Справочник по радиолокации (ред. Сколник М. И.) т. 1 - 1976 г. (1151800), страница 92
Текст из файла (страница 92)
евской статистикой. Логонормальная функция плотности вероятности требует определения двух параметров (среднего значения и стандартного отклонения) вместо одного параметра (среднего) для релеевской функции. Поэтому первая модель более трудна для анализа и интерпретации, чем релеевская. Хотя лого- нормальное распределение при высокой разрешающей способности РЛС больше соответствует экспериментальным данным о а', чем релеевское распределение, оно не во всех случаях может быть полностью удовлетворительнылн Другим ограничением логонормального распределения является то, что оно представляет собой эмпирическую связь, а не выведено из какой-либо принятой модели местных помех.
Поэтому следует искать другие виды распределения вероятности, лучше соответствующие реальным условиям. Эффект Допплера. Флуктуации, которые наблюдаются в радиолокационном сигнале, отраженном от морской поверхности, можно рассматривать так же, как результат допплеровского сдвига частоты, обусловленного движением отдельных рассеивающих элементов. Наблюдаемые флуктуации могут возникать в результате биений сигналов различных допплеровских частот. Анализ флуктуаций амплитуды как суперпозиции вкладов сигналов с различными допплеров- 340 в пределах элемента разрешения РЛС. Перемещение рассеивающих элементов создает изменения в относительной длине пути распространения от РЛС к отдельным рассеивающим элементам.
Поэтому происходят изменения относительной разности фаз между отдельными составляющими отраженного сигнала и формируется результирующий отраженный сигнал, который меняется во времени. Диапазон этих флуктуаций описывается статистически функцией плотности вероятности р (о), причем р (о) до — вероятность того, что результирующая ЭПР имеет значение между о и о + до. Для описания флуктуаций отраже. ния сигнала от морской поверхности, равно как и от других распределенных целей, часто используется функция плотности вероятности Релея. Она применима в тех случаях, когда отражение радиолокационного сигнала является результатом вклада множества независимых рассеивающих элементов с приблизительно одинаковой ЭПР.
Эта модель представляется приемлемой не только для распределенных целей, создающих местные помехи, но удобна также и для математических расчетов. Функция плотности вероятности Релея ое/оае д(оЛ= — е (6) о»„ 8 б. Влияние прочих факторов Й йб м~ 00 Е 02 0 ыв —,й ! йв. й= 2йвсозФ, (8) где  — ускорение силы тяжести; з — отношение поверхностного натяжения к плотности воды; й=-2п)лы — постоянная распространения волны па воде; д — длина волны на воде; постоянная распространения волны РЛСдо=-2п1)т, )ч„— длина волны РЛС; Ф вЂ” угол скольжение. При волнении, зарождающемся под действием ветра, допплеровские спектры значительно расширяются и достигают максимума на частоте, которая связана с углом скольжения аналогичным образом, но связь эта зависит от скорости ветра.
При всех этих экспериментах не замечено сколько-нибудь существенного различия в форме спектров для горизонтальной и вертикальной поляризации. На низких частотах (на длинных волнах) мелкомасштабная структура, по-видимому, играет лсеньшую роль, чем на СВЧ, и главными рассеивающими элементами в этом случае являются, вероятно, ббльшие гравитационные волны.
Допплеровский сдвиг на более низких частотах (ВЧ, СВЧ и, возможно, УВЧ) соответствует скорости волны на воде, большей скорости частиц самой воды, что характерно для отражения радиолокационного сигнала от морской поверхности на СВЧ. В работе [38! на основе наблюдений на ВЧ (!3,56 МГц) показано, что обратное рассеяние максимально от океанических волн, перемещающихся в радиальном направлении относительно РЛС, н имеющих длину волны, равную 341 скими чаптотами аналогичен анализу, основанному на наложении сигналоз с меняющимся во времени фазовым сдвигом, обусловленным относительными движениями отдельных элементов. Измеренные на СВЧ спектры флуктуаций амплитуды сигналов, отраженных от морской поверхности, показывают, что ширина спектра пропорциональна частоте РЛС, как это и должно быть при цбъяснении явления эффектом Допплера.
Допплеровская частота соответствует скорости в несколько метров в секунду. На рис. 13 показан пример типичного энергетического спектра, измеренного а диапазоне 3 см. По данныы работы [7)„ результаты измерений, которыми располагает ангар, не указывают на сколько- нибудь существенное изменение спектра в зависимости от волнения на море. другие измерения показывают, что ширина спектра принимаемых сигналов примерно пропорциональна скорости ветра [42!. Флуктуации амплитуды изме- $ .
яются при помощи некогерентной ЛС. Такие РЛС показывают разброс допплеровских частот, но не л[бллбеРабслаЯ среднюю частоту самого допплеров- схараста, м1з ского сигнала. Измерения доппле- Дб 1 10 г 2,0 ровской частоты при помощи когерентных систем позволяют получить 20 40 00 00 100 120 140 1б0 среднюю скорость. Допплеровский уабртппга, Л( сдвиг соответствуег несиольким метрам в секунду (разброс также со- рис. 7з, тппичпмй виергетический спектр отрлСтавляет НеСКОЛЬКО Мстраз В сек и. пении рвдиолоквпиоииого сигнала с длиной волны 2,2 см от морской поверкиости 171.
ду). Зта скорость оказывается значительно меньше фактической скорое~и волны и, по-видимому, соответствует скорости частиц воды, которая также значительно меньше скорости волны. В работе [26! экспериментально показано, что допплеровский спектр механически возбужденных в волновом лотке волн имеет резко выраженный максимум при круговой частоте, определяемой равенствами Гл. 8. Огдажгкиг радиолокационного сигнала ог морской лагер«кости Из уравнений (1О) и (11) допплеровскнй сдвиг 2осо»Ф ! дсо«Ф)!ж )а= ш ьг (12) Это соотношение подтверждено многимн измерениями, проводившимися в диапазоне от ВЧ до СВЧ [39, 40, 46).
На ВЧ допплеровскнй сдвиг частоты составляет около 0,5 Гц, а измеренные значения ширины спектральных линий от 0,0! до 0,03 Гц 6.7. Теория отражения радиолокационного сигнала от морской поверхности Ясное понимание механизма, обусловливзющего отражение радиолокационного сигнала от морской поверхности, позволяет разумно подходить к проектированию ргднолокациониых станцнй для обнаружения целей на морской поверхности ели вблизи от нее. Если бы физическая природа моря была известна точно, то можно было бы использовать классическую теорию для математического выражения характера радиолокационного отражения от его поверхности. Хотя процедура получения такого выражения могла бы быть достаточно «прял«ой» и последовательной, она не обязательно была бы «простой». Но создать достаточно реалистическую модель моря, в которой были бы математически учтены все собранные экспериментальные данные, оказалось очень трудно. Это объясняется несколькимн причинами.
Море представляет собой постоянно меннющийся объект, на который действуют многие силы. Однако динамический характер природы моря не должен сам по себе быть основным ограничением, поскольку можно использовать такие же статистические методы, как и при анализе шумов приемника илн флуктуирующнх радиолокационных отражений от цели. Чтобы рассматривать море как радиолокационную цель, необходимо знание ! идродинамнки морской поверхности и характера взаимодействия между морем и ветром. Теоретик должен иметь познания в области теории рассеяния электромагнитных волн и теории волн на поверхности океана. Трудность состоит в том, что специалисты по океанографии, изучающие волны на морской поверхности, обычно исследуют волны на воде, длина которых значительно больше длины волн, оказывающих влияние на работу РЛС.
Кан уже неоднократно отмечалось в настоящей главе, радиолокационное рассеяние определяется главным образом теми волнами на воде, длина которых сравнима с длиной радиолокационной волны. Этн трудности прибавляются ко многим экспериментальным факторам, рассмотренным в й 8.1, которые приводят к большому разбросу результатов измерений и делают пдетными попытки согласовать теорию с экспериментом, На рис. 2 показаны трн области, на поторые разделяется весь диапазон углов скольжения: область интерференции, область плато н область квазизер- примерно половине длины радиолокационной волны.
Последнее соответствует условию, заданному уравнением (9) или кг = 2д,„соз Ф, (10) где к„— длина волны РЛС; Лк« вЂ” длина волны на воде. Как отмечалось в 4 8.1, волнение на поверхности океана состоит из множества составляющих волн„ Если спектр волнения содержит составляющую, которая отвечает условиям, сформулированным в [38), то она дает обратное рассеяние. Фактически есть дае составляющие, которые могут отвечать этим условиям. Эти составлшошие кмеюг скорость ~ о; олна нз них направлена к РЛС, а вторая — от него.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
