РАЗДЕЛ 2
РАЗРАБОТКА РАЗНЕСЕННОЙ СИСТЕМЫ МЕТЕОРНОЙ РАДИОЛОКАЦИИ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В НИЖНЕЙ ТЕРМОСФЕРЕ
Перед рассмотрением структурных частей системы разнесенной радиолокации необходимо определиться с понятием этого термина. В данной работе под системой разнесенной радиолокации метеорных следов понимается следующая радиотехническая система.
В отличие от совмещенной МРЛС, где приемник и передатчик находятся в одной точке пространства, и зона наблюдения облучается собственным передатчиком, в разнесенной системе, собственный передатчик отсутствует. Вместо этого производится наблюдение за сигналами сторонних передатчиков, которые отражаются от метеорных следов. Это может быть прием сигналов излученных близкорасположенными радиопередатчиками (распространение сигнала "назад") либо прием сигналов от удаленных радиопередатчиков (распространение сигнала "вперед") (рис.2.1).
Другая особенность разнесенной системы заключается в создании алгоритмов обработки под конкретный вид принимаемого сигнала с учетом его особенностей и внутренней структуры.
Рис. 2.1 Варианты разнесенной системы радиолокации
2.1. Анализ доступного радиочастотного ресурса
Значение линейной электронной плотности формируемых метеорных следов [33] позволяет эффективно отражать радиосигналы с частотами начиная от 25 МГц. Однако при увеличении частоты облучаемого сигнала способность отражения от метеорного следа снижается, в силу влияния значения начального радиуса. При этом также уменьшается длительность фиксируемого метеорного отражения [43]. Эффективную верхнюю границу рассеиваемых частот на метеорных следах целесообразно принимать в районе 80 МГц.
В совмещенной радиолокации метеорных следов преимущественно используется частотный диапазон 25-40 МГц: Канада - 29,3 МГц; Бразилия - 34,2 МГц [17]; Харьков - 31,1 МГц и 36,9 МГц [18-21]; Австралия SKiYMET 20-60 МГц [22]; Казань - 34 МГц [23]; Обнинск - 25,2 МГц [24].
В странах бывшего Советского Союза продолжает широко использоваться частотный диапазон 30 - 80 МГц, который может быть использован для разнесенной системы радиолокации метеорных следов. В этом частотном диапазоне сосредоточены: три телевизионных канала метрового диапазона и большое количество УКВ/ЧМ радиостанций.
На текущий момент, в большинстве стран СНГ существует хорошо организованная сеть эфирного телевидения, которая все еще не вытеснена использованием спутниковых и кабельных сетей [35] (рис. 2.2).
Для использования в системе разнесенной радиолокации сигналы ТВ-передатчиков являются предпочтительными, вследствие более высокой излучаемой мощности (некоторые станции излучают до 50 кВт) и приемлемой структуры ТВ-сигнала, что дает возможность определять некоторые параметры метеорного следа.
При выборе "полезных" ТВ-передатчиков следует учитывать не только энергетический критерий, но и специфику излучаемого ТВ-сигнала. Так, например, в ТВ-сигнале 1-го метрового канала излучаемого останкинским телецентром (г. Москва) присутствуют специализированные сигналы - эталонные сигналы частоты и времени. Данный тип сигналов был разработан и внедрен для обеспечения потребителей эталонными сигналами частоты и времени (ЭСЧВ), привязанных к шкале времени и частоты Госэталона [25].
1-й метровый канал
2-й метровый каналРис. 2.2. Карта расположения источников излучения телевизионных сигналов
Телевизионная программа УТ-1 с ЭСЧВ излучается Киевским радиотелевизионным передающим центром (РТПЦ) на частоте 2-го метрового канала и распространяется по радиорелейным и кабельным линиям связи до областных РТПЦ. Комплекс оборудования по формированию ЭСЧВ, был разработан и поставлен ОАО НИИРИ, г. Харьков [26].
В плане географического расположения Москвы (560N, 380E) и Киева (500N, 310E) и по отношению к Харькову (500N, 360E), использование этих телецентров позволит измерять две составляющие скорости ветра:
- Харьков - Москва - меридиональная составляющая скорости ветра;
- Харьков - Киев - зональная составляющая скорости ветра.
2.2. Анализ возможных способов измерения вектора скорости дрейфа отражающей области метеорных следов в разнесенной системе радиолокации
Рассмотрим возможности получения информации о скорости перемещения метеорного следа в разнесенной системе радиолокации. Наиболее простым вариантом (методом) определения скорости перемещения может быть использование техники метода подобных замираний, как это было описано в методе D1 [см. п. 1.1.1].
Статистика метеорных отражений показывает, что наибольшее количество метеорных отражений имеет длительность порядка 0,1-0,2 секунды (рис. 2.3) [1, 56]. С увеличением длительности метеорного отражения вероятность его появления снижается. Согласно [48, 49] длительность радиоэха в 1 секунду соответствует 10% случаев, а для 10 секундных радиоэхо - менее 1 %.
Минимальная скорость метеорного следа, которую можно зафиксировать, используя принцип метода подобных замираний, определяется выражением
где - скорость перемещения отраженного сигнала по поверхности Земли;
- база антенной системы;
- время существования метеорного следа.
Рис. 2.3. Интегральное распределение метеорных радиоэхо по длительностям ? в секундах для следов переуплотненного (а), ненасыщенного (б), промежуточного (в) типов по наблюдениям в Киеве на ?=8,7 м за 19-24 января и 15-18 февраля 1965 г.
Например, при базе = 6 м и времени существования метеорного следа 0,1 секунды, скорость перемещения отраженного сигнала по поверхности Земли должна быть не менее 60 м/с, соответственно скорость дрейфа метеорного следа при этом будет 30 м/с. В случае если время существования метеорного следа составляет 1 секунду, скорость перемещения по поверхности Земли должна быть не менее 6 м/с. Исходя из этого, метод подобных замираний может быть использован:
- для метеорных следов с большой скоростью дрейфа;
- для метеорных следов с длительностью более 1 секунды.
В этих случаях можно оценить скорость дрейфа метеорного следа в нижней термосфере, но при этом малое
- Київ+380960830922