Способ определения параметров пространственного распределения отражателей в объемной цели

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 18 5 0 01 Я 13/95 НИ ЕНИЯ ПАРАМЕТНОГО РАСПРЕДЕЙ В ОБЪЕМНОЙ етение относится ть использовано в метеообъектов,а 18 Сасположения и метеоров в обназад излучеожно считать авлении, перРЛС - метеоот метеоцели ии эхо-сигнала Ван-Циттертаг,еивающего об и размер ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(56) Труды ЦАО. Вып, 20, 1958, с. 10 - 15.Труды И Всесоюзного совещания по рдиометеорологии, - Л.: Гидрометеоизда1984, с, 78 - 80,(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛРОВ ПРОСТРАНСТВЕНЛЕНИЯ ОТРАЖАТЕЛЕЦЕЛИ(57) Использование: изобк радиолокации и можетпри исследовании сигна Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано при исследовании сигналов от метеообъектов, таких, как облака, осадки и турбулентные неоднородности атмосферы в ясном небе,Цель изобретения - обеспечение возможности определения коэффициента заполнения объемной цели отражателями.На фиг. 1 представлен график зависимости коэффициента корреляции от размера отражающей области; на фиг, 2 - структурная электрическая схема устройства, реализующего способ определения параметров пространственного распределения отражателей в объемной цели,Устройство определения параметров пространственного распределения отражателей в объемных целях состоит из антенн 1 и 2, передатчика 3, антенного переключателя 4, приемников 5 и 6, делителя 7 и 8 сигналов, детекторов 9-11, интеграторов таких как облака, осадки и турбулентные неоднородности атмосферы в ясном небе, Цель изобретения - обеспечение возможности определения коэффициента заполнения объемной цели отражателями, Поставленная цель достигается тем, что дополнительно осуществляют прием сигнала на вторую антенну, диаметр которой равен диаметру первой антенны, а ось параллельна оси первой антенны и расположена от нее нэ расстоянии, равном ее диаметру, определяют коэффициент корреляции между отраженными сигналами, принятыми двумя антеннами, по величине которого определяют коэффициент заполнения объемной цели отражателями. 2 ил. измерителя 17 отношений, индикатощность способа заключается в следующем,Всле большой лаках и ние РЛ д-коррел пендикул цель. П поперечн Цорнике дствие хаотичного р концентрации гидро осадках рассеянное С вблизи облака м ированным в напр ярном направлению о мере удаления ый радиус корреляц етствии с теоремой растет:2 - , (1)О где 2 - расстояние от рассма облака;О - характерный попотражающей части облака;Л. - длина вол н ы РЛ С.1800416 координаты по направлению распространения луча). Если концентрация гидрометеоров в области постоянна, то угловой размер источника эхо-сигнала совпадает с шириной 5 ОН передающей антенны и интенсивностьисточника может быть аппроксимирована гауссовой зависимостью: х +1 О (х, у) ехр-(4) где б(2) - характерный поперечный размер луча РЛС на расстоянии. Для источника с неполным заполнением импульсного объема интенсивность может быть аппроксимирована выраженихем/х, у/ ехр--Ь сг20 где Ь и с - характерные размеры источникавдоль оси Х и У соответственно.Для такого распределения интенсивности нормированная корреляционная функция имеет вид: 25(5) щ 4 фгде г 1 и гг - радиус-векторы из центра антенны; 35Еар (г) - величина электрического поля в плоскости раскрыва антенн;Еоа/3 (г) - распределение поля в расФкрыве антенны при излучении сигнала единичной мощности, Можно пренебречь 40 пространственной изменчивостью поля Еоар Я, что дает;Йеог 1 оГ 2 В(г 1 "2 + Й)Х Х с г 1 о Гг В(Г 1, Гг)В фгде Вф, г 2) - нормированная пространственная корреляционная функция поля эхосигнала, 50Гидрометеоры (капли., кристаллы и пр.), подсвеченные зондирующим импульсом РЛС, представляют собой некоррелированный по пространству источник с распределением интенсивности(х, у, 2)п, 55 пропорциональным произведению концентрации гидрометеоров (х, у, 2) на интенсивность зондирующего сигнала О (х, у, 2) (х, у - координаты в плоскости, перпендикулярной направлению излучения антенны; 2 -Из (1) следует, что, определив поперечный радиус корреляции для поля и зная дальность до метеоцели, можно оценить величину О - поперечный радиус отражающей части облака. Однако непосредственное измерение гк для эхо-сигнала от метеообразований затруднительно, поскольку размеры приемной антенны г должны быть значительно меньше радиуса корреляции, тогда как при использовании близких. по размерам приемных и передающих антенн при зондировании больших отражающих объемов гк а г. Поэтому предлагается другой путь измЕрения О - измерение коэффициента корреляции сигналов двух антенн, разнесенных в пространстве на определенное расстояние Й, Для измерения коэффициента корреляции применена следующая схема: сигналы первой и второй антенн делятся пополам, два из образовавшихся четырех сигналов складывают, детектируют, затем накапливают (усредняют); два оставшихся сигнала сначала детектируют по отдельности, накапливают, а затем складывают. Определяют отношение К первого сигнала ко второму, которое связано с коэффициентом корреляции сигналов 1 следующим образом:К=1+1,где К - определяется по формуле ув где (х 1, у 1) и (хг, уг) - координаты векторов г 1 и г.Соотношение (3) позволяет вычислить коэффициент К изменения которого приСразличных значениях а = - и разнесениедантенн на расстояние Й=б (диаметр антенн) по оси У приведено на фиг. 1, Область вариации зависимости при изменении параметра Р = - от 0 до 1 заштрихована, ЭтаЬдзависимость достаточно слабая, Таким образом, измерение коэффициента М дает возможность определить при вертикальном взаимном расположении антенн вертикальный размер зоны рассеяния. Для определения горизонтального размера зоны антенны надо расположить горизонтально,Устройство для определения параметров пространственного распределения отражателей работает следующим образом.Передатчик 3 генерирует зондирующие импульсы, которые после прохождения антенного переключателя 4 излучаются первой антенной 1. Принятые антенной 1 отраженные сигналы через антенный переключатель 4 поступают на первый приемник6, далее делятся пополам первым делителем 7 сигнала, сигналы первого выхода делителя 7 поступают на первый детектор 9 и далее на первый интегратор 12, подключенный к первому входу первого сумматора 15. 5 Принятый второй антенной 2 отраженный сигнал поступает на второй приемник 5, далее на второй делитель 8 сигнала, с первого выхода которого сигнал подается на третий детектор 10 и третий интегратор 13, а со 10 второго выхода - на второй сумматор 16, далее детектируется вторым детектором 11, интегрируется вторым интегратором 14, Сигналы интеграторов 12 и 13 суммируются в первом сумматоре 15, выход которого под ключен к первому входу измерителя 17 отношений, ко второму входу которого подключен выход интегратора 14,Величина выходного сигнала измерите ля 17 отношений определяет величину коэффициента заполнения импульсного объема и подается на индикатор 18 для отображения.Способ позволяет определить коэффи циент заполнения импульсного объема, что дает воэможность решать ряд практически важных задач, В задачах радиолокационного измерения осадков по величине мощности отраженного сигнала необходимо знать 30 коэффициент заполнения импульсного объема, так как от его величины меняется характер зависимости величины принятой мощности от расстояния между второй и четвертой степенью. Пренебрежение фак тором заполнения импульсного объема вносит существенные ошибки в измеренияК величины радиолокационной отражаемости. В задачах штормооповещения необходимо определить наличие области повышенной отражаемости в верхней части облака, что свидетельствует об опасных явлениях, связанных с данным облаком. В настоящее время для этого детально исследуется вертикальный профиль отражаемости, что требует значительного времени, особенно при наличии в зоне обзора нескольких облаков, Использование заявляемого способа позволяет определить наличие зоны повышенной отражаемости за один обзор.формула изобретения Способ определения параметров пространственного распределения отражателей в объемной цели, состоящей из распределенных отражателей, заключающийся в облучении объемной цели радиосигналом приеме отраженного сигнала первой антенной, измерении его мощности и определении искомых параметров, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью обеспечения возможности определения коэффициента заполнения объемной цели отражателями, дополнительно принимают отраженный сигнал второй антенной, диаметр которой равен диаметру первой антенны, а ось параллельна оси первой антенны и расположена от нее на расстоянии, равном ее диаметру, определяют коэффициент корреляции между отраженными сигналами, принятыми первой и второй антеннами, по величине которого определяют коэффициент заполнения объемной цели отражателями.1800416 Составитель Е.АдамоваТехред М,Моргентал Корректор Т,Вашкович Редактор Т.Иванова Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Заказ 1164 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5