Методы зондирования окружающей среды

государственный гидрометеорологический университет

- максимальная дальность обнаружения.

обнаружения цели, называемая также «предельной дальностью прямой видимости», будет равна

где Rз = 6370 км – радиус Земли.

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:

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.

радиуса Земли)

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.

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.

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.

-8 м -1

Rэ  25000 км

и

(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.

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.

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).

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.

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.

величину kразл и затем решим его относительно lg R. В

результате получим выражение, определяющее максимальный радиус действия МРЛ:

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.

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:

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).

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:

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.

потенциале

блокировки радиолокационного луча естественными препятствиями на ДМРЛ-С «Мин.Воды». Карта PPI

Z для угла места 2,197.

азимутам с 128 - по 137, экранированный мощной конвективной зоной

Cb со шквалами, грозами, ливнями, расположенной вблизи ДМРЛ, оказался «пустым», без ОЯ.

ВСВ с пустым сектором по азимутам с 128-137, экранированным мощной

конвективной зоной