🗊Презентация Прецизионная радиовысотометрия из космоса

Прецизионная радиовысотометрия из космоса

Геометрия радиовысотометрии из космоса

Ошибки измерения высоты

Требования к точности ПРВ Для повышения эффективности океанографических исследований необходима высокая точность измерения высоты, при которой среднеквадратическая ошибка соответствует сантиметровым значениям. Высокие требования к точности ПРВ обусловлены тем, что перепады уровня морской поверхности, которые необходимо регистрировать, имеют порядок от единиц метров до нескольких сантиметров. Для этого используется широкополосный СВЧ-радиосигнал, обладающий наносекундной разрешающей способностью. Точность измерения высоты порядка 0,5м на подспутниковых расстояниях в 100 км (уклоны 10-5) дает возможность обнаружения приливов в зонах континентальных шельфов, штормовых нагонов и деформаций уровня, связанных с западными пограничными течениями. Повышение точности радиовысотомерных измерений до 5 см на 100 км подспутниковой трассы (уклон 10-6) позволяет определять отклонения уровенной поверхности моря от геоида, исследовать вихревую структуру общей океанической циркуляции и своевременно обнаруживать разрушительные волны цунами.

Перечислим основные проблемы, которые решаются при создании океанографического ПРВ 1. Уточненная модель отражения СВЧ радиосигналов с наносекундной разрешающей способностью, учитывающая законы распределения ординат и наклонов неровностей МП. 2. Анализ статистических характеристик отраженных радиосигналов ПРВ при широком варьировании исходных данных, связанных с выбором параметров ПРВ, режимом облучения и состоянием МП. 3. Синтез и анализ алгоритмов и устройств оптимальной обработки во временной или частотной области отраженных от МП радиосигналов. 4. Оценки потенциальной точности измерения высоты в зависимости от выбранных параметров ПРВ, режима облучения и состояния МП. 5. Разработка алгоритмов и устройств квазиоптимальной (практически реализуемой) обработки отраженных сигналов ПРВ, позволяющих осуществить одновременную оценку высоты КА над средним уровнем МП и высоты морских волн.  

Основные параметры перспективного высокоточного спутникового радиовысотомера: Несущая частота, ГГц 13,64 (=2,2 cm) Импульсная мощность, Вт 40 Длительность импульса (с ЛЧМ), s 100 Девиация частоты (полоса модуляции), МГц 250 (500) Частота повторения (переменная), Гц 1000 - 5000 Шум-фактор, дБ 2 - 3 Ширина ДНА, град. 1 Флуктуационная ошибка (по высоте), см 1,5 ... 2 Суммарная ошибка (по высоте), см 3-5 при высоте орбиты 1000...1200 км Поляризация круговая Время когерентности, мс не менее 50 Масса, кг 40 Потребляемая мощность, Вт 150

Отражение радиосигналов от земной и морской поверхности. Расчет мощности отраженного сигнала

Критерий шероховатости поверхности

МОДЕЛЬ ОТРАЖЕННОГО СИГНАЛА И ИССЛЕДОВАНИЕ ЕГО СТАТИСТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

Многолетние эксперименты подтверждают, что форму морской поверхности с большой степенью точности можно рассматривать как случайную функцию координат и времени, ординаты которой распределены по закону близкому к нормальному Многолетние эксперименты подтверждают, что форму морской поверхности с большой степенью точности можно рассматривать как случайную функцию координат и времени, ординаты которой распределены по закону близкому к нормальному , где – среднеквадратичная ордината морских волн, для которой известна эмпирическая связь (для полностью развитого, установившегося волнения) со скоростью ветра. В океанологии часто определяют высоту морских волн через высоту волн 3% обеспеченности (три самых высоких волны из ста последовательно следующих волн),

Реальные земную и водную поверхности часто невозможно задать в виде реализаций непрерывного случайного процесса. На практике широко используется феноменологическая модель поверхности в виде ансамбля отдельных независимых (парциальных) отражателей. Конечное решение легко увязывается с введением в феноменологическую модель статических характеристик, шероховатой поверхности. Реальные земную и водную поверхности часто невозможно задать в виде реализаций непрерывного случайного процесса. На практике широко используется феноменологическая модель поверхности в виде ансамбля отдельных независимых (парциальных) отражателей. Конечное решение легко увязывается с введением в феноменологическую модель статических характеристик, шероховатой поверхности. Зондирующий сигнал Отраженный парциальный сигнал

. Сигнал на входе приемника ПРВ является суперпозицией парциальных сигналов по облучаемой на поверхности моря области Быстрые флуктуации в возникают при пересечении отдельных неровностей МП распространяющимся СВЧ радиоимпульсом и определяются корреляционной функцией . Медленные флуктуации в характеризуются взаимной межпериодной корреляционной функцией и возникают за счет движения КА с ПРВ относительно поверхности.

РАЗРАБОТКА МЕТОДА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫСОТЫ МОРСКИХ ВОЛН ПО ФОРМЕ ФРОНТА ИНФОРМАЦИОННОГО СИГНАЛА

Синтез оптимальных алгоритмов обработки отраженных сигналов ПРВ космического базирования Синтез оптимального дискриминатора

Структура оптимального дискриминатора при обработке отраженного сигнала ПРВ во временной области

Зависимость потенциальной точности единичного измерения времени запаздывания (высоты) от отношения с/ш при средней (4 балла) и сильной (9 баллов) степени взволнованности МП ( Н=1000км, f =320 МГц, Q=1,5°)

Экспериментально полученные с ПРВ сигналы для режима работы над морской поверхностью и над участками суши, осредненные за 50мс и за 1с.

Контрольные вопросы 1. Объясните назначение прецизионного радиовысотомера космического базирования. 2. Какие основные проблемы необходимо решить при создании океанографического ПРВ? 3. Что из себя представляет модель радиосигнала, отраженного от морской поверхности? 4. Поясните зависимость усредненной формы отраженного от МП ЛЧМ радиоимпульса при различных параметрах локатора, режимах облучения и состояниях МП. 5. Чем объясняется выбор ширины спектра зондирующего сигнала? 6. Поясните влияние степени взволнованности морской поверхности на форму информационного сигнала ПРВ. 7. Поясните влияние отклонения оси ДНА ПРВ от вертикали на форму информационного сигнала. 8. Как объясняется зависимость корреляционных интервалов быстрых и медленных флуктуаций отраженных радиосигналов от состояния МП? 9. В чем отличия оптимального приема отраженного сигнала в частотной области от оптимального приема во временной области? 10. Какой сигнал называют информационным и почему? 11. Поясните структуру оптимального дискриминатора следящего измерителя ПРВ? 12. От чего зависят систематические погрешности определения высоты? 13. От чего зависят случайные погрешности определения высоты? 14. Поясните зависимость потенциальной точности единичного измерения высоты от отношения с/ш. 15. Из каких блоков состоят структурные схемы ПРВ с обработкой отраженного сигнала во временной и частотной области.