ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН English Войти Подать статью
Журнал радиоэлектроники Электронный научный журнал · eISSN 1684-1719
2017, № 9 · ИНФОРМАЦИОННЫЕ МЕТОДЫ РАДИОЛОКАЦИИ И ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА

Математическая модель радиолокационного канала измерения вектора скорости опасных метеорологических явлений в ближней аэродромной зоне

А.Н. Детков1, И.А. Синицын1, А.А. Безуглов2

1 ОАО «Бортовые аэронавигационные системы», Россия
2 Государственный лётно-испытательный центр им. В.П. Чкалова, Россия
Полный текст (PDF) УДК 621.396.96: 551.508.855 EDN ZRJEGN

Аннотация

В рамках цифро-натурного метода оценки характеристик доплеровских метеорологических радиолокационных комплексов ближней аэродромной зоны предложена имитационная модель радиолокационного канала измерения вектора скорости метеообразования. Приведены результаты модельного эксперимента по оценке точности определения параметров доплеровских скоростей опасных метеорологических явлений.

  • 3D радиолокационные изображения
  • 3D radar images
  • доплеровская радиолокационная станция ближней аэродромной зоны
  • сдвиг ветра
  • радиальная скорость
  • ширина спектра радиальной скорости
  • математическая модель
Abstract (in English)

Increasing the efficiency of creating equipment for promising and modernized models of meteorological Doppler radar systems (MDRS) requires extensive involvement of modeling methods in field experiments in order to obtain results from a minimum amount of experimental data in a limited time. Therefore, a mathematical model of the radar channel for measuring the velocity vector has been developed within the digital-natural method for estimating the characteristics of the MDRS. It includes: a meteorological formation model; a model of signals at the filter outputs of the sum and difference directional pattern of antenna system; an angular measurement model. Using the simulation method, the characteristics of the radar channel for measuring the velocity of meteorological formation have been studied and the accuracy of determining the Doppler velocities of dangerous meteorological phenomena has been estimated. It is shown that the main influence on the magnitude of errors in measuring the velocity vector of meteorological formation in the channel under consideration is rendered by noise components: internal noises of the receiving device and random (chaotic) motion of particles forming a reflecting cloud. To ensure the required accuracy of the measurements, it is necessary to use an adaptive servo system that unfolds the zeroth planes of the beam until the difference in signal intensity in the horizontal and vertical channels becomes maximum. In this case, measurement in a channel with large amplitude of the signal gives the magnitude of the velocity vector, and the angle of rotation of the beam will determine the direction of motion of meteorological phenomena in the picture plane. An estimate of the radial velocity component is performed by the radar channel with high accuracy even for small values of the signal-to-noise ratio and with a relatively high intensity of the chaotic component of the meteorological movement.

Для цитирования

Детков А.Н., Синицын И.А., Безуглов А.А. Математическая модель радиолокационного канала измерения вектора скорости опасных метеорологических явлений в ближней аэродромной зоне // Журнал радиоэлектроники. – 2017. – № 9.

Литература

  1. Жуков В.Ю., Щукин Г.Г. Состояние и перспективы сети доплеровских метеорологических радиолокаторов // Метеорология и гидрология, 2014, № 2. С. 92-100.
  2. Денисенков Д.А., Жуков В.Ю., Первушин Р.В., Щукин Г.Г. Метод обнаружения сдвига ветра при помощи доплеровского метеорологического радиолокатора // Радиотехнические и телекоммуникационные системы, 2016, № 3. С. 68-73.
  3. Мельников В.М. Обработка информации в доплеровских МРЛ // Зарубежная радиоэлектроника, 1993, № 4. С.35 - 43.
  4. Руководство по сдвигу ветра на малых высотах. Международная организация гражданской авиации, 2005. URL: http:// aerohelp.ru/ data/ 432/ Doc9817.pdf
  5. Williams C.R., Beauchamp R.M., Chandrasekar V. Vertical Air Motions and Raindrop Size Distributions Estimated Using Mean Doppler Velocity Difference From 3- and 35-GHz Vertically Pointing Radars // IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 2016, Vol. 54, No. 10, pp. 6048-6060.
  6. Безуглов А.А., Галаева К.И., Детков А.Н. Метеорологический радиолокационный комплекс обеспечения безопасности полётов авиации в различных климатических зонах // Полёт. 2017. № 3-4. С. 46-50.
  7. Исаев С.А., Кондратенков Г.С. Цифро-натурные и лётно-модельные методы испытаний КБО // Радиотехника. 1996. № 9. С. 124-128.
  8. Исаев С.А., Клишин Ю.П. Цифро-натурный метод оценки характеристик радиоэлектронных систем // Радиотехника. 2001. № 8. С. 61-64.
  9. Doviak R.J., Zrniĉ D.S. Doppler Radar and Weather Observations, 2nd ed. San Diego: Academic Press. 1993. 562 p.
  10. Дудник П.И., Чересов Ю.И. Авиационные радиолокационные устройства. М: ВВИА им. Н.Е. Жуковского, 1986. 528 с.
  11. Дудник П.И., Ильчук А.Р., Татарский Б.Г. Многофункциональные радиолокационные системы. М.: Дрофа, 2007. 283 с.