POSSIBILITIES OF ACCOUNTING FOR THE INFLUENCE OF THE TROPOSPHERE WHEN MEASURING THE ANGULAR COORDINATES AND HEIGHT OF AERODYNAMIC OBJECT
DOI:
https://doi.org/10.26906/SUNZ.2022.3.121Keywords:
aerodynamic object, height, refractive index gradient, meteorological parameters, radar signal, root-meansquare error, statistical optimization, measurement accuracy, troposphere, elevation angle, phased antenna array, phase fluctuationsAbstract
Finding ways to improve the quality of spatial processing of a radar signal under the influence of tropospheric inhomogeneities is an urgent task, which is aimed at improving the efficiency of using radar technology for its intended purpose. The article defines two ways to take into account the influence of the troposphere when measuring the angular coordinates and height of an aerodynamic object. The first way provides for the operational determination of the law of change in the gradient of the refractive index and the calculation of the corresponding corrections for refraction. The most convenient models for the law of refractive index change with height are considered and the features of their application are analyzed. The second way is connected with taking into account the correlated phase fluctuations of the radar signal in the algorithm of its spatial processing. The features of this accounting in relation to radars with a phased antenna array (PAR) are given. Due to the statistical independence of the inhomogeneities of the troposphere, by virtue of the central limit theorem of probability theory, the law of distribution of phase fluctuations is considered normal. A comparative analysis of these ways of taking into account the influence of the troposphere when measuring the angular coordinates and height of an aerodynamic object is carried out. The fluctuation components of the root-mean-square errors (RMS) of the optimal measurement of the angular coordinate and height are compared, provided that phase fluctuations are taken into account with the corresponding RMS of the fluctuation components of the errors in the measurement of the angular coordinate and height, without taking into account these fluctuations, for the cases of describing the interchannel correlation of phase fluctuations of exponential, oscillating, and Gaussian dependencies. From a practical point of view, the results obtained make it possible to evaluate the feasibility of using the optimal algorithm for measuring the elevation angle and height of an aerodynamic object in radars with phased array for specific conditions of the influence of tropospheric inhomogeneities.Downloads
References
Флюктуационные процессы при распространении радиоволн / М.П. Долуханов – М: Связь, 1971 – 183 с.
Карлов В. Д. Петрушенко Н. Н., Челпанов В. В., Квиткин К. П. Влияние среды распространения радиоволн на приморском направлении при измерении угловых координат радиолокационных целей. Збірник наукових праць Харківського університету Повітряних Сил. 2010. № 3(25). С. 51-53.
Использование радиочастотного спектра в метеорологии: прогнозирование и мониторинг погоды, климата и качества воды. Справочник. WMO, 2008. 120 с.
Климченко В. Й. Камалтинов Г. Г., Місайлов В. Л. Аналіз потенційних можливостей оглядових РЛС сантиметрового діапазону хвиль щодо забезпечення дій авіації Повітряних Сил України метеорологічною інформацією. Системи озброєння і військова техніка. 2011. № 1(25). С. 21–27.
Радиоэлектронные системы: Основы построения и теория / Под. ред. Я. Д. Ширмана. М.: ЗМАКВИС, 1998. 828 с.
Минервин Н. Н., Кузнецов А. Л., Минервин Н. Н. Ошибки измерения радиальной скорости и радиального ускорения цели, обусловленные неучетом флюктуаций фаз импульсов пачки. Авіаційно-космічна техніка і технологія. 2001. № 22. С. 288-294.
Kuznietsov O., Kovalchuk V., Kovalchuk A., Karlov D., Yarovyy S., Vasylyshyn V. (2020). Providing the Required Accuracy of Measurements of Spatial Coordinates of Aerial Objects. 2020 IEEE 6th International Symposium on Microwaves, Radar and Remote Sensing (MRRS), Ukrainian Microwave Week (UkrMW), Kharkiv, Ukraine, September 21-25 – Proceedings, 2020, p. 226-229.
Кузнєцов О. Л. Танцюра О. Б., Мельник О. Л. Обмеження якості просторових вимірювань в РЛС з фазованою антенною решіткою внаслідок впливу атмосферних неоднорідностей та земної поверхні. Системи управління навігації та зв’язку. 2012. № 1(21). Том 2. С. 49-52.
Карлов В. Д., Кузнєцов О. Л., Бєлоусов В. В., Тузіков С. А., Олещук М. М., Петрушенко В. М. Точність вимірювання кутових координат аеродинамічних об’єктів в умовах тропосферної рефракції. Системи управління, навігації та зв’язку: зб. нак. пр. Полтавського національного технічного університету. 2021. № 1(63). С. 146-152.
Карлов В. Д. Кучер Д. Б., Струцинський О. В., Лукашук О. В. До питання про вимірювання дальності маловисотної цілі при її радіолокації в межах тропосферного хвилеводу над морем. Наука і техніка Повітряних Сил Збройних Сил України. 2016. № 3(24). С. 98-101.
Карлов В. Д., Родюков А. О., Пічугін І. М. Статистичні характеристики радіолокаційних сигналів відбитих від місцевих предметів в умовах аномальної рефракції. Наука і техніка ПС Збройних Сил України. 2015. № 4(21). С. 71-74.
Климченко В. Й. Камалтинов Г. Г., Місайлов В. Л., Рибалка Г. В. Вимірювання висоти польоту цілей в радіолокаторах контролю повітряного простору з урахуванням поточного стану тропосферної рефракції. Збірник наукових праць Харківського національного університету Повітряних Сил. 2019. № 3(61). С. 86-95.
Минервин Н. Н. Васюта К. С. Оптимальное оценивание угла прихода волны при наличии случайных искажений ее фронта и аддитивных помех. Радиотехника. 1998. № 105. С. 61-68.
Минервин Н. Н. Васюта К. С. Мера угловой разрешающей способности и точность измерения угла прихода волны при наличии случайных искажений ее фронта и аддитивного шума. Прикладная радиоэлектроника. 2013. № 12(4). С. 484-486.
Озброєння радіотехнічних підрозділів і частин ППО. Пересувний радіовисотомір ПРВ-13М3Р. Навчальний посібник / С. П. Володько, В. Д. Говоров, В. І. Звєрєв та ін. Х.:ХВУ, 2002. 142 с.
Подвижный радиовысотомер ПРВ-16. Учебное пособие / Г. В.Индус, А. А. Ваганов, В. П.Козлов и др. М.: Воениздат, 1979. 224 с.
Радиолокационная станция 36Д6М. Эксплуатация и техническое обслуживание РЛС 36Д6М. Учебное пособие / И. Я. Май, А. Г. Каспирович, В. А. Винник и др. Запорожье, КЭМЗ "Искра", 2006. 140 с.
Сєдишев Ю. М., Карпенко В. І., Атаманський Д. В. та ін. Радіоелектронні системи. Х.: ХУПС, 2010 418 с.
Черный Ф. Б. Распространение радиоволн. Изд. 2-е, дополненное и переработанное. М.: Соврадио, 1972. 464 с.
Минервин Н. Н. Васюта К. С. Особенности компенсации помеховой волны при флуктуациях ее фазового фронта. Прикладная радиоэлектроника. 2013. № 12(4). С. 493-495.
Вопросы статистической теории антенн / Я. С. Шифрін. М.: Сов. радио, 1970 383 с.
Минервин Н. Н., Кузнецов А. Л. Оптимальные алгоритмы измерения радиальной скорости цели и угла прихода принимаемого радиосигнала с учетом фазовых флуктуаций, описываемых произвольной корреляционной функцией. Прикладная радиоэлектроника. 2013. № 12(4). С. 514-517.
Yevseiev S., Kuznietsov O., Herasimov S. et al. Development of an optimization method for measuring the doppler frequency of a packet taking into account the fluctuations of the initial phases of its radio pulses. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2021. 2/9 (110). Р. 6-15.
Кузнєцов О. Л., Коломійцев О. В., Кітов В. С., Карлов А. Д. Оцінювання точності поточного вимірювання радіальної швидкості аеродинамічого об’єкту в когерентно-імпульсній РЛС супроводження. Наука і техніка Повітряних Сил Збройних Сил України. 2020. № 3(40). С. 91-99. https://doi.org/10.30748/nitps.2020.40.10.
Кузнєцов, О., Коломійцев, О., Яровий, С., Олійник, Р., & Живець, Ю. (2021). Підвищення точності вимірювання кутових координат повітряних об’єктів при багатоканальному прийомі радіолокаційного сигналу. Наукові праці Державного науково-дослідного інституту випробувань і сертифікації озброєння та військової техніки, (9), 65-72. https://doi.org/10.37701/dndivsovt.9.2021.09.
