ^ 米国特許5535303、「関連技術の説明」を参照 ^ 「オックスカートストーリー」、CIA、p。267 ^ McIninch 1971、p。2 ^ 後継者
U-2の意図された後継者：プロジェクトオックスカート、1956-1968 Radartutorial Thomas McIninch、「The Oxcart Story」、Studies in Intelligence 15（1971年冬）、1994年リリース。取得日：2009年7月10日。
グレゴリー・ペドローとドナルド・ウェルゼンバッハ、中央諜報機関とオーバーヘッドの偵察：U-2とOXCARTプログラム、1954年から1974年、第6章、「U-2の意図された後継者：プロジェクトオックスカート、1956-1968」。ワシントンDC：中央情報局、1992年。取得：2009年4月2日。
参考文献
クイーン、FD; Maine、EE、Jr.、Blip-scan ratio scoring system、1974、Naval Research Lab、Washington、DC。”