Способ радиолокаций метеорных ионизаций

)5 60 ИЯ оситс испол я мете при и ерхнеи я к радиолокации ьзовано при изуорн ого вещества сследовании ветатмосфере ЗемИзобретение отн и связи и может быть чении распределени в солнечной системе ровых процессов в в ли, в метеорной свя ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБР СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Казанский государственный университет им. В,И,Ульянова-Ленина(56) Фиалко Е.И. Некоторые проблемы радиолокации метеоров, Томск: Изд-во Томского университета; 1961, с. 122-123.Кащеев Б.Л. и др. Метеорная автоматизированная радиолокационная система. -Метеорные исследования, 1977, М 4. М.; Сов, радио, с. 11-61.(54) СПОСОБ РАДИОЛОКАЦИИ МЕТЕОРНЫХ ИОНИЗАЦИЙ(57) Изобретение относится к радиолокации и связи и может быть применено при изучении распределения метеорного вещества в солнечной системе, при исследовании ветровых параметров в верхней атмосфере, в метеорной связи. Цель изобретения - повышение вероятности обнаружения метеорных радиоэхо. Для этого отраженный от ионизированного метеорного следа радиосигнал принимают приемником когерентноимпульсной радиолокационной станции. Путем цифрового некогерентного многопериодного накопления производят обнаружение полезного сигнала на фоне помех. Одновременно производят распознавание отражений от метеорных иониэаций по характеру изменения межпериодных значений фазы сигнала во времени. Для этого вычисляют оценку коэффициента линейной регрессии для последовательности измеренных межпериодных разностей фаз для текущего значения дальности, применив метод наименьших квадратов. После чего проверяют попадание оценки коэффициента линейной регрессии в интервал значений. характерный только для метеорных ионизаций на стадии их формирования высокоскоростными метеорными частицами. В случае одновременного обнаружения сигнала по амплитуде огибающей и соответствия измеренной межпериодной зависимости разностей фаз с эталонной метеорной зависимостью, принимают решение о распознавании метеорной иониэации; при этом регистрируют значения дальности и скорости метеорной частицы. Предлагаемый способ позволяет распознавать метеорные ионизации, отражения от которых не имеют характерных дифракционных колебаний амплитуды, повысить вероятность правильного распознавания слабых радиометеоров в шумах и помехах, измерить скорость и дальность метеорных ионизаций. 1 ил. Цель изобретения - повышение вероятности обнаружения метеорных радиоэхо,На чертеже приведена структурная электрическая схема устройства для реализации способа.в мо- ериод сти фаэ, взяты , отстоящих на Значение раэмент времени с иТ друг от друга ри-- ург - о . (3) 4 лЧ Т 4 мЧЛР 1 = - д-р, -Обозначив Ст о 1 - 24 лЧ 2 Т Попрямой линии и получим уравнени 0 а максимально4 ЖЧмаг В 1 макс метром фаз отсигнэ альной тветстотноси" анным где Чм,н = 11 стные макси ния скоростиУстройсттает следующ Устройство для реализации способа содержит некогерентный обнаружитель 1,цифровой фазометр 2, оперативное запоми нающее устройство (ОЗУ) 3, счетчик 4 периода, счетчик 5 дальности, цифровойкомпаратор 6; постоянное запоминающееустройство (ПЗУ) 7, цифровой двухпороговый компаратор 8, блок 9 синхронизации,арифметический блок 10,Сущность способа заключается в следующем.Мгновенная частота сигнала, отраженного от метеорного иониэированного следа. на участке траектории до пролета ближайшей к радиолокационной станции точки, изменяется во времени по закону где Ч - скорость движения метеорной частицы;Во - дальность до "зеркальной" точки; А - излучаемая длина волны;т - время (т = 0 в момент пролета "зеркальной" точки),Фаза электромагнитный колебаний у в момент пролета "зеркальной точки" Лр = В 1+А.Измеренные цифровым фазо межпериодные значения разностей раженного от метеорных иониэаций ла Лр до момента пролета "зер точки" должны располагаться в со вии с уравнением (5) с разбросом тельно эталонной прямой, выэ помехами. Методом наименьших квадратов для(и - 1) измеренных межпериодных значений Ьй 1 вычисляется коэффициент линейной регрессии В, определяющий тангенс угла 5 наклона прямой - фазовременной характеристики метеорного отражения: й и Яц) =ЬЩ С 1 =1 Т 1=11=1с= т), сз=п С 2-С 1 Здесь и - количество периодов повторения зондирующих импульсов, по которымпроисходит распознавание метеорныхионизаций;Т - период их повторения;- номер периода повторения,Вычисленное по уравнениям (6) значеЗ 0 ние В 1, как это следует из соотношения (4),однозначно связано со скоростью метеорнои частицы. альность до "эЕркальной" точки траекпричем здесь С - скорость света, поэтомудля радиоотражений от метеорных ионизаций минимальное измеренное значение км/с и Нмакс = 72 км/с - иэвемальное и минимальное эначеметеорных частиц, во, реализующее способ, рабоим образом.Принятый сигнал поступает на вход цифрового некогерентного обнаружителя и одновременно на вход цифрового фазометра 2, измеряющего по переходам сигнала через нулевой уровень фазовый сдвиг относительного опорного сигнала. Измерение происходит синхронно с импульсами, вырабатываемыми блоком синхронизации и следующими с периодом дискретизации сигнала ц, Измеренные фаэометром цифровые значения фазы сигналов 1 й 1 поступают в ОЗУ 3 с произвольной выборкой информации, где их запоминают по адресам 1 и ), определяемым состоянием счетчика 5 дальности и счетчика 4 периода,За период т для фиксированного канала дальности 1 в арифметическом блоке 10 вычисляют значение В 1 в соответствии с соотношением (6) по считываемым из ОЗУ 3 значениям у, после чего вычисленное значение В 1 сравнивают в цифровом двух-пороговом компараторе 6 со значениями Вмин и В 1 макс, считываемыми из ПЗУ 7 по адресу), задаваемому счетчиком 5 дальности. При попадании В 1 в интервал от В 1 мин до В 1 макс цифровой компаратор 6 вырабатывает на выходе сигнал распознавания по фазовременной характеристике сигнала, который подается на вход цифрового двух- порогового компаратора 8 совместно с сигналом обнаружения с выхода некогерентного обнаружителя 1. При одновременном наличии сигналов на выходах некогерентного обнаружителя 1, цифрового компаратора 6 на выходе цифрового двух- порогового компаратора 8 вырабатывается сигнал распознавания метеорной ионизации, по которому производят регистрацию оценки коэффициента линейной регрессии В 1 и номера канала дальности 1, однозначно связанного со значением дальности Йо 1 соотношением (5), по которым при последующей обработке экспериментальных данных (возможно в реальном времени), легко вычислить скорость метеорной частицы, используя соотношение (7). Синхронизацию работы узлов схемы осуществляют последовательностью тактовых импульсов, поданной на входы счетчика 4 периода, счетчика 5 дальности и блока 9 синхронизации, который вырабатывает последовательность синхронизирующих сигналов для управления цифровым фазометром 2, ОЗУ 3 и цифровым компаратором 6,В устройстве, работающем по предлагаемому способу при длительности зондирующих импульсов г = 100 мкс, периоде их повторения Т = 2,5 мс, выбран период дискретизации амплитуды и фазы 1 - 19,5 мкс,обнаружение и распознавание осуществляют в 128 каналах дальности О = 1128) по 16-ти периодам повторения зондирующих импульсов (1 = 116), значения фазы на вы ходе цифрового фазометра представлены 8 разрядным двоичным кодом, объем памяти полупроводникового ОЗУ 3 составляет 2 кбайта, а ПЗУ 7 - 128 байт;10 Формула изобретенияСпособ радиолокации метеорных ионизаций, заключающийся в том, что излучают когерЕнтные прямоугольные радиоимпуль сы в метровом диапазоне длин волн, принимают отраженные радиосигналы той же частоты, осуществляют временное стробирование в й временных каналах принятых радиосигналов, в каждом из й временных 20 каналов производят накопление принятых радиосигналов и измеряют их мощность, величину которой затем сравнивают с определенным пороговым уровнем, по его превышению определяют наличие отража ющих радиоволны объектов и производятраспознавание метеорного радиоэха по дальности, периодичности и длительности, характерным для,метеорного радиоэха. о тВличающийся тем,что,с целью повцше ния вероятности обнаружения метеорныхрадиоэхо, одновременно с накоплением принятых сигналов в каждом из й временных каналов дополнительно измеряют межпериодную разность фаэ Лр принятого 35 радиосигнала(где 1=1,2п - номер принимаемого радиосигнала, ) = 1,2.й - но 14 ер временного канала), по полученным значениям Ьр 1 определяют коэффициент линейной регрессии В 1 фазовременной 40 зависимости межпериодной разности фаэЬй 1 1-го канала, по формулеВ 1 = (п 31 Ц + С 435 Ц)СЗ,45 где50351 Х 91558 ис 1 иМ агин рпстюиеВаква к регцсерцрующен устрЮстду,Весел дакт аз 3311 ТиражПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 ьТ - периодповторения излучаемых радиоимпульсов,после чего проверяют попадание значения81 в интервал, характерный для метеорногоРаДИОЭХа, От В 1 мнн = 4 ЛЧмин Т Л В 11 ДО 2 - 1 -181 максЛ Чмакс Т А й, гдЕ Чмин = = 11 км с; Чмакс = 72 км с; 1- длина волны измеряемых радиоимпульсов; Вв длительность до точки отражения Ь-м временном канале, определяют наличие накопленного сигнала, превышающего пороговый уровень в )-м временном канале, и, по совпаданию обоих критериев осуществляют распознавание метеорного радиоэха в -м временном канале, при этом скорость метеорной частицы определяют по величине коэффициента линейной регрессии В 1 по формуле