Разработка малогабаритного радиолокационного комплекса 8 мм диапазона для измерения профиля ветра в атмосфере методами доплеровской томографии

• Автор: Чистовский, Константин Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.12.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 161 с. : ил.

Глава 1. Атмосфера как объект исследования при помощи обычных и доплеровских радаров

1.1 Ветровое поле как объект исследования

1.2 Параметры, которые используют для описания отражающих свойств атмосферы и связь между ними

1.3 Основное уравнение метеорологической радиолокации

1.4 Метеообразования и их влияние на параметры радиоэхо

1.5. Технические параметры и потенциалы отечественных и зарубежных радиолокаторов

1.6 Радиолокационная отражаемость различных метеообразований. Анализ отражаемости метеообразований, полученные различными авторами

1.7 Ослабление микрорадиоволн в атмосфере

Глава 2. Доплеровские методы определения высотного профиля ветра в

атмосфере

2.1 Связь доплеровского сдвига частоты со скоростью ветра

2.2 Краткие сведения о методах “восстановления” ветра томографическим методом
2.3 Модель ветрового поля
2.3.1 "Простая" модель
2.3.2 “Усложнённая” модель
2.4 Расчёт потенциала и отношения сигнал/шум для одиночной и
множественной цели для метеорологического комплекса МРЛ-1 и НДР и
ИКР МГАПИ
2.5 Определение Ьмин и геометрии рассеивающего объёма двухантенного варианта НДР
Глава 3. Аппаратурный комплекс
3.1 Требования, предъявляемые к радиолокаторам, предназначенным для ветрового зондирования атмосферы, используя методы доплеровской томографии
3.2 Требования к НДР-комплексу, как измерительной системе, предназначенной для определения вертикального профиля ветра методом доплеровской томографии
3.3 Возможные варианты построения непрерывных доплеровских систем
3.4 Выбор и обоснование блок-схемы построения 8 мм непрерывной РЛС, реализующей методы доплеровской томографии
3.5 Технические параметры непрерывного доплеровского радиолокатора
3.6 Узлы и устройства, которые вводятся в радиолокатор. Обоснование технических требований к ним
3.6.1 Требования к передатчику
3.6.2 Требования к приёмнику а) шум-фактор, б) динамический диапазон,
в) линейность, г) усиление
3.7 Определение знака скорости методом квадратур

3.8. Требования к питающим напряжениям
3.9. Требования к системам обработки сигналов и программному обеспечению
Глава 4. Исследования технических параметров НДР-комплекса в лабораторных условиях
4.1 Цели лабораторных исследований
4.2 Состав аппаратуры, используемой при испытаниях шумовых характеристик НДР
4.3 Способы представления результатов
4.4 Исследование шумовых характеристик отдельных узлов и всего НДР комплекса
4.5 Проверка шумовых спектральных характеристик блоков питания НДР и их влияние на работу узлов НДР комплекса
4.6 Влияние внешних факторов, включая отражения от близко расположенных “местных предметов” на спектральные шумовые параметры НДР-комплекса
4.6.1 Исследование пространственного распределения излучения в раскрыве антенны
4.6.2 Исследование влияния близко расположенных объектов и влияния установки на приёмную антенну поляризатора и заглушек на спектральные шумовые характеристики НДР-комплекса
4.7. Оценка динамического диапазона и нелинейных искажений,
возникающих в НДР-комплексе
4.8 Определение энергетического потенциала НДР-комплекса
Глава 5 Натурные испытания 8 мм НДР-комплекса и определение его потенциальных возможностей для ветрового зондирования атмосферы и идентификации полезных целей
5.1 Цели натурных испытаний 8 мм НДР-комплекса
5.2 Организация проведения натурных испытаний
5.3. Определение реального потенциала НДР-комплекса по сфере с
известной ЭПР
5.4 К методике по проведению ветровых измерений НДР-комплексом
5.5. Ветровые измерения НДР-комплексом
5.6 Уточнение методики по проведению ветровых измерений НДР-комплексом
5.7 Использование непрерывной доплеровской РЛС для распознавания образов
5.7.1.Обоснование возможности использования НДС для распознавания образов
5.7.2 Обоснование облика радиолокационного тракта предназначенного для решения задачи многоклассового распознавания
5.7.3 Математическая модель отражённого радиолокационного сигнала
5.7.4 Результаты испытаний НДР-комплекса
Заключение
Список литературы

Приложение А. Инструкция но работе с метеорологическим комплексом для ветровых измерений. Описание программы съёма данных для платы JIA 1.5 PCI-LA15 Data Viewer 1.0LA15

ШШ+ р=т
направление
зондирования
направление
зондирования
а) импульсный радиолокатор
б) НДР
1, 2,3,4 - сигналы, пришедшие с высот ^^^и Н4
Т- направление тндирования совпадав! с направлением ветра Т- антенна РЛ повёрнута относительно а^на угол Аа.
Рис 2.8 Пример получения доплеровского спектра.
Уровень спектральной мощности, поступающей с высот Ни Н2, ...Н3 убы-вает пропорционально 1/Н. При повороте антенны (т.е. смещение антенны на угол Л а относительно начального положения ссо) частотный спектр радиоэхо смещается в сторону более низких частот пропорционально Соз(а-ао). При оц^к'2 (если Кг=0)величина доплеровского сдвига частоты обращается в нуль, т.е. частоты принятого и излученного сигналов совпадают. При дальнейшем повороте антенны Ед меняет знак.
Если применить импульсный радиолокатор, то спектры сигналов, пришедших с различных дальностей будут идентичны, но уровень спектральной мощности принятого сигнала будет убывать 1/Н
Спектральная мощность радиоэхо, полученная с каждой дальности, выражается в 8 - функции, положение которой по оси частот при повороте антенны будет изменяться. “Поведение” g(F) зарегистрированного НДР однозначно указывает что ветер на всех высотах сохраняет свою величину и направление. Далее рассмотрим процесс формирования сигнала для модели представленной на рисунке 2.9(1) (скорость изменяется с высотой по линейному закону, сохраняя своё направление).