Методы зондирования окружающей среды. Дальности обнаружения метеорологических объектов

Июль 25, 2022

Главная
Физика
Методы зондирования окружающей среды. Дальности обнаружения метеорологических объектов

Содержание

2. При проведении радиозондирования атмосферы рассматриваются следующие дальности: - предельная дальность радиовидимости; - максимальная дальность обнаружения.
3. Определение предельной дальности радиовидимости при отсутствии рефракции
4. при отсутствии рефракции Схема радиолокационного зондирования (при отсутствии рефракции)
5. При прямолинейном распространении радиоволн (без учета рефракции) предельная дальность радиолокационного обнаружения цели, называемая также «предельной дальностью
6. Или Так как при расчете предельного значения Rпред выполняются следующие неравенства: 2Rз >> h или 2Rз
7. При высоте антенны МРЛ h = 50 м = 0.05 км и высоте объекта радиолокационного обнаружения
8. Определение предельной дальности радиовидимости при наличии рефракции (с использованием метода эквивалентного радиуса Земли)
9. При наличии рефракции для ее учета могут быть использованы различные подходы и, в том числе, рассмотренный
10. При рассмотрении методов учета рефракции в задачах распространения радиоволн применение метода эквивалентного радиуса Земли Rэ позволило
11. Введенное понятие эквивалентного радиуса позволяет, в частности, определить дальность радиовидимости Rпр , т.е. такое расстояние до
12. В условиях нормальной рефракции, когда dn/dh = - 4 10 -8 м -1 Rэ ≈ 25000
13. Определение максимальной дальности обнаружения метеорологических объектов
14. Ранее было показано, как можно определить потенциальную дальность обнаружения объекта (дальность радиовидимости Rпр) с учетом следующих
15. Для определения другой важной характеристики, также определяющей возможность исследования метеорологических объектов радиолокационными средствами - максимальной дальности
16. Прологарифмируем основное уравнение радиолокации метеорологических целей и умножим левую и правую части полученного выражения на 10.
17. Теоретический анализ возможностей исследования рабочего вида основного уравнения радиолокации метеорологических целей предполагает использование следующих характеристик: -
18. Величина коэффициента различимости kразл определяется следующим выражением: где в правой части уравнения стоит минимальная величина отношения
19. Максимальный радиус действия МРЛ
20. Заменим правую часть основного уравнения радиолокации (в рабочем виде) на величину kразл и затем решим его
21. Определение максимального радиуса Rmax : максимальным радиусом действия МРЛ называется такое расстояние, при котором радиолокатор, обладающий
22. Минимальный метеорологический потенциал МРЛ
23. Для определения минимального метеорологического потенциала МРЛ необходимо рассмотреть случай, когда выполняется следующее равенство: Rmax = Rпр.
24. Определение: минимальным потенциалом МРЛ называется такой потенциал, при котором метеорологический объект, обладающий радиолокационной отражаемостью Za и
25. Минимальная радиолокационная отражаемость на заданном расстоянии
26. Определим значение минимальной радиолокационной отражаемости Za min, при которой метеорологический объект, находящийся на предельном расстоянии может
27. Определим значение минимальной радиолокационной отражаемости Za min, при которой метеорологический объект, находящийся на предельном расстоянии может
28. Минимально обнаруживаемая радиолокационная отражаемость в зависимости от расстояния при заданном потенциале
29. Факторы, влияющие на работу МРЛ
30. Иллюстрация блокировки радиолокационного луча препятствиями (на рисунке – слева).
31. График закрытости горизонта в районе МРЛ-5, АМСГ Томск
32. Пример частичной (азимут 239°) и полной (азимут 157° и 192°) блокировки радиолокационного луча естественными препятствиями на
33. Карта ОЯ ДМРЛ-С «Казань» за 23.06.13 12:51 ВСВ. Сектор по азимутам с 128° - по 137°,
34. Карта Zdr на высоте 5км, ДМРЛ-С «Казань» за 23.06.13 12:51 ВСВ с пустым сектором по азимутам
36. Скачать презентацию

Слайд 2

При проведении радиозондирования атмосферы рассматриваются следующие дальности:
- предельная дальность радиовидимости;
-

максимальная дальность обнаружения.

Слайд 3

Определение
предельной дальности радиовидимости
при отсутствии рефракции

Слайд 4

при отсутствии рефракции
Схема радиолокационного зондирования
(при отсутствии рефракции)

Слайд 5

При прямолинейном распространении радиоволн (без учета рефракции) предельная дальность радиолокационного обнаружения

цели, называемая также «предельной дальностью прямой видимости», будет равна
где Rз = 6370 км – радиус Земли.

Слайд 6

Или
Так как при расчете предельного значения Rпред выполняются следующие неравенства:
2Rз

>> h или 2Rз h >> h2
и
2Rз >> H или 2Rз H 2 >> H 2 ,
то при определении Rпред можно воспользоваться следующим приближенным выражением (все параметры указываются в км):
или при задании высот в метрах:

Слайд 7

При высоте антенны МРЛ h = 50 м = 0.05 км

и высоте объекта радиолокационного обнаружения H = 5 км предельная дальность обнаружения Rпред ≈ 278 км.
При высоте антенны МРЛ h = 50 м H = 0.05 км и высоте объекта радиолокационного обнаружения H = 1 км предельная дальность обнаружения Rпред ≈ 138 км.
При отсутствии экранирующих предметов (в голой степи) два человека (Н = h = 1.8 10-3 км) смогут «видеть» друг друга на предельном расстоянии Rпред ≈ 3.1 км.

Слайд 8

Определение
предельной дальности радиовидимости
при наличии рефракции
(с использованием
метода эквивалентного радиуса

Земли)

Слайд 9

При наличии рефракции для ее учета могут быть использованы различные подходы

и, в том числе, рассмотренный ранее метод эквивалентного радиуса Земли, который позволяет свести задачу криволинейного распространения радиоволн к задаче с прямолинейным распространением.
Для этого криволинейную траекторию луча как бы “разгибают”, изменяя радиус Земли до тех пор, пока траектория луча не станет прямолинейной.
Полученный таким образом радиус сферы и называют эквивалентным радиусом Земли Rэ.

Слайд 10

При рассмотрении методов учета рефракции в задачах распространения радиоволн применение метода

эквивалентного радиуса Земли Rэ позволило получить следующее уравнение
которое , по определению метода, нужно рассматривать как уравнение прямолинейного распространения радиолуча около сферы, радиус которой Rэпри наличии рефракции определяется как
где n0 − значение коэффициента преломления на уровне земной поверхности, Rз - радиус Земли, dn/dh – постоянный градиент коэффициента преломления в тропосфере.

Слайд 11

Введенное понятие эквивалентного радиуса позволяет, в частности, определить дальность радиовидимости Rпр

, т.е. такое расстояние до объекта, при котором еще возможно его «визуальное» обнаружение (объект не находится в зоне радиотени).
Для нулевых углов возвышения антенны Rпр при наличии рефракции определяется следующим выражением
где h − высота антенны радиолокатора над поверхностью, H – высота объекта над поверхностью.

Слайд 12

В условиях нормальной рефракции, когда
dn/dh = - 4 10 -8

м -1
Rэ ≈ 25000 км
и

Слайд 13

Определение
максимальной дальности обнаружения
метеорологических объектов

Слайд 14

Ранее было показано, как можно определить потенциальную дальность обнаружения объекта (дальность

радиовидимости Rпр) с учетом следующих факторов:
- сферичности Земли;
- радиорефракции.
При этом, если метеорологический объект находится на расстоянии большим, чем Rпр, то это означает, что он находится в зоне радиотени и принципиально не может быть обнаружен и исследован радиолокационными методами.
Напомним, что значение Rпр зависит от высот антенны МРЛ и метеорологического объекта и вертикального профиля коэффициента преломления в тропосфере.

Слайд 15

Для определения другой важной характеристики, также определяющей возможность исследования метеорологических объектов

радиолокационными средствами - максимальной дальности обнаружения
метеорологических объектов, необходимо обратиться к рассмотрению полученного ранее основного уравнения радиолокации:
Здесь
Рп – потоком излучения, сформированного импульсным отражающим объемом, находящимся на расстоянии R от РЛС,
Pш - мощность собственных шумов приемника радиолокатора,
Прл - метеорологический потенциал МРЛ,
Za – радиолокационная отражаемость.

Слайд 16

Прологарифмируем основное уравнение радиолокации метеорологических целей и умножим левую и

правую части полученного выражения на 10. Тогда рабочий вид основного уравнения радиолокации метеорологических целей можно записать следующим образом:
где
Размерности двух последних величин (с апострофами) – децибеллы (дБ).

Слайд 17

Теоретический анализ возможностей исследования рабочего вида основного уравнения радиолокации метеорологических целей

предполагает использование следующих характеристик:
- максимального радиуса действия МРЛ: Rmax;
- минимального метеорологического потенциала МРЛ: ;
- минимальной радиолокационной отражаемости на заданном расстоянии:
Для нахождения формул для расчета этих характеристик необходимо ввести коэффициент различимости kразл, определяющего возможность надежного определения отраженного от метеорологических объектов сигнала на уровне собственных шумов приемника МРЛ.

Слайд 18

Величина коэффициента различимости kразл определяется следующим выражением:
где в правой части уравнения

стоит минимальная величина отношения сигнала к величине шума, различимая МРЛ (например, для МРЛ-2 эта величина принималась равной 2 дБ, т.е. Рп ≥ 1.6 Рш).
В дальнейшем, при определении введенных выше характеристик, всегда в рабочем виде основного уравнения радиолокации метеорологических целей величина отношения сигнал-шум будет заменяться значением kразл.

Слайд 19

Максимальный радиус действия МРЛ

Слайд 20

Заменим правую часть основного уравнения радиолокации (в рабочем виде) на величину

kразл и затем решим его относительно lg R. В результате получим выражение, определяющее максимальный радиус действия МРЛ:

Слайд 21

Определение максимального радиуса Rmax : максимальным радиусом действия МРЛ называется такое

расстояние, при котором радиолокатор, обладающий потенциалом , может уверенно обнаружить метеорологический объект, обладающей радиолокационной отражаемостью Za и находящийся в зоне радиовидимости, т.е на расстоянии, меньшим или равным Rпр.

Слайд 22

Минимальный
метеорологический потенциал МРЛ

Слайд 23

Для определения минимального метеорологического потенциала МРЛ необходимо рассмотреть случай, когда выполняется

следующее равенство:
Rmax = Rпр.
Тогда, заменив в основном уравнении радиолокации (в рабочем виде) R на Rпр и разрешив полученное уравнение относительно метеорологического потенциала МРЛ, получаем искомое уравнение для расчета минимального потенциала МРЛ:

Слайд 24

Определение: минимальным потенциалом МРЛ называется такой потенциал, при котором метеорологический объект,

обладающий радиолокационной отражаемостью Za и находящийся на предельном расстоянии Rпр, может быть уверенно обнаружен МРЛ.
Минимальный потенциал МРЛ существенно зависит от величины радиолокационной отражаемости Za , т.е. от типа метеорологического объекта (туман или конвективное облако).

Слайд 25

Минимальная
радиолокационная отражаемость
на заданном расстоянии

Слайд 26

Определим значение минимальной радиолокационной отражаемости Za min, при которой метеорологический объект,

Слайд 27

Определим значение минимальной радиолокационной отражаемости Za min, при которой метеорологический объект,

находящийся на предельном расстоянии может быть обнаружен МРЛ с заданным метеорологическим потенциалом (например, серийно выпускаемой МРЛ). Для этого решим основное уравнение радиолокации (рабочий вид) относительно lg Za при R = Rпр:
Определение: минимальная радиолокационная отражаемость метеорологического объекта Za min - это такая отражаемость, при которой МРЛ с заданным метеорологическим потенциалом может уверенно обнаружить этот объект во всем поле «зрения» локатора, т.е. при R ≤ Rпр.

Слайд 28

Минимально обнаруживаемая радиолокационная отражаемость в зависимости от расстояния при заданном потенциале

Слайд 29

Факторы, влияющие на работу МРЛ

Слайд 30

Иллюстрация блокировки радиолокационного луча препятствиями (на рисунке – слева).

Слайд 31

График закрытости горизонта в районе МРЛ-5, АМСГ Томск

Слайд 32

Пример частичной (азимут 239°) и полной (азимут 157° и 192°) блокировки

радиолокационного луча естественными препятствиями на ДМРЛ-С «Мин.Воды». Карта PPI Z для угла места 2,197°.

Слайд 33

Карта ОЯ ДМРЛ-С «Казань» за 23.06.13 12:51 ВСВ.
Сектор по азимутам

с 128° - по 137°, экранированный мощной конвективной зоной Cb со шквалами, грозами, ливнями, расположенной вблизи ДМРЛ, оказался «пустым», без ОЯ.

Слайд 34

Карта Zdr на высоте 5км, ДМРЛ-С «Казань» за 23.06.13 12:51 ВСВ

с пустым сектором по азимутам с 128-137°, экранированным мощной конвективной зоной

Методы зондирования окружающей среды. Дальности обнаружения метеорологических объектов

Содержание

При проведении радиозондирования атмосферы рассматриваются следующие дальности: - предельная дальность радиовидимости; -

Определение предельной дальности радиовидимостипри отсутствии рефракции

при отсутствии рефракции Схема радиолокационного зондирования (при отсутствии рефракции)

При прямолинейном распространении радиоволн (без учета рефракции) предельная дальность радиолокационного обнаружения

Или Так как при расчете предельного значения Rпред выполняются следующие неравенства:2Rз

При высоте антенны МРЛ h = 50 м = 0.05 км

Определение предельной дальности радиовидимостипри наличии рефракции (с использованием метода эквивалентного радиуса

При наличии рефракции для ее учета могут быть использованы различные подходы

При рассмотрении методов учета рефракции в задачах распространения радиоволн применение метода

Введенное понятие эквивалентного радиуса позволяет, в частности, определить дальность радиовидимости Rпр

В условиях нормальной рефракции, когда dn/dh = - 4 10 -8

Определение максимальной дальности обнаружения метеорологических объектов

Ранее было показано, как можно определить потенциальную дальность обнаружения объекта (дальность

Для определения другой важной характеристики, также определяющей возможность исследования метеорологических объектов

Прологарифмируем основное уравнение радиолокации метеорологических целей и умножим левую и

Теоретический анализ возможностей исследования рабочего вида основного уравнения радиолокации метеорологических целей

Величина коэффициента различимости kразл определяется следующим выражением:где в правой части уравнения

Максимальный радиус действия МРЛ

Заменим правую часть основного уравнения радиолокации (в рабочем виде) на величину

Определение максимального радиуса Rmax : максимальным радиусом действия МРЛ называется такое

Минимальный метеорологический потенциал МРЛ

Для определения минимального метеорологического потенциала МРЛ необходимо рассмотреть случай, когда выполняется

Определение: минимальным потенциалом МРЛ называется такой потенциал, при котором метеорологический объект,

Минимальная радиолокационная отражаемость на заданном расстоянии

Определим значение минимальной радиолокационной отражаемости Za min, при которой метеорологический объект,

Определим значение минимальной радиолокационной отражаемости Za min, при которой метеорологический объект,

Минимально обнаруживаемая радиолокационная отражаемость в зависимости от расстояния при заданном потенциале

Факторы, влияющие на работу МРЛ

Иллюстрация блокировки радиолокационного луча препятствиями (на рисунке – слева).

График закрытости горизонта в районе МРЛ-5, АМСГ Томск

Пример частичной (азимут 239°) и полной (азимут 157° и 192°) блокировки

Карта ОЯ ДМРЛ-С «Казань» за 23.06.13 12:51 ВСВ. Сектор по азимутам

Карта Zdr на высоте 5км, ДМРЛ-С «Казань» за 23.06.13 12:51 ВСВ

Похожие презентации

При проведении радиозондирования атмосферы рассматриваются следующие дальности:
- предельная дальность радиовидимости;
-

Определение
предельной дальности радиовидимости
при отсутствии рефракции

при отсутствии рефракции
Схема радиолокационного зондирования
(при отсутствии рефракции)

Или
Так как при расчете предельного значения Rпред выполняются следующие неравенства:
2Rз

Определение
предельной дальности радиовидимости
при наличии рефракции
(с использованием
метода эквивалентного радиуса

В условиях нормальной рефракции, когда
dn/dh = - 4 10 -8

Определение
максимальной дальности обнаружения
метеорологических объектов

Величина коэффициента различимости kразл определяется следующим выражением:
где в правой части уравнения

Минимальный
метеорологический потенциал МРЛ

Минимальная
радиолокационная отражаемость
на заданном расстоянии

Карта ОЯ ДМРЛ-С «Казань» за 23.06.13 12:51 ВСВ.
Сектор по азимутам