Диссертация (1149467), страница 21
Текст из файла (страница 21)
Фильтрующие свойстватрассы распространения приводят к тому, что взаимная корреляция дальнихатмосфериков оказывается заметно большей, чем ближних. Так, дляприведенных на Рис. 3.32 волновых форм интервал максимальных значенийвзаимной корреляции между кривыми сужается до 0,51…0,93 (для исходныхсигналов он был 0,3…0,9).1321E , отн.ед.type11type2type2atype3t , мкс0.500100200300400type2atype3t , мкс0-1-1Усредненныеtype20500-0.53.31.type10.5-0.5Рис.E , отн.ед.формы Рис.1003.32.ближних атмосфериков различных атмосфериковтипов.200300Формы400500усредненныхразличныхтипов,пересчитанные на 2000 км.Качествоформированиябанковволновыхформ,полученныхпересчетом канонических форм ближней зоны, зависит от степени ихадекватности реальным атмосферикам, точности проводимых численныхрасчетов, адекватности модельных представлений трассы распространения.Чтобы получить реальную оценку этого качества и оценить возможностьиспользования рассчитанных банков волновых форм для практическихприложений, было проведено сопоставление рассчитанных волновых форм сданнымиэкспериментальнойрегистрациидальнихатмосфериков,проведенной в грозовой сезон 2001 г., с использованием двухпунктовойпеленгационной системы местоопределения (ПСМ), развернутой в пунктах:SPb с координатами 60°с.ш.
30°в.д. и LM c координатами 43,5°с.ш. 5,5°в.д.Большая база между пунктами (2450 км) позволяет перекрыть практическивсю территорию Западной Европы.Достаточно высокий порог регистрации в пункте LM (1 В/м),выбранный,исходяизпотребностейиспытываемоговтовремяоднопунктового грозопеленгатора-дальномера ближней зоны, обеспечивалточностьпеленгованиясигналовиспользуемымиимпульснымипеленгаторами около 1…2° и соответственно точность локации отдельныхразрядов 50…70 км на удалениях до 2000 км.
Для обработки данныхрегистрациивыделялисьотдельныегрозовыекомплексывзонах,обеспечивающих точность местоопределения, близкую к максимальной дляданной системы. На Рис. 3.33, имеющем иллюстративный характер,приведена карта Европы с пунктами регистрации, обозначенными точками и133грозовыми комплексами, выделенными из общей грозовой обстановки за 6, 8и 9 июля 2001 г. и помеченными соответственно индексами 1, 2, 3.SPbLMРис. 3.33. Конфигурация ПСМ и выделенные грозовые очаги 1, 2, 3,зарегистрированные соответственно 6-07, 8-07 и 9-07-2001.Особенность этих комплексов состоит в том, что они представляютсобой последовательно развивающиеся в течение достаточно длительноговремени грозовые очаги, что позволило оценить изменение усредненныхволновых форм и их структуры практически в полном цикле суточныхвариаций.
Также в основном иллюстративный характер имеют данныесопоставления волновых форм, приведенные на Рис. 3.34 - Рис. 3.35 длясигналов, синхронно зарегистрированных в пунктах LM и SPb.600 E, отн.ед.400 E, отн.ед.3004002002000-200100t, мкс0200400600800t, мкс01000-100 02004006008001000-200-400-300-600-400LM 06-07-2011, 22:30:54UTSPb 07-07-2011, 02:30:54LTРис. 3.34. Волновые формы, рассчитанные для исходного сигнала типа 2а(тонкие кривые) и экспериментальные атмосферики (жирные кривые),синхронно зарегистрированные на удалениях 2140 км (LM) и 950 км (SPb).Значения расстояний, полученные в процессе минимизации, составилисоответственно 2200 и 1000 км.134600 E, отн.ед.400 E, отн.ед.3004002002000-200100t, мкс0200400600800t, мкс01000-100 02004006008001000-200-400-300-600-400LM 09-07-2011, 00:05:53UTSPb 09-07-2011, 04:05:53LTРис. 3.35.
Волновые формы, рассчитанные для исходного сигнала типа 3(тонкие кривые) и экспериментальные атмосферики (жирные кривые),синхронно зарегистрированные 09-07-2011 на удалениях 1700 км (LM) и1190 км (SPb). Значения расстояний, полученные в процессе минимизации,составили соответственно 1750 и 1250 км.Сопоставление экспериментальных и расчетных волновых форм иминимизация расхождений осуществлялась в метрике L2 по специальнойпрограмме, в которой расчет волновых форм проводился с последовательнымперебором типовых форм из ансамбля, представленного на Рис. 3.31 дляусловий распространения, соответствующих времени регистрации и азимутуна источник, расстояния варьировались в интервале от 50 до 3000 км с шагом50 км. На Рис.
3.34 - Рис. 3.35 приведены иллюстрации такого родасопоставления для различных дней. Оказалось, что в первом случае (Рис.3.34) минимум достигается для типовой формы 2а, а во втором случае (Рис.3.35) – для более короткой формы типа 3. В обоих случаях для улучшениясоответствия форм и величин расстояний до источника, измеренныхсистемой и оцененных в процессе минимизации пришлось увеличить высотуионосферного профиля на 5 км.Примеры потоковой обработки форм импульсов из выделенного очага(Рис. 3.36, расстояние до центра грозового очага по мере развития грозыменяется 1200 до 950 км) представлены на Рис.
3.37.135Рис. 3.36. Карта грозовой активности за 6 июля 2001 г. Прямоугольникомвыделен грозовой очаг для последующей обработки.2001/07/07 00:16:43.097 1t,mksezert,summin=0.34 shift=0pts r=1350km a2e4\West\20UT2001/07/07 00:17:13.462 1t,mksezert,summin=0.21 shift=0pts r=1100km type3_2\West\20UT20020010010000-100-100-2000200400600800 1 000 1 202001/07/07 01:07:31.970 1t,mksezert,summin=0.25 shift=0pts r=1050km a2e4\West\20UT2001000-100-2000200400600800 1 000 1 20-200-2000200400600800 1 000 1 2020020010010000-100-100-200-2000200400600800 1 000 1 202001000-100-2000-100-200-2000200400600800 1 000 1 20-2000200400600800 1 000 1 202001/07/07 01:08:40.373 12001/07/07 01:20:54.463 1t,mksezert,summit,mksezert,summin=0.14 shift=0pts r=1000km type3_2\West\20UT n=0.16 shift=0pts r=1150km type3_2\West\20UT2001/07/07 01:22:19.751 12001/07/07 01:26:32.779 1t,mksezert,summit,mksezert,summin=0.25 shift=0pts r=1000km type3_2\West\20UT n=0.28 shift=0pts r=1050km type3_2\West\20UT2001002001/07/07 00:31:27.238 1t,mksezert,summin=0.25 shift=0pts r=1000km a2e4\West\20UT200150100500-50-100-200-200-2000200400600800 1 000 1 202001/07/07 01:35:04.548 1t,mksezert,summin=0.30 shift=0pts r=1050km a2e4\West\20UT2001000-1000200400136600800 1 000 1 20-2000200400600800 1 000 1 202001/07/07 01:38:19.638 1t,mksezert,summin=0.27 shift=0pts r=850km a2e4\West\20UT2001000-100-20002004006002001/07/07 01:46:10.251 1t,mksezert,summin=0.27 shift=0pts r=950km a2e4\West\20UT200-2001000-1000200400600800 1 000 1 202001/07/07 01:49:50.179 1t,mksezert,summin=0.25 shift=0pts r=950km a3e4\West\20UT-200-2000200400600800 1 000 1 202001/07/07 01:53:17.145 1t,mksezert,summin=0.31 shift=0pts r=850km a2e4\West\20UT200100100100000-100-200-200200150100500-50-100800 1 000 1 202001/07/07 01:49:08.249 1t,mksezert,summin=0.14 shift=0pts r=900km type3_2\West\20UT2001/07/07 01:47:02.757 1t,mksezert,summin=0.17 shift=0pts r=900km type3_2\West\20UT-100-1000200400600800 1 000 1 20-2000200400600800 1 000 1 20-2000200400600800 1 000 1 20Рис.
3.37. Потоковая обработка форм импульсов из выделенного очага.Жирнымилиниямивыделеныэкспериментальнозарегистрированныесигналы, тонкими линиями – подобранные образцы из банка форм.В целом по результатам сопоставлений можно сделать вывод, чторассматриваемая методика подтвердила свою эффективность и достаточновысокую точность местоопределения, позволяющую использовать ее как дляцелей однопунктовой дальнометрии с ожидаемой точностью 5…10%, так и вструктуре программного обеспечения РДСМ.Выводы к главеРазработанапространственноймодельмолниевогоконфигурациикакразрядапроизвольнойисточникаимпульсногоэлектромагнитного излучения. Проведены исследования форм импульсовэлектромагнитного излучения в зависимости от геометрии молниевогоканала и расположения точки наблюдения на земле и над земнойповерхностью.
Получены количественные оценки границы применимостидипольных представлений протяженных излучателей, а также ошибокпеленгования в ближней зоне.Проведеныисследованияособенностейтрансформацииформатмосфериков при их распространении в волноводном канале Земляионосфера для различных типов источника, расстояний и условийраспространения.Разработана методика создания банка канонических форм атмосфериковдля разных типов сигналов, расстояний и условий распространения.137Показана адекватность формируемых расчетных образцов экспериментальнозарегистрированнымсигналам.Сформированныйбанкможетбытьиспользован как для целей однопунктовой дальнометрии, так и в структурепрограммного обеспечения РДСМ.1384. Инструментальные средства мониторинга грозовойактивностиК настоящему времени наибольшее практическое применение дляпассивной локации гроз получили многопунктовые пеленгационные (ПСМ) иразностно-дальномерные(РДСМ)системыместоопределения,характеризующиеся наибольшей точностью.
К относительным недостаткамтакихсистемэксплуатации,можноотнестинеобходимостьвысокуюстоимостьиспользованияоборудованиясредствивысокоточнойсинхронизации и коммуникационных сетей. Отмеченные обстоятельстватребуют поиска и разработки альтернативных методов и технических средствмониторингагрозовойактивности,обеспечивающейсвоевременноеоповещение о приближающейся грозовой опасности. Одним из таких средствмониторинга могут служить однопунктовые грозопеленгаторы-дальномеры(ГПД). По точности локации отдельных молниевых разрядов они заметноуступаютмногопунктовымсистемам,однако,всилуцелогорядапреимуществ, обусловленных однопунктовым расположением, интерес кразработке таких систем сохраняется до настоящего времени.
По сути, ониостаются единственным средством оперативного грозооповещения на бортахлетательных аппаратов, судах нефтеналивного флота, а также наземныхавтономных объектах.4.1. Анализ точностных характеристик разностно-дальномернойсистемы местоопределения грозРассмотрим возможности использования результатов теоретических ичисленных исследований, приведенных в третьей главе, при решении задачместоопределения молниевых разрядов. В качестве одного из примероврассмотрим результаты анализа ошибок местоопределения, возникающих вразностно-дальномерныхсистемахвследствиевлиянияэффектовраспространения [Кононов, Иванов, Крутой, Юсупов, 2011].К настоящему времени известно довольно много различных способоввременной привязки к сигналам, регистрируемым в разнесенных пунктахРДСМ, с целью определения разностей времен прихода их в эти пункты и139последующей оценки координат излучателя. Достаточно эффективнымоказывается метод, используемый в [Lee, 1986], основанный на вычислениимаксимумов взаимно-корреляционных функций волновых форм принятыхсигналов в смежных пунктах регистрации.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
