авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

Расширение диапазона применения радиолокационных станций обзора летного поля с учетом метеоусловий

-- [ Страница 2 ] --

Рис. 4. Зависимости ЭПР от угла наблюдения, полученные на ВВ, ГГ и ВГ(ГВ) поляризациях при зондировании бетонной поверхности (а), асфальта (б) и песка (в) для частот 136 ГГц и 34 ГГц ( мм и мм)

  1. Изменения с течением времени сугубо индивидуальны для каждого типа подстилающей поверхности и определяются либо изменением температуры и уровня содержания жидкой фазы вследствие смены времени суток и года (для снега и льда, рис. 5), либо сезонными изменениями уровня лиственного покрова (для растительных покровов, рис. 6, 7). Для гладких поверхностей изменение величины ЭПР с течением времени не характерно.
  2. При зондировании подстилающих поверхностей в миллиметровом диапазоне волн значения ЭПР на вертикальной и горизонтальной поляризациях практически равны и заметно больше значений ЭПР для кроссовой составляющей.

 Зависимости ЭПР от времени-26 Зависимости ЭПР от времени-27 Рис. 5. Зависимости ЭПР от времени наблюдения (часы), полученные на ВВ, ГГ и ГВ поляризациях при зондировании снежного покрова на частоте 140 ГГц (а) и 35 ГГц (б) под углом

 Зависимости ЭПР от угла-30

Рис. 6. Зависимости ЭПР от угла наблюдения, полученные на ВВ, ГГ и ГВ поляризациях при зондировании лесного массива на частоте 140 ГГц Рис. 7. Зависимости ЭПР от времени наблюдения (дни), полученные на ВВ, ГГ и ГВ поляризациях при зондировании лесного массива на частоте 35 ГГц,
  1. При увеличении частоты зондирующего сигнала характерно уменьшение степени поляризации (разности ГГ(ВВ) и ГВ компонент) и увеличение уровня отраженного от подстилающей поверхности сигнала.
  2. Независимо от величин ЭПР подстилающих поверхностей в миллиметровом диапазоне волн, вследствие практически идентичного уровня значений на горизонтальной и вертикальной поляризациях, для координат собственного поляризационного базиса рассмотренных покровов характерна, во-первых, высокая устойчивость, а, во-вторых, низкое среднеквадратическое отклонение (СКО). Значения углов и будут стабильны практически при любых углах обзора.
  3. Подстилающие поверхности при зондировании в миллиметровом диапазоне волн являются в общем случае поляризационно изотропной средой.

Как показывает анализ экспериментальных исследований фазовых характеристик сигналов отраженных от подстилающих покровов в миллиметровом диапазоне волн, распределение разности фаз ортогональных компонент отраженного сигнала для подстилающей поверхности является Гауссовским с нулевым средним значением (рис. 8). С другой стороны, разность фаз линейной и кроссовой компоненты сигнала, отраженного от неровной поляризационно-изотропной подстилающей поверхности, имеет равномерное распределение на интервале , и не зависит от характеристик поверхности и условий измерения.

а б

Рис. 8. Плотности распределения вероятности для гладких (а) и шероховатых поверхностей (б) при угле обзора

Увеличение радиолокационного контраста , где – ЭПР цели, а – ЭПР разрешаемой площади участка земной поверхности с целью (которая зависит от удельной ЭПР помеховых отражений и величины площадки ), определяется тем, что цель включает в свой состав совокупность граней, уголков, обладающих ярко выраженными деполяризующими свойствами, а для подстилающей поверхности эти отражения отсутствуют.

Таким образом, цель более «чувствительна» к поляризации падающего электромагнитного поля и ведет себя как преобразователь поляризации, а земная поверхность практически не изменяет поляризационную структуру поля вследствие поляризационно-изотропного характера отражения от земной поверхности.

При изменении местоположения излучателя относительно объекта наблюдения происходит изменение уровня отраженного радиолокационной цели сигнала вследствие изменения количества и вида деполяризующих отражателей, в то время как изменение поляризации на излучение приводит только к изменению интенсивности локальных отражателей в контуре цели (на участке подстилающей поверхности). На рис. 9 представлена зависимость параметра от ракурса объекта наблюдения, где – максимальная интенсивность отраженного сигнала, – интенсивность отраженного сигнала при вертикальной поляризации на излучение и прием. Из рисунка видно, что для 73% ракурсов за счет изменения поляризационных характеристик приемно-передающего тракта можно добиться повышения интенсивности сигнала в точке приема.

Цели обладают ярко выраженной асимметрией, и уровень отраженных от них сигналов существенно зависит как от ракурса, так и от поляризации облучающей волны. Для подстилающей поверхности эти закономерности менее ярко выражены, что экспериментально подтверждает возможность селекции целей на фоне подстилающей поверхности по поляризационным признакам.

Рис. 9. Зависимость параметра k1 от ракурса объекта

Для радиолокационных целей средние значения разности фаз ортогонально поляризованных компонент рассеянного сигнала далеки от нулевых, а значения разности фаз не распределены равномерно, а имеют некоторое ненулевое среднее значение при небольшом среднеквадратическом отклонении (10…20°). Отличия параметров и для подстилающей поверхности и радиолокационных целей позволяет производить идентификацию целей на фоне подстилающих покровов по данным признакам.

Экспериментальные исследования позволили установить, что сигнал, отраженный от участков суши, покрытых растительностью, в значительной степени деполяризован, и отраженные сигналы ортогональных поляризаций слабо коррелированны. Поэтому значение взаимно корреляционной функции принятых на ортогональных поляризациях сигналов невелико. Максимальные значения коэффициентов взаимной корреляции не превышают 0,2.

При наличии движущийся цели в пространственном элементе разрешения принятые сигналы ортогональной и согласованной поляризаций формируются отражениями как от местности, так и от движущийся цели. Цель также в значительной степени деполяризует излучаемый сигнал, поэтому интенсивности рассеянных сигналов на ортогональной и согласованной поляризациях соизмеримы. Однако, как показали экспериментальные исследования, в отличие от отражений от местности, амплитуды и фазы отраженных от целей на ортогональных поляризациях сигналов сильно коррелированны, что может использоваться при построении систем селекции объектов на фоне местности.

В табл. 1 приведены поляризационные характеристики, которые можно эффективно использовать для уменьшения влияния мешающих отражений от естественных и искусственных покровов в зоне аэродрома, а также для улучшения обнаружения объектов наблюдения РЛС ОЛП.

Табл. 1. Влияние использования поляризационных характеристик на изменение радиолокационного контраста

Поляризационные характеристики Проявление влияния на радиолокационный контраст малоразмерных объектов на фоне подстилающей поверхности
Координаты собственного поляризационного базиса подстилающих покровов и . Подавление мешающих отражений.
Разность фаз ортогональных компонент отраженного сигнала . Уменьшение влияния мешающих отражений от естественных и искусственных покровов в зоне аэродрома.
Разность фаз линейной и кроссовой компоненты отраженного сигнала .
Степень поляризационной анизотропии .
Комплексные поляризационные признаки селекции объектов наблюдения . Повышение контраста малоразмерных объектов на фоне подстилающей поверхности.
Взаимно корреляционная функция ортогонально поляризованных компонент сигналов. Повышение контраста наблюдения малоразмерных объектов на фоне отражений от ме­стности, покрытой растительностью на 4-10 дБ.

В третьем разделе диссертации рассмотрены особенности рассеяния ЭМВ метеообразованиями, а также поляризационные характеристики метеообразований. Приводится анализ данных, полученных в результате эксперимента по снятию в условиях эксплуатации статистических характеристик отраженных сигналов от радиолокационной цели и метеообразований в различные времена года, при различной погоде, на различных поляризациях. Экспериментально получены зависимости дальности действия РЛС ОЛП от метеоусловий при работе на различных видах поляризации в миллиметровом диапазоне волн

Физически ослабление электромагнитных волн миллиметрового диапазона связано с двумя причинами – с поглощением энергии и с ее рассеянием. Величина ослабления значительно колеблется в за­висимости от размеров гидрометеоров, их формы, которые, в свою очередь, зависят от многих факторов – интенсивности дождя или снега, силы ветра, местных орографических и метеорологических условий.

Рассеяние и ослабление при затухании радиоволн на гидрометеорах при теоретическом описании характеризуются поперечным сечением рассеяния и коэффициентом поглощения. Подобные упрощения приводят к неточности оценки интенсивности дождей; приближенные допущения о сферичности не позволяют достаточно эф­фективно решить задачу устранения мешающего воздействия дождя на работу РЛС ОЛП. Еще большие трудности возникают при расчете ослабления при снегопаде, поскольку форма снежинок и снежных хлопьев отличает­ся от сферической и может сильно изменяться даже в одном и том же снегопаде.

Представляется проблематичной возможность получения численного значения параметров различных моделей метеообразований в миллиметровом диапазоне только на основании чисто теоретических рассуждений о взаимодействии ЭМВ с ними и без использования натурных измерений реальных метеообразований. Напротив, более целесообразно выбирать ту или иную модель на основании измерений, проведенных в реальных условиях эксплуатации РЛС. Только на основании значения реальных статистических характеристик дождя, тумана, снега можно провести достаточно достоверную оценку возможных выигрышей.

Экспериментальные данные дают следующие значения для затухания радиоволн миллиметрового диапазона: в тумане не более 0,9 дБ/км, при слабом дожде порядка 2,8…3,0 дБ/км, в сильном дожде до 10 дБ/км, при снегопаде – 2…4 дБ/км.

При наблюдении цели в сложных метеоусловиях отраженный сигнал уменьшается в тумане на 15…20%, в слабом дожде на 30…38%, в сильном дожде – 35…42%, в снегопаде – до 50%.

Экспериментально полученные статистические характеристики отраженных сигналов при отсутствии и наличии целей, наблюдаемых в сложных метеоусловиях, выявляют два класса задач обнаружения це­лей. Первый из них относится к ситуации, когда сигнал, отраженный от метеообразований, мал, а их влияние сводится к уменьшению дальности обнаружения целей вследствие возрастания затухания сигна­ла. Это типично для несильных туманов и слабого снегопада. В этих случаях речь идет по существу об обнаружении цели с умень­шившейся ЭПР на фоне собственных шумов приемника. Второй класс задач возникает тогда, когда сигнал, отраженные от метеообразований, велик и существенно превышает уровень собственных шумов приемника, что типично для дождливой погоды, сильного снегопа­да и т.п. С позиции дис­петчера, перед которым имеется экран с мощными засветками, тре­буется узнать факт наличия или отсутствия отметок цели.

Круговая поляризация оказывается эффективным средством для подавления мешающих отражений от гидрометеоров только в условиях тумана и слабого дождя (не более 8…10 мм/час). Кривые на рис. 10 соответствуют обнаружению в условиях снега и слабого дождя при различных вероятностях ложной тревоги (10-4 и 10-6). Из рисунка видно, что при больших сигналах обнаружение в условиях слабого дождя несколько лучше, чем в снеге, что является подтверждением известного из практики эксплуатации факта. Пунктиром приведена кривая, соответствующая обнаружению в условиях ясного дня. Крайне правая кривая относится к наблюдению цели сквозь сильный дождь. Из рисунка достаточно наглядно видно, как уменьшается эффективность подавления сигналов, отраженных от дождя, путем использования круговой поляризации. Например, для обеспечения по сравнению со случаем ясного дня ЭПР цели должна быть увеличена более, чем в 2 раза.

 Характеристики обнаружения на-62

Рис. 10. Характеристики обнаружения на круговой поляризации в сложных метеоусловиях (1 – ясный день, 2 – туман (n=4), 3 – снег (n=4), 4 – слабый дождь, 5 – снег, 6 – слабый дождь (n=6), 7 – сильный дождь (n=6)) Рис. 11. Характеристики обнаружения в сложных метеоусловиях при приеме на кроссовой составляющей ( 1 – слабый дождь (n=4), 2 – сильный дождь (n=4), 3 – дерево, снег (n=4), 4 – дерево (n=6))

Прием на кроссовую поляризацию может оказываться более эффективным, чем прием на КП в условиях сильного дождя (рис. 11). Однако ЭПР на кроссовой поляризации для реальных целей оказывается, как правило, на порядок ниже, чем ЭПР на КП, поэтому об эффективности использования такого режима в большинстве случаев нельзя говорить с определенностью. Тем не менее, кроссовый прием все же может оказаться более целесообразным при наблюдении целей, расположенных достаточно близко от РЛС. Обращает на себя внимание относительно слабая зависимость характеристик обнаружения от видов метеообразований. Сказанное позволяет вынести рекомендацию об использовании кроссового приема при наблюдении целей в районе аэропорта при перемежающихся осадках.

С точки зрения подавления сигналов от метеообразований использование режимов ГП-ГП и ВП-ВП практически эквивалентно. При одном и том же отношении сигнал/фон вероятность правильного обнаружения цели резко падает по мере увеличения водности, что объясняет наличие известного из опыта эксплуатации факта о наличии порогового уровня интенсивности дождя, при котором работа в названных режимах невозможна.

В табл. 2 и на рис. 12 показано, как уменьшается дальность наблюдения РЛС ОЛП в зависимости от метеоусловий при той же вероятности правильного обнаружения и виде поляризации. Заданная дальность действия 20 км (зона аэропорта) обеспечивается при вероятности правильного обнаружения в ясную погоду на всех рассматриваемых видах поляризации.

Очевидно преимущество применения оптимальной, по критерию максимизации радиолокационного контраста, поляризации для работы РЛС ОЛП в сложных метеоусловиях.

Табл. 2. Зависимость дальности действия РЛС ОЛП от метеоусловий при вероятности правильного обнаружения

Вид поляризации Ясная погода Условия сложной метеообстановки
Туман Слабый дождь Снег Сильный дождь
Обнаружение на основной поляризации., на ГП Не менее 20,00 19,38 17,91 17,57 12,78
на ВП Не менее 20,00 19,39 17,64 17,29 13,14
Обнаружение целей на круговой поляризации. , Не менее 20,00 19,75 19,20 19,48 13,37
Обнаружение целей на кроссовой поляризации. , Не менее 20,00 18,61 16,82 18,29
Обнаружение целей на оптимальной поляризации. , Не менее 20,00 19,75 19,20 19,48 18,29


Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.