Статистические методы расчета УКВ полей в лесных районах

• Автор: Магазинникова, Анна Леонидовна
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 130 с.

Содержание
Введение

Глава 1. Исследования распространения УКВ в лесной среде. Состояние вопроса

1.1. Экспериментальные работы по исследованию распространения и рассеяния УКВ лесными массивами
1.2. Данные об электрических и рассеивающих свойствах элементов лесной растительности

1.3. Моделирование процессов распространения УКВ в

лесной среде

Глава 2. Ослабление УКВ при распространении внутри лесного массива

2.1. Постановка задачи

2.2. Статистическая модель лесной среды для анализа механизма ослабления прямой волны

2.3. Среднее поле прямой волны в приближении Тверского

2.4. Энергетические характеристики и эффективные электрические параметры леса для случая ’’тонких” стволов
2.5. Анализ ослабления среднего поля с помощью численного расчёта амплитуды рассеяния цилиндра
2.6. Инженерная формула для расчёта ослабления поля.
Модель леса в виде набора препятствий
2.7. Сравнение полученых результатов с независимыми экспериментальными данными
2.8. Резюме
Глава 3. Основные механизмы распространения УКВ для
случая радиосвязи между низкорасположенным и поднятым
над лесом корреспондирующими пунктами
3.1. Постановка задачи
3.2. Среднее поле пространственной волны над лесом.
Модель леса в виде изотропного слоя
3.3. Среднее поле пространственной волны над лесом.
Модель леса в виде анизотропного слоя
3.4. Интенсивность сигнала, рассеяного лесной растительностью. Модель леса в виде изотропного слоя
3.5. Интенсивность сигнала, рассеяного лесной растительностью. Модель леса в виде анизотропного слоя
3.6. Полная интенсивность сигнала над лесом
3.7. Резюме
Глава 4. Основные механизмы распространения УКВ в случае радиосвязи между двумя низкорасположенными пунктами, находящимися на больших расстояниях друг от друга
внутри лесного массива
4.1. Постановка задачи
4.2. Когерентная составляющая сигнала для больших расстояний между двумя низкорасположенными пунктами
4.3. Вклад рассеяных волн в интенсивность сигнала внутри лесного массива
4.4. Соотношение для расчёта полной интенсивности сигнала при больших расстояниях между двумя низкорасположенными корреспондирующими пунктами
4.5. Резюме
Заключение
Литература

Введение
Актуальность проблемы. Постоянное расширение областей применения систем связи УКВ диапазона, а также возросший интерес к задачам исследования природных объектов радиофизическими методами обуславливает необходимость продолжения исследований процессов распространения радиоволн в околоземном пространстве, в том числе в лесных и лесопарковых зонах.
Несмотря на то, что первые публикации, посвящённые влиянию леса на распространение УКВ, появились в 30-х годах, эта проблема актуальна и в настоящее время. В 1989 г. разработана долгосрочная программа [1] и получены предварительные результаты измерений характеристик распространения УКВ в лесу, проводимых в интересах армии США. Целью программы является определение зависимости потерь и разброса временных задержек сигнала от длины трассы, высоты подъёма антенн, поляризации и параметров лесного массива. В 80-х начале 90-х годов появилось большое количество публикаций, посвящённых проблемам дистанционного зондирования лесов с помощью искусственных спутников Земли. В них обсуждались исследования взаимодействия излучения с лесом для широкого диапазона частот — от УКВ до оптического диапазона. В настоящее время приобрели особую актуальность вопросы экологии лесных массивов, что привело к разработке международных программ по исследованию лесных экосистем методами дистанционного зондирования [2]. Сообщается [3] о создании групп экспертов для исследования процессов отражения электромагнитной энергии от лесных массивов, создания физических и математических моделей лесной среды. Отмечается заинтересованность в работах такого рода авиакомпаний США, Европы и Австралии. В настоящее время для исследований взаимодействия радиоволн с лесными массивами можно указать три

Модель предлагается для частот 118 — 136 МГц.
Формулы для коэффицента отражения сантиметровых волн при вертикальном падении на лиственный лес выводятся в [62]. При теоретическом исследовании отражения радиоволн от леса, считается, что рассеяный сигнал формируется листьями. Отдельные листья рассматриваются как диэлектрические диски эллиптической формы, равномерно заполняющие зону леса. Взаимное влияние листьев не учитывается. Авторы получают формулы на основе выражения для ин-дикатриссы рассеяния такого диска в рэлеевском приближении при горизонтальной и произвольной ориентации листьев.
В [64] описана методика расчета поляризации радиоизлучения при обратном радиолокационном рассеянии растительными покровами, которые моделировались совокупностью нескольких плоских слоев, содержащих дискретные рассеиватели. Метод расчета состоит в суммировании операторов Стокса отдельных рассеивателей в слое и дальнейшего суммирования результирующих операторов различных слоев и земной поверхности с учетом ослабления излучения в вышележащих слоях. Оператор рассеяния предполагался известным. Приведены результаты расчетов для хвойного леса, моделировавшегося двухслойной средой, содержащей 2/3 дипольных отражателей, преимущественно ориентированых под углом 120° к вертикали и 1/3 сферических рассеивателей.
В [66] теоретически рассмотрена деполяризация радиоволн при рассеянии на растительных покровах. Рассматривался случай падения волны по нормали к подстилающей поверхности на лесной массив. Лес моделировался объёмной структурой из идеально проводящих, равномерно ориентированных круглых дисков и линейных отражателей. Характеристики рассеяния описывались либо в рэлеевском приближении