Расчет распространения радиоволн в лесном массиве для связных и локационных задач.
Учет влияния лесного массива на пути распространения электромагнитных волн в последнее время стало ещё более актуальной темой в связи с массовым развитием различных видов радиосвязи (мобильная связь, навигационная связь, радиолокация, дистанционное зондирование, геодезические задачи). В современном мире востребованы задачи поиска скрытых объектов и военной техники в лесу, которые можно промоделировать и решить с помощью метода параболического уравнения и быстрого преобразования Фурье.
Учёт сложного рельефа местности при расчете распространения радиоволн.
Точный путь распространения радиоволн и прогнозирование потерь между передатчиком и приемником требуют хорошего понимания механизмов рассеяния электромагнитной волны в присутствии нерегулярной местности и неоднородной атмосферы, и это одна из основных задач разработки связных и радиолокационных систем.
Более частной задачей распространения радиоволн в условиях пересеченной местности является расчет в рельефе «лес-гора», а также исследования эффекта «усиление поля препятствием» при расположении передатчика и приемника в горах.
Использование электронных карт местности для оперативного прогноза и решения задач распространения радиоволн.
Влияние явления турбулентности атмосферы на распространение радиоволн.
|
|
|
При расчете распространения радиоволн в атмосфере во многих случаях приходится учитывать турбулентность, вызывающую флуктуации показателя преломления воздуха. Турбулентность может вызывать флуктуации параметров распространяющегося через нее сигнала (амплитуды, фазы, частоты, направления распространения), а эти изменения в свою очередь являются источниками искажения в системах радиолокации, радионавигации, связи и др. Также турбулентность может оказаться источником неоднородности, вызывающей рассеяние радиоволн.
Руководитель - доцент, к.т.н. Михайлов Михаил Сергеевич
Контактная информация: аудитория Е-825,mihailovms@mail.ru
Исследование распространения радиоволн над морской поверхностью.
Одним из способов теоретического исследования распространения радиоволн в сложных условиях является применение метода параболического уравнения (ПУ). ПУ является (аналитическим) приближением точных уравнений Максвелла и уравнения Гельмгольца. Чаще всего используют один из двух численных способов решения одномерного ПУ — метод сеток (наиболее популярная вариация применение схемы Кранка–Николсона) или метод факторизации с последующим применением преобразования Фурье. Реализация верхних и нижних граничных условий, а так же учет неровности поверхности и неоднородности тропосферы в этих методах различны. Неоднородность тропосферы объясняется неоднородным распределением значений основных метеопараметров в пространстве: давления, температуры и влажности. Неестественное (нестандартное) изменение по высоте метеопараметров называется инверсия. В радиодиапазоне инверсия может существенно увеличить дальность действия радиолокационной станции (РЛС).
|
|
|
Рис. 1. ‒ Дальность действия РЛС превышает 100 км в волноводе испарения, при радиогоризонте порядка 30 км.
В таких инверсиях наблюдается волноводный механизм распространения радиоволн. Поэтому их называют тропосферными волноводами. При распространении сложного широкополосного сигнала в среде могут проявляться дисперсионные эффекты, разрушающие сигнал. РЛС предназначены для дистанционного измерения параметров целей по отраженному от них сигналу. От протяженных целей возникает сложное отраженное поле, к которому, к тому же, суммируется поле, отраженное от поверхности. Нахождение такого отраженного поля является отдельной задачей. Одним из способов решения — это использование метода поверхностных интегральных уравнений (ПИУ). На локаторе от целей наблюдаются радиолокационные портреты. При достаточной детализации возможно отличать один тип целей от других.
|
|
|
Рис. 2. ‒ Отражение поля от протяженной цели и поверхности.
Исходя и вышеперечисленного возникают следующие задачи:
· Реализация решения метода параболического уравнения. (Например в C/C++, GNUOctave/ Matlab или Pyton). Сравнение метода факторизации и метода сеток. Изучение ограничений накладываемых конкретной реализацией. Верификация методами ГО, ГТД, ФО, ФТД.
· Метод поверхностных интегральных уравнений. Отражение от распределенных целей и поверхности. Реализация решения для произвольного падающего поля. Сравнение с МПУ.
· Используя рекомендации международного союза электросвязи, а именно потери в газах и вероятностный прогноз высот волновода, определить оптимальный диапазон работы локатора, с критериями время работы в волноводе и дальность действия локатора.
· Реализация двумерного ПУ над морской поверхностью, задаваемой двумерным спектром морского волнения. Сравнение с импедансным приближением. Аппроксимация реального волнения импедансным граничным условием. Расчет дифракции на трехмерных объектах и сравнение с ГТД.
|
|
|
· Анализ распространения сложных сигналов над морской поверхностью с помощью метода параболического уравнения. Исследование дисперсионных характеристик тропосферных волноводов, морского волнения и распределенных целей. Решение параболического уравнения во временной области.
· Методика измерение метеопараметров в реальном масштабе времени, в том числе с использованием квадрокоптера и метеодатчиков на схемах подобных Arduino. Использование открытыхAPI для информации о погоде. Корреляция открытых погодных данных с вероятностью появления волновода испарения.
· Исследования влияния параметров граничных условий на точность расчета поля над неровной поверхностью методом параболического уравнения. В работе будут рассматриваться вариации поглощающего слоя и учет диэлектрической проницаемости поверхности, импедансные граничные условия, шероховатость поверхности.
· Математическая модель параболического уравнения и методы расширения ограничения по углу места. На данном этапе параболическое уравнение позволяет точно рассчитывать поле до 60 градусов.
· Исследование влияния формы волновода испарения, сложного профиля морской поверхности и других факторов среды на дальность действия загоризонтной РЛС.
· Учет фазовых характеристик и обратного отражения в методе параболического уравнения. Влияние распределения поля на раскрыве антенны или диаграммы направленности на эффективность возбуждения волновода испарения.
· Построение радиолокационных портретов. Создание базы данных и методики идентификации типа цели по локационному портрету.
· Проектирование и расчет в программах электродинамического моделирования, изготовление и измерение ДН антенны типа choke ring. Изготовление и экспериментальное исследования такой антенны для систем ГЛОНАСС. Использования ГЛОНАСС для исследования инверсий метеопараметров
Другие тематики
· Проектирование и расчет в программах электродинамического моделирования простейших СВЧ устройств (шлейфы, трансформаторы и пр.) на различных линиях передачи (волноводы, коаксиалы, полосковые, и пр.) с целью наглядного представления в распределении полей и демонстраций по дисциплине «Техническая электродинамика».
Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 411; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!