Обеспечение навигации воздушных судов методами микроволновой радиометрии при отсутствии единого радионавигационного поля

• Автор: Старых, Александр Васильевич
• Шифр специальности: 05.22.13
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 339 с. : ил.

Содержание
Введение
1. Микроволновая радиометрия, как автономное средство обеспечения навигации и посадки воздушных судов

1.1 Общие принципы микроволновой радиометрии

1.2 Информативность измерений в микроволновой радиометрии

1.3 Навигационные характеристики векторных радиотенловых полей

1.4 Влияние земной поверхности на точность измерения навигационных параметров в микроволновой радиометрии
1.5 Влияние атмосферы на точность измерения навигационных параметров в микроволновой радиометрии

Выводы к первой главе

2. Обнаружение навигационных ориентиров на земной поверхно

сти методами микроволновой радиометрии

2.1 Общие принципы классификации земных поверхностей в микроволновой радиометрии
2.2 Различение земных поверхностей в микроволновой радиометрии
2.3 Обнаружение наземных навигационных ориентиров методами
микроволновой радиометрии
2.4 Влияние поверхностных неоднородностей на достоверность радиометрических измерений
Выводы ко второй главе
3. Возможности микроволновой радиометрии для навигации воздушных судов и определения приемлемых мест посадки
3.1 Требования к навигационным характеристикам для обеспечения навигации воздушных судов
3.2 Возможности микроволновой радиометрии для навигации воз
душных судов по наземным ориентирам
3.3 Возможности микроволновой радиометрии для определения приемлемых мест посадки воздушных судов по наземным ориентирам
3.4 Экспериментальные исследования по определению навигационных ориентиров и осуществлении навигационных привязок
3.4.1 Обоснование требований к бортовым радиометрическим навигационным системам
3.4.2 Экспериментальные результаты зондирования земной поверхности
3.5 Оценка точности определения наземных ориентиров при нави
гации с помощью радиометра
Выводы к третьей главе
Заключение
Список литературы


Корреляционное состояние радиоизлучения характеризуется интенсивностью полностью неполяризованной и полностью поляризованной компонент, амплитудами и разностью фаз ортогональных составляющих для последней. Фурье []. Таким образом, к (г) непосредственно зависит от спектра входного сигнала. V-2ЕхЕуБт<р, амплитуды составляющих Ех и Еу — постоянны. При ограниченном времени корреляции увеличение времени наблюдения /0 приводит к увеличению области изменения Ф и соответственно к уменьшению величины и2 + Е что несложно показать, используя известные тригонометрические соотношения. Стокса. Нели /0 > тк, то изменение разности фаз (р за время измерения становится настолько велико, что = соБ<р = 0. По тогда Р-О/1 и. Таким образом, поляризационные характеристики радиоизлучения зависит от длительности времени измерения /0 по сравнению со временем корреляции ортогональных компонент, которое, в свою очередь, определяется взаимной спектральной плотностью. Рассмотрим радиотепловое излучение некоторою объекта. Считаем, что оно представляет собой случайное 8 - коррелированное электромагнитное поле {8(х) - дельта-функция Дирака). Каждую из ортогональных компонент такого процесса можно представить в виде совокупности бесконечного числа гармонических колебаний с одинаковым весом. Рассмотрим случай, когда ширина полосы А/п бесконечно узкая и равна с//. Результирующая мощность П при сложении этих колебаний в одной плоскости будет зависеть от разности фаз (р между ними. Далее будут рассматриваться только действительные величины. П = 4П0соз2|, (1. П0 =|Е*|=|? Е*Еу находятся как суммы соответствующих элементов для каждой из гармонических составляющих, где знак * означает комплексно-сопряженную величину. П = 4П„- - , (1. G[f) <р относится к центральной частоте /0. Рассмотрим случай прямоугольной полосы шириной F. В этом случае (1. X - некоторое расстояние, соответствующее фазовому сдвигу, Я - длина волны. Тогда (р{ -^ • , С - скорость распространения волны в среде. Таким образом с{(рг^—~с1/. Подставляя это соотношение в (1. Если выражение (1. Р< 1. Понятия когерентности и поляризации взаимосвязаны, однако в активной радиолокации легче измерить энергетические характеристики сигнала. Эта особенность наложила отпечаток на аппарат, с помощью которого исследуется поляризация радиосигналов. Так. Поэтому, исследуя поляризационные характеристики излучения, необходимо рассматривать модуль комплексной степени когерентности []. С учетом (1. При /’ = 0 в соответствии со свойствами матрицы когерентности |1| имеем полностью неполяризованное излучение, что соответствует фазовому набегу 2#? Физически это означает сумму бесконечною числа гармонических колебаний равной амплитуды, начальная фаза которой равномерно распределена на интервале [0,2лг]. Очевидно, что такое излучение полностью неполяризованное и подтверждается (1. При % = 0 и Р = 1 матрица когерентности К вырождается, т. Физически это соответствует бесконечно узкой полосе приема, т. Гак как F имеет конечную величину, то излучение всегда частично поляризовано. Степень поляризации Ш определяется из (1. К, Бр - след . К, что, впрочем, можно получить из чех соображений, что измерение проводилось в базисе с одинаковый интенсивностью ортогональных компонент. Рассмотрим зависимость степени поляризации от ширины полосы У7 и времени измерения. Используя (1. С учетом случайного характера выходного сигнала для нахождения средних значений необходимо усреднить сигнал хотя бы но нескольким периодам, т. Д где /0 - центральная частота. П 0. Расстояние X, введенное при вычислении (1. А-=г„Я/0. Учитывая, что <р0 = лх! ЯР. Если не требовать достижения максимальной степени поляризации, то условие «тк оказывается не принципиальным и, таким образом, единственным ограничением применимости (1. Совокупность выражений (1. При не выполнении этих условий можно оценить только энергетические характеристики, в процессе измерения которых происходит усреднение теперь уже случайных значений фазы сигнала. В силу специфики приема радиотенлового излучения время усреднения обычно порядка секунды или более, что намного превышает время корреляции сигнала на входе. Следовательно, информация о фазе при радиометрических измерениях заведомо разрушается.