Справочник по радиолокации (ред. Сколник М. И.) т. 4 - 1978 г. (1151803), страница 72
Текст из файла (страница 72)
При этом удается получить температурные характеристики верхних слоев атмосферы. Зондирование сверху позволяет получить данные для более широкого интервала высот, так как иа больших высотах линии поглощения кислорода ммеют более четкие границы, а влияние водяных паров в осадков слабее. 261 Гл. 8. Пассивные гиг(емы Постоянство концентрации кислорода в атмосфере позволяет использовать ливии поглощения кислорода для измерений температуры В противоположность этому, конпентрация водяных паров является существенно переменной величиной, и сама по себе является объектом измерений.
Так как коэффициент рефракции в атмосфере значительно меняется при измененнв содержания водяных паров, то наличие таких паров на трассе, по которой распространяется сигнал, существенно влияет нь точностные характеристики радиолокадионных систем сопро- АЮ ь м гну чях дн р у()(т (у йй ггу гйу гИ убп й()(у Уумппречура, К бу Ы Ы тулеурлтб т'т)( л/ Рис. 22, Вычисленные на основе Лапник рвлиовонвированип вначенн» арьоствай ~еыпературы атмосферы при «айлюлении с пов рхности Земли (а). Нахоывенне температурных профилей на основе значений «ркостной тенпературы, покаванных на рис.
а, с помощью инверсии (б). а (() = йг~ д (), й, Т), где я можно вычислить на основе теории Ван-Влека [27) Оказывается возможным выбрать такую частоту ( 20,6 ГГц), что зависимость д ()',й, Т) от высоты й становится пренебрежимо слабой Измеряя атмосферное излучение и ослабление (в последнем случае в качестве источника используется Солнце), можно определить среднюю температуру излучения и интегральное поглощение т (О) вдоль трассы.
В таком случае интегральная поправка показателя преломления влажного воздуха определяется из соот- ношения (0) — (В) о й (52) 202 вождения. Поэтому для намерения коэффициента рефракции вдоль заданного направления распространения сигналов при наличии в воздухе влаги был разработан метод СВЧ раднометрической коррекции МАКСО(х (291, Этот метод основывается на том, что преломляющан способность влаж. ного воздуха йт может быть непосредственно связана с характеристиками поглощении водяными парами, например с аю 8.Б.
Типы радиомегров 'гдг ьч чч ь е ~~ Гд -г ф Гд гд ггяягенидяягше дьгядя, ии/я Рнс. ЗЗ, Ковбгеннневт ослабленна мв частоте В,О Ггн в лввнсимостн ат нмтенснвмоств ложа» (шторм в Новей Англии). 283 где тл — коэффициент поглощения в сухом воздухе, который можно вычислить, используя результаты наземных измерений. По опенкам, ошибки ) А) Ж для углов места 2 — 3' составляют 1Π— 15%, в зените ошибки уменьшаются до 5% йля повышения досткжнмой точности необходимо произвести непосредственные измерения тл не на одной, а на нескольких различных частотах.
В отличие от протекания пропесса молекулярного поглощенна в миллимет. роном диапазоне, при поглощении радиоволн в сантиметровом диапазоне нз-зн наличия дождя происходят значительные отражения. Связь между поглоще. миг м и интенсивностью дождя характеризуют графики на рис. ЗЗ. Соответствукгщую снязь между ослаблением и эффективным радиолоканнонным множителем отражения З 1см. т, 1, 3 6.12) харакгернзует график на рнс, 34.
По разбросу экспериментальных точек видно, что прн очень малой ннтенснвностн дождя отражательная способность не может надежно характеризовать эту интенсивность. И, наоборот, прн значительных интенсивностях дождя радиоло- Гл. 8. Пассивные системы Ф УР г ф~ мч м Ъ УР- ф 1Р з УРг газ тРа Еесг, измеренные не неемееге Т,Рт7и Рнс. Ы. Зависимость вовйенннснта ослабленна ва частоте а,а ГГн от отражательной свособностн (шторм в Новой Англнни кационные данные оказываются более надежными и состоятельными характеристиками ослабления, чем сама по себе интенсивность дождя.
Модель распределения капель по размерам, построенная Лоу и Парсоном, является основой для вычисления взаимных зависимостей между ослаблением, отражательной способностью и интенсивностью дождя. Используя кривую Лоу и Парсона (рис. 34), можно вычислить по радиолокационной отражательной способности и температуру антенны ГЗО).
Определяем для каждого элемента дальности Х по радиолокационным данным, затем по кривой на рис. 34 находим соответствующее ослабление ао Так каи известно, что температура капель постоянна внутри узких пределов, то вклад а,Тт в (20) для Т,н„ можно считать заданным. Метеорологическая радиолокационная карта, используемая при таких вычислениях, показана на рис. 35.
С помощью РЛС с частотой сигнала 2,8 ГГц в Массачусетском технологическом институте были зарегистрированы контуры равной отражательной способности различных ливней в серии шквалов. Данные для отдельных ливней 284 85. Типы родцомеурое УРаггнг Значение и поиснин Нп г,чг спн У гагпгничгнио супного гчиссичусгпчсьни пчсннопагичсигий онсюипупг Рис. аа.
Рваиолокациониан метеорологическая карта участка серна шквалов аосточне«- станции Науасаск. ФУ тч '4 У ~ц Я7 А7 Лг дд ч7гинупч, гуоьч Рис. 36. Сравнение расчетных н экспериментальных температур антенны при азнмуталк- ном сканировании участка серии шквалов восточнее станцмн в Хейстеке. Ги 8. Лассиакые системы 8.8. Системные аспекты радиометрии Все радиометрические системы, служат ли они для картографирования или для сопровождения, обнаружения и идентификации целей, должны с высокой степенью надежности выделять полезный сигнал от цели нз фонового излучения земной поверхности.
Выбор системы для решения конкретной задачи из числа радиометров миллиметрового диапазона, СВЧ радиометров или инфра. красных раднометров, а также выбор между раднометрами и радиолокационными системами определяется многочисленными факторами, рассмотренными а предыдущих разделах. Необходимым условием успешного функционирования любой такой системы является возможность обнаружения цели при отсутствии фонового излучения или помех от посторонних отражателей. В этом случае легче проследить взаимные связи между различными параметрами системы и выбрать оптимальные ич ннх.
Тем самым случай наблюдения цели и отсутствие помех служит как бы основой для сравнения при намерениях в реальных условиях. Дальность обнаружения изолированной цели можно выразить через показатели качества [см. (49)[: , 172 11/2 /7= (М ) и Мтг~ !58) Показатель качества антенны Мл при заданном размере апертуры пропорциоз пален частоте. Зависимость показателя качества приемника Мя от частоты приближенно можно представить как /02//.
Поэтому влияние этих двух внутРенних факторов для системы имеет частотную зависимость вида /7 /'14. .Отсюда видно, что на более коротких длинах волн качество системы выше Два остальных фактора являются внешнимн для системы и их трудно оценить количественно. Коэффициент распространения Г может меняться е очень широких границах, так как он зависит от дальности и констангьг ослабления. Так, например, различие значений Г на частотах 9 и 90 ГГц для /7 = (О км не превышает 2 дБ в условиях ясной погоды, а при небольшом дожде (2,5 мм/ч) приближается к )б дБ. Наибодее сильно отличаются характеристики инфракрасных систем н систем радиочастотного диапазона в условиях плотного тумана (видимость ЗО м).
При этом ослабление сигналов инфракрасных систем достигает огромных значений ( !00 дБ/км), а радиосигналов даже на частоте 90 ГГц не превышает 2 дБ/км По-видимому, наиболее важным преимуществом РЛС перед радиометрами является возможность исключить вредное воздействие потерь распространения. В РЛС принципиально можно компенсировать потери, увеличив мощность и применив стробирование при приеме отраженного сигнала. С другой стороны, радиометр принимает ослабленный сигнал от нели при наличии довольно значительного по уровню шума, возникающего вследствие атмосферного излучения.
За исключением Солнца и, возможно, некоторых видов факелов от двигателей, реальные температуры целей мало отличаются друг от друга. Свойства, которые позволяют различать цели, связаны главным образом с разницей их излучательных способностей. Основным фактором, влияющим на это важное сп .286 обозначены цифрами. Одновременно в системе Науа(асй на радиометре с частотой сигнала 7,5 — 8,0 Пп была измерена температура антенны в зависимости от азимута. Сравнение вычисленных и измеренных данных (рис. 36) показало наличие больших расхождений результатов для некоторых ливней Эти расхождения частично можно объяснить выпаданием града, который обладает большой ЭПР, но не изменяет температуру неба.
Для более общего случая относительная ценность радиолокационных и радиометрических данных об осадках пока что полностью не определена В.б. Системные аглекты радиометрии всех точек зрения свойство, является шерохова1осгь чоэерхности. Следовательно, для данной поверхности нели сигналы, принимаемые радиометрами всех типов миллиметрового и сантиметрового диапазонов и инфракрасными, будут различными Максимальный контраст достигается, если цель гладкая, а фон шероховатый нли наоборот Примерами таких целей являются автомобиль на ровной поверхности (в степи] или айсбер~ в океане.
Так как гладкие с оптической точки зрения поверхности встречаются репко, то использование более длинных волн предоставляет некоторые преимущества для получения ббльшего контраста Прямое сравнение сигналов, принимаемых РЛС и радиометром, выполнить трудно Элемензы конструкции, оказывающие большое влияние на радиолокационную ЭПР (такие как углы, нрая, плоские или изогнутые участки), при нормальном падении на ннх электромагнитной волны для радиометрии не имеют большого значеаия С другой стороны, гладкие поверхности, расположенные под такими углами, что они отражают излучение неба в направлении антенны рациометра, дают максимальный контраст нь фоне отражений от близлежащих участков земной поверхности За исключением водных поверхностей, тание случаи редко встречаются в природе, но онч являются обычными для всех видов объектов созданных человеком.
Таким образом, сигналы, принимаемые от радиометрических объектов, с точки зрения обнару1кения и идентификации целей значительно отличаются от радиолокационных сигналов Это качество (наряду со скрытностью работы, свойственной пассивным системам) определяет существенные преимущества радиометрических систем для некоторых специфических применений В диапазоне инфракрасных волн поверхности оказываютсн соответственно более шероховатыми н вид сигналов значительно сильнее связан с действительной температурой объекгов Теплые обьекты (такне, кан выхлопные трубы двигателей, дымовые трубы и даже отдельные люди) могут быть обнаружены с помощью радиометров с высоким разрешением. Из обсуждения различных показателей качества становятся очевидными некоторые основные принцвпы, представляющие интерес для разработчика системы Ниже они перечислены в порядке, приближенно отражающем их полезность й Масштабный коэффициент антенны. При заданных максимальных дону.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
