Вплив опадів на роботу суднової радіолокаційної системи при спостереженні за навігаційними об'єктами
DOI:
https://doi.org/10.20535/RADAP.2020.83.47-54Ключові слова:
радіолокаційна система, метеорологічні явища, плоска електромагнітна хвиля, поглинання і розсіяння електромагнітної енергіїАнотація
Вплив опадів на роботу суднової радіолокаційної системи (РЛС) проявляється у вигляді ослаблення потужності електромагнітної хвилі і погіршення радіолокаційного спостереження за навігаційними об'єктами, які перебувають або в зоні опадів, або за їх зоною. Наявність опадів по трасі поширення електромагнітної хвилі призводить до зменшення дальності і ймовірності виявлення навігаційних об'єктів судновою РЛС. При опроміненні електромагнітною хвилею частинок опадів частина енергії перетворюється в тепло та розсіюється по різних напрямках, а частина відбитої енергії розповсюджується в напрямку антени суднової РЛС і створює на індикаторах помилкові сигнали про навігаційні об'єкти. У роботі представлені результати моделювання загасання потужності хвилі і отримання енергетичних характеристик матриці втрат усередині атмосферного об'єкта, за якими встановлюються його фізичні властивості, необхідні для радіолокаційного прогнозу зменшення дальності виявлення навігаційного об'єкта. Показано, що радіофізичну інформацію про об'єкт спостереження суднової РЛС можна отримати за значеннями матриці втрат потужності електромагнітної хвилі всередині об'єкта, елементи якої є енергетичними характеристиками луна-сигналу електромагнітної хвилі. Встановлено, що коефіцієнти матриці втрат луна-сигналу визначаються інтенсивністю опадів і кутами поляризації всередині радіолокаційного об'єкта. За результатами розрахунків показано, що найбільші втрати потужності електромагнітної хвилі спостерігаються при формі частинок у вигляді сплюснутих еліпсоїдів, що характерно для злив. Встановлено, що витягнуті частки також впливають на втрату потужності випромінюваної антеною суднової РЛС електромагнітної хвилі, а сферична форма частинок, що характерно для туману, не вливає на втрату потужності сигналу. Отримані результати мають наукову і практичну цінність і можуть бути використані для оцінки втрат потужності луна-сигналів в залежності від інтенсивності опадів при радіолокаційному спостереженні навігаційних об'єктів судновою РЛС на шляху судна.
Посилання
Перелік посилань
Трофименко І. В. Визначення перспективних напрямків розвитку навігаційного забезпечення судноводіння з використанням радіолокаційних систем //Новітні технології. — 2017. — №. 2. — С. 29-42.
Путятин В. Г. Влияние осадков на разрешающую способность радиолокационной станции по угловым координатам / В.Г. Путятин, Д.В. Корбан, А.И. Князь // Реєстрація, зберігання і обробка даних. — 2017. — Т. 19, № 4. — С. 26–34.
Yadnya M. S. Attenuation model from drop size distribution of rain for millimeter wave communication channel / M. S. Yadnya, I. W. Sudiartha // 2017 11th International Conference on Telecommunication Systems Services and Applications (TSSA). — IEEE, 2017. — PP. 1-4. DOI:10.1109/TSSA.2017.8272936.
Veselovska G. Modeling of scattering of electromagnetic waves by snow crystals / G. Veselovska, G. Khlopov // 2017 IEEE International Young Scientists Forum on Applied Physics and Engineering (YSF). — IEEE, 2017. — PP. 351-354. DOI:10.1109/YSF.2017.8126646.
Norouzian F. Rain attenuation at millimeter wave and low-THz frequencies / F. Norouzian, E. Marchetti, M. Gashinova, E. Hoare, C. Constantinou, P. Gardner, M. Cherniakov // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. — 2019. — Vol. 68, № 1. — PP. 421-431. DOI:10.1109/TAP.2019.2938735.
Hong E. Terrestrial link rain attenuation measurements at 84 GHz /E. Hong, S. Lane, D. Murrell, N. Tarasenko, C.,Christodoulou // 2017 United States National Committee of URSI National Radio Science Meeting (USNC-URSI NRSM). — IEEE, 2017. — PP. 1-2. DOI:10.1109/USNC-URSI-NRSM.2017.7878267.
Grabner M. Analysis of propagation of electromagnetic waves in atmospheric hydrometeors on low-elevation paths / M. Grabner, P. Pechac, P. Valtr // Radio-engineering. — 2018. — Vol. 27, № 1. — PP. 29-33. DOI:10.13164/re.2018.0029.
Nagel D. Detection of rain areas with airborne radar / D. Nagel // 2017 18th International Radar Symposium (IRS). — IEEE, 2017. — PP. 1-7. DOI:10.23919/IRS.2017.8008094.
Averyanova Y. Segregating deformation of scatter-ing rain-drops using several receive antennas with different polarization angles / Y. Averyanova, A. Rudiakova, F.J. Yanovsky // 2017 18th International Radar Symposium (IRS). — IEEE, 2017. — PP. 1-6. DOI:10.23919/IRS.2017.8008260.
Navarro K. M. M. Realistic rain model for the estimation of the rainfall rate from radar measurements / K.M.M. Navarro, E. Costa, C.A.M. Rodriguez, S. Cruz-Pol, L.V.L. Colón // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. — 2019. — Vol. 67, № 9. — PP. 6104-6114. DOI:10.1109/TAP.2019.2921006.
Иванов О. В. Распространение электромагнитных волн в анизотропных и бианизотропных слоистых структурах / О. В. Иванов. — Ульяновск : УлГТУ, 2010. — 262 с.
Коростелев А. А. Теоретические основы радиолокации / А.А. Коростелев, Н.Ф. Климов, Ю.А. Мельник. — Москва: Советское радио, 1978. — 607 с.
Седлецкий Р. М. Эффективная площадь рассеяния идеально проводящих тел простейшей формы в средах с комплексной проницаемостью / Р. М. Седлецкий // Журнал Радиоэлектроники. — 2001. — № 9. — С. 1-4.
Билетов М. В. Радиометеорология / М.В. Билетов, В.П. Кузьменко, Н.Ф. Павлов, Н.В. Цивенко. — Москва: Воениздат, 1984. — 208 с.
Шупяцкий А. Б. Радиолокационное измерение интенсивностей и некоторых других характеристик осадков / А.Б. Шупяцкий. – Москва: Гидрометеоиздат, 1961. — 190 с.
Setijadi E. Effect of temperature and multiple scattering on rain attenuation of electromagnetic waves by a simple spherical model / E. Setijadi, A. Matsushima, N. Tanaka, G. Hendrantoro // Progress in Electromagnetics Research. — 2009. — Vol. 99. — PP. 339-354. DOI:10.2528/PIER09102609.
Odedina M. O., Afullo T. J. (2010) Determination of rain attenuation from electromagnetic scattering by spherical raindrops: Theory and experiment. RadioScience, Vol. 45, Iss. 1, pp. 1-15. DOI:10.1029/2009RS004192.
References
Trofimenko I. V. (2017) Determination of perspective directions of navigation support development shipping with the use of radar systems. EMERGING TECHNOLOGIES, Iss. 2(4), pp. 29-42.
Putyatin V. G., Korban D. V., Knyaz A. I. (2017) Influence of precipitations on angular coordinates resolution for a radar. DATA RECORDING, STORAGE & PROCESSING, Vol. 19, Iss. 4, pp. 26-34. DOI:10.35681/1560-9189.2017.19.4.142919.
Yadnya M. S., Sudiartha I. W. (2017) Attenuation model from drop size distribution of rain for millimeter wave communication channel. 11th International Conference on Telecommunication Systems Services and Applications (TSSA), pp. 1-4. DOI:10.1109/TSSA.2017.8272936.
Veselovska G., Khlopov G. (2017) Modeling of scattering of electromagnetic waves by snow crystals. IEEE International Young Scientists Forum on Applied Physics and Engineering (YSF), pp. 351-354. DOI:10.1109/YSF.2017.8126646.
Norouzian F., Marchetti E., Gashinova M., Hoare E., Constantinou C., Gardner P., Cherniakov M. (2020) Rain attenuation at millimeter wave and low-THz frequencies. IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol. 68, Iss. 1, pp 421-431. DOI:10.1109/TAP.2019.2938735.
Hong E., Lane S., Murrell D., Tarasenko N., Christodoulou C. (2017) Terrestrial link rain attenuation measurements at 84 GHz. United States National Committee of URSI National Radio Science Meeting (USNC-URSI NRSM), pp. 1-2. DOI:10.1109/USNC-URSI-NRSM.2017.7878267.
Grabner M., Pechac P., Valtr P. (2018) Analysis of Propagation of Electromagnetic Waves in Atmospheric Hydrometeors on Low-Elevation Paths. Radioengineering, Vol. 27, Iss. 1, pp. 29-33. DOI:10.13164/re.2018.0029.
Nagel D. (2017) Detection of rain areas with airborne radar. 18th International Radar Symposium (IRS), pp. 1-7. DOI:10.23919/IRS.2017.8008094.
Averyanova Y., Rudiakova A., Yanovsky F. J. (2017) Segregating deformation of scattering rain-drops using several receive antennas with different polarization angles. 18th International Radar Symposium (IRS), pp. 1-6. DOI:10.23919/IRS.2017.8008260.
Navarro K. M. M., Costa E., Rodriguez C. A. M., Cruz-Pol S., Colón L. V. L. (2019) Realistic Rain Model for the Estimation of the Rainfall Rate from Radar Measurements. IEEE Transactions on Antennas and Propagation, Vol. 67, Iss. 9, pp. 6104-6114. DOI:10.1109/TAP.2019.2921006.
Ivanov O.V. (2010). Rasprostranenie e`lektromagnitny`kh voln v anizotropny`kh i bianizotropny`kh sloisty`kh strukturakh [Propagation of electromagnetic waves in anisotropic and bianisotropic layered structures]. Ulyanovsk State Technical University, Ulyanovsk, 262 p. [In Russian].
Korostelev A. A., Klimov N. F., Melnik Yu. A. (1978) Teoreticheskieosnovy` radiolokaczii [Theoretical foundations of radar]. Moscow: Soviet radio, 607 p. [In Russian].
Sedletsky R. M. (2001) E`ffektivnaya ploshhad` rasseyaniya ideal`no provodyashhikh tel prostejshej formy` v sredakh s kompleksnoj proniczaemost`yu [Effective scattering area of ideally conducting bodies of the simplest shape in media with complex permeability]. Journal of Radioelectronics, Vol. 9, pp. 1-4. [In Russian].
Biletov M. V., Kuzmenko V. P., Pavlov N. F. and Tsivenko N. V. (1984) Radiometeorologiya [Radiometeorology]. Moscow: Military Publishing, 208 p. [In Russian].
Shupyatskiy A. B. (1961) Radiolokaczionnoe izmerenie intensivnostej i nekotory`kh drugikh kharakteristik osadkov [Radar measurement of intensities and some other characteristics of precipitation]. Moscow: Gidrometeoizdat, 190 p. [In Russian].
Setijadi E., Matsushima A., Tanaka N., Hendrantoro G. (2009) Effect of temperature and multiple scattering on rain attenuation of electromagnetic waves by a simple spherical model. Progress in Electromagnetics Research, Vol. 99, pp. 339-354. DOI:10.2528/PIER09102609.
Odedina M. O., Afullo T. J. (2010) Determination of rain attenuation from electromagnetic scattering by spherical raindrops: Theory and experiment. Radio Science, Vol. 45, Iss. 1, pp. 1-15. DOI:10.1029/2009RS004192.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2020 Віталій Ревенко
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у нашому журналі.
2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована нашим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у нашому журналі.
3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення рукопису роботи авторами в мережі Інтернет (наприклад, на arXiv.org або на особистих веб-сайтах). Причому рукописи статей можуть бути розміщенні у відкритих архівах як до подання рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання. Це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії, позитивно позначається на оперативності ознайомлення наукової спільноти з результатами Ваших досліджень і як наслідок на динаміці цитування вже опублікованої у журналі роботи. Детальніше про це: The Effect of Open Access.
