Справочник по радиолокации (ред. Сколник М. И.) т. 1 - 1976 г. (1151800), страница 60
Текст из файла (страница 60)
Огсюдз среднеквадратичная ошибка определения Л) будет ом — — ((аат) э+ (Ьаг) э+ (го р)з) )4, Таблица ! Значения коэффициентов а, Ь н с в выражении среднеквадратичной ошибка ои дла стандартной атмосферы !САО при относительной влагкностм 60% Вм сота вал гравием мора, нм м бар ь, (мбгр) мбгр а, «-г г. (м бар) — 1,27 — 1,09 — 0,86 — 0,50 — 0,09 — 0,0008 4 50 4,72 5,!7 7,52 7,96 4,67 0,27 0,23 0,29 0,30 0,35 0,27 !5,0 8,2 — 4,5 — 50,3 — 56,5 9,5 1013 893 701 262 55 0,8 10,2 6,5 2,6 0,04 0 0 0 1 3 10 20 50 319 277 216 92 20 0,2 В яастоящее время для определения градиентов Л) приходится пользоваться данными раднозондовых наблюдений; при этом общая погрешность такого определения в большей степени обусловлена ошибками метеорологических датчиков, нежели неточностью значений постоянных коэффициентов в формуле для расчета Л). До .ех пор пока не разработаны более совершенные методы измерения Т и г, практичесхи нецелесообразно более точное определение значений постоянных коэффициентов в выражении (2).
6.3. Влияние рефракции радиоволн в тропосфере на работу радиолокационных средств Если раднолуч распространяется в свободном пространстве, в котором отсутствует атмосфера, то его траектория представляет собой прямую линию. Однако радиолуч, распространяющийся в земной атмосфере, искривляется изва непостоянства коэффициента преломлении земной атмосферы. Геометриг(еская картина, получающаяся при этом, представлена на рнс. 1, на котором указан;л все переменные величины, связанные с рассматриваемым явлением. Полная в- 223 итал предположит)о что ошибки измерения Р, Т и е взанмонезависимы. В табл. ! ддя различных высот над уровнем моря приведены типичные значения постоянмых коэффициентов а, Ь н г для стандартной атмосферы, установленной Международной организацией ла гражданской агиаибии (1САО), и в предположении, что относительная влажность воздуха равна 60Уе. Так, например, если принять, чаю ошибки измерения атмосферного давления АР составляют ш 2 мбар, температуры ЛТ лежат в пределах ~1' С я относительная влажность Лг достигает .Ьбеггэ( зто соответствует обычной точности радиозондовых наблюдений), то среднеквадратичная ошибка определения индекса рефракцни составит 4,1 Л/-единиц на уровне моря.
В то же время неопределенность значений постоянных коэффициентов К, н К, приводит к изменениям в величине индекса рефракции всего (гл 1,6 Л)-единиц. Гл. б. Влияние метеоусловий на работу РЛС нтГк саз 0а — птГ! соз О!. (3) В уравнении (3) предполагается, что два бесконечно тонких слоя атмосферы с коэффициентами преломленнн л! н ла расположены концентрически с земной поверхностью н нх РадиУсы Равны Г! н Га. Этн слои последовательно проннзываются лучом РЛС таким образом, что углы между направленном луча н поверхностями слоев равны соответственно О! н Оа. Геометрнческне обозначення, используемые прн дальнейшем выводе, показаны на рнс.
1. Прн принятых условиях величина т определяется янтегрьлам Фл ттл= — ~ с12 0— н (4) Рис. !. Геометрические соотношении ири расчете рарракиии рааиоаоан. вывод которого можно найтн в (6). Ошибка определения угла места в является чрезвычайно важным параметром для инженеров по радиолокации, так как она представляет собой меру раз ности измеряемого РЛС кажущегося угла места цели Оа н истинного ее угла места. Прн тех же предположениях, которые были сделаны ранее, в может быть вы. ражена как функция т, л н 0: саз '! — 5! и 'т 12 0 — л/ла з=агс12 (л!ла) 12 0„— з ! и т — соз т 12 0 Кажущаяся дальность цели Ле, измеренная РЛС, определяется как функция л вдоль всей траектории распространення радналуча до цели, т. е.
я а ао= ) Л т()т — ) о а Однако максимальная погрешность в определении дальности (разность величины )те н истинной дальности), которая, по-внднмаму, может встретиться, составляет лишь приблизительно 200 м; поэтому точные вычисления па формуле (5) не имеют большого смысла, если только не рассматривается работа ннтерферометрнческнх нлн фазометрнческнх систем. 224 личина угловой рефракции луча между двумя точкамн обозначена греческой бук. вой т н обычно называется искривлением луча. Коэффициент преломления земной атмосферы вблизи поверхности Земли всегда несколько превышает единицу (прнблнзнтельно равен 1,0003) н по мере увеличения высоты постепенно уменьшается, приближаясь к единице.
Таким образом, траектория луча обычно оказывается вогнутой книзу (рнс. 1). В связи с этим искривление луча по направленню к земной поверхности обычно считается положительным. Если предположить, что каэффнцнент преломления является функцией только высоты над гладкой сферической поверхностью Земли (т. е., что структура распределения козффнцнента преломления однородна в горизонтальном направления), то траекторию раднолуча в полярных коордннатах в соответствии с законам Спел.
ля можно записать в виде б,З. Влияние рефракции радиоволн в тропосфере на работу родиолок, средств 0,002 [, й! где индекс рефранцнн д! = (п — !) 1О', (с(исс(й)г — перепад коэффициента преломления при разности высот в 1 км, [ — несущая частота, кГц [7). Второе условие представляет собой формулировку основного требования, вытекающего из принципа Ферма, относящегося к представлениям геометрической оптики.
Состояние атмосферы, при котором нарушаются оба рассматринаемщх условия, соответствует так называемому «захвату» или волноводному распространению радиоволн; оно возникает, если в атмосфере существует слой, в пределах которого отрицательный вертикальный градиент индекса рефракции превышает 157 йс.единиц на километр. Слой такого типа называется атмосферным волноводом. Распространение радиоволн в таком слое аналогично распространению в обычных волноводах [8). В тех случаях, когда приходится учитывать градиенты индекса рефракции, должна быть определена предельная частота радиоволн, для которых в данном атмосферном слое создаются условия волноводного распространения [9).
В дополнение к указанным ограничениям следует помнить, что предположение о горизонтальной однородности атмосферы, когда справедлива формула (3), в реальных условиях не выполняетсн; всегда существует некоторая неоднородность атмосферы в горизонтальной плоскости, Можно предложить способ определения искривления луча по известным значениям ноэффициента преломления только на концах трассы (у РЛС и у цели); этот способ пригоден лишь при больших значениях начального угла места луча. Соотношение (4), выраженное через индекс рефракции )У, имеет внд тг з= — ) с18 Одйс 10 № при условии, что в знаменателе (4) можно считать п =!. Интегрирование по ча- стям дает 9, т,,з=- — Дс с12 О 10 '( * — ~, дО 10-'.
~н«,~ Мп' О 9, (б) 225 Интеграл (4) нельзя непосредственно вычислить, если неизвестна функциональная зависимость п от высоты. Поэтому усилия множества исследователей в этой области были направлены на решение двух различных задач: 1) использование методов численного интегрирования и методов приближенных вычислений для опенки значения т без точного знания функциональной зависимости коэффициента преломления и от высоты и 2) разработка моделей преломляющей атмосферы для оценки средней величины атмосферной рефракции.
Последующие параграфы посвящены рассмотрению этих методов. Следует иметь в виду, что приведенные выше соотношения спранедливы прн двух общих предположениях об условиях распространения радиоволн: 1) коэффициент преломления не претерпевает существенных изменений на участках, размерьс которых сравнимы с длиной волны; 2) относительное изменение расстояния между соседнимн лучами (первоначально параллельными) должно быть мало на интервале, сравнимом с длиной волны. Первое условие нарушается, если имеются резкие скачки (разрывы непрерывности) коэффициента преломления (что в природе не встречается), или если градиент коэффициента преломления дл(с(й очень зелик; в этом случае нарушается и второе условие.
Первое условие выполняется, если справедливо неравенство Гл. б. Влияние метеоусловий иа работу РДС Отметим, что отношение ЛУз)пз В уменьшается по мере увеличения В в пределах от 0 до 90'. Если начало трассы (соответствует Л' = Л',) находится у земной поверхности, то Од = О« и Лгт = Л(«. Тогда для В, = 10', Л!з = 0 и О, = л)2 в личина второго слагаемого формулы (6) составит только 3,576 от поляого значения т,,; если О, = 87 мрад (т.
е. около 5') при тех же значениях Л!« в Вз, то второе слагаемое формулы (6) еще остается относительно небольшим (прибли. 'вительно 10«А«от полного значения т, з). Таким образом, можно считать, что для углов места О, > 87 мрад = 5 искривление луча т,, между точкой у поверхности земли и произвольной точкой г с достаточной точношью можно определить из соотношения т! «= — ~ Л! с!й О. 1О «1, ,Ь« или т| «= М, с!8 0« 10-' — й, с!И О, 1О В«орое слагаемое форл~улы (7) для данных значений О„и г (при О«ь 8? мрад) имеет практически постоянную величину и мало по сравнению с первы««слага. емым. Таким образом, тгж оказывается практически линейной функцией Л)« при О«ж 87 мрад. Искривление луча при прохождении сквозь всю толщу ат'мосферы (в точку, где Л«„=0) и при О, > 87 мрад определяешься в соответствии с формулой (7) выражением т = )У, с!и О, .
1О-"'. При начальных углах места, меньших приблизительно 5', ошибки, возникающие при таком способе расчета, превышают !ОУа (за исключением приземного слоя, т. е. очень низких высот цели) и сравнительно быстро возрастают с уменьшением В,. Известны и другие методы расчета рефракции; многие из них рассмотрены в работе (5), в которой приведены также числеяные примеры. 6.4. Линейная модель тропосферш, основанная на концепции. эффективного радиуса Земли Классический метод учета влияния атмосферной рефракции радиоволн ба.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
