В работе сформулированы такие требования к геометрической модели метеорологических образований, как количество точек модели, доплеровские спектры имитируемых отражений, вероятностные характеристики формируемых угловых шумов и их автокорреляционная функция; обосновываются методы ее синтеза как основы для последующей имитации. Разработан математический аппарат синтеза частично когерентных моделей на основе эквивалентных им некогерентных моделей, обеспечивающих требуемые значения параметров плотности распределения вероятностей и спектрально-корреляционные характеристики угловых шумов. Рассмотрен синтез четырехточечной частично когерентной модели метеообразования как пример практического применения полученных теоретических результатов.
Монография может быть интересна широкому кругу научных и инженерно-технических работников, специализирующихся в областях радиолокации, радиолокационных измерений, имитационного и полунатурного моделирования. Она может быть полезна преподавателям, аспирантам и студентам старших курсов соответствующих специальностей.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Список сокращений ............................................................................................................................. 7
Введение ............................................................................................................................................... 8
Часть первая ..................................................................................................................................... 13
1. Характеристики и математические модели эхосигналов от объемно распределенных
объектов ...................................................................................................................................... 13
1.1. Формирование эхосигнала от объемно распределенного объекта ................................. 14
1.2. Влияние пространственной структуры объемно распределенного объекта
и турбулентности атмосферы на характеристики эхосигналов ...................................... 24
1.2.1. Влияние пространственной структуры объемно распределенного
объекта на вероятностные характеристики оценки координат ............................. 24
1.2.2. Влияние турбулентности на доплеровские спектры и вероятностные
характеристики обнаружения цели .......................................................................... 26
1.3. Основные задачи исследования ......................................................................................... 32
Заключение по разделу 1................................................................................................................ 36
2. Вероятностные характеристики эхосигналов и угловых шумов при замещении
объемно распределенного объекта набором точечных отражателей .................................... 37
2.1. Вероятностные характеристики угловых шумов точечной цели, визируемой
на фоне объемно распределенного объекта ...................................................................... 38
2.1.1. Функция плотности распределения вероятностей угловых шумов
точечной цели, визируемой на фоне объемно распределенного объекта ............ 38
2.1.2. Вероятность попадания оценки координат в заданный интервал для
точечной цели, визируемой на фоне ОР-объекта ................................................... 43
2.2. Вероятностные характеристики угловых шумов объемно распределенного
объекта и распределенной цели ......................................................................................... 47
2.2.1. Функция плотности распределения вероятностей угловых шумов цели,
визируемой на фоне объемно распределенного объекта ....................................... 48
2.2.2. Вероятность попадания оценки координат в апертуру цели, визируемой
на фоне объемно распределенного объекта ............................................................ 53
Заключение по разделу 2................................................................................................................ 60
3. Спектральные характеристики моделируемых сигналов и угловых шумов ......................... 61
3.1. Спектральные характеристики сигналов при ламинарном движении
отражателей в объемно распределенном объекте ............................................................ 61
3.1.1. Восстановление доплеровского спектра эхосигнала от объемно распределенного
объекта ......................................................................................................... 62
3.1.2. Восстановление доплеровского спектра эхосигнала от объемно распределенного
объекта при ламинарном трехмерном движении отражающих частиц ................... 84
3.2. Спектральные характеристики эхосигналов при турбулентном движении
отражателей в объемно распределенном объекте ............................................................ 86
3.2.1. Спектральные характеристики эхосигналов при фрагментарно-ламинарном
движении отражателей в объемно распределенном объекте .......... 87
3.2.2. Спектральные характеристики эхосигналов при сведении турбулентности
в эквивалентное изменение ДНА ............................................................................. 88
3.3. Спектральные характеристики угловых шумов объемно распределенного
объекта .................................................................................................................................. 91
Заключение по разделу 3.............................................................................................................. 100
4. Имитация эхосигналов от объемно распределенных объектов при использовании
многоточечной геометрической модели ................................................................................ 101
4.1. Задание параметров синтезируемых моделей объемно распределенных объектов ....... 101
4.1.1. Общие соотношения ................................................................................................ 102
4.1.2. Замещение фрагмента набором отражателей........................................................ 111
4.1.3. Соотношения для эквивалентного объекта ........................................................... 113
4.1.4. Задание параметров геометрической модели при использовании
эквивалентного объекта .......................................................................................... 117
4.2. Рекомендации по практическому использованию геометрической модели
объемно распределенного объекта .................................................................................. 118
4.3. Программное обеспечение, разработанное на основе полученных результатов,
и проверка адекватности геометрической модели с его использованием .................... 120
4.3.1. Проверка адекватности многоточечной геометрической модели объемно
распределенного объекта ........................................................................................ 121
Заключение по разделу 4.............................................................................................................. 130
Часть вторая ................................................................................................................................... 131
5. Геометрические модели распределенных объектов радиолокации ..................................... 131
5.1. Общие замечания .............................................................................................................. 131
5.2. Многоточечные геометрические модели РЛО ............................................................... 132
5.3. Когерентные малоточечные геометрические модели РЛО ........................................... 133
5.4. Некогерентные малоточечные геометрические модели РЛО ....................................... 135
5.5. Частично когерентные малоточечные геометрические модели РЛО ........................... 138
5.6. Эквивалентность одномерной двухточечной частично когерентной модели
и неэквидистантной трехточечной некогерентной ........................................................ 141
5.7. Основные задачи второй части работы ........................................................................... 145
Заключение по разделу 5.............................................................................................................. 146
6. Синтез частично когерентных моделей, обеспечивающих заданные параметры
ПРВ угловых шумов ................................................................................................................ 147
6.1. Границы эквивалентности моделей ................................................................................. 148
6.2. Эквивалентность двумерных частично когерентных и некогерентных моделей ........ 151
6.3. Программное моделирование .......................................................................................... 161
6.4. Сравнение пятиточечной и девятиточечной некогерентных моделей ......................... 165
Заключение по разделу 6.............................................................................................................. 168
7. Синтез частично когерентных моделей, обеспечивающих заданные
спектрально-корреляционные характеристики угловых шумов ................................................... 169
7.1. Определение спектрально-корреляционных характеристик для одномерных
моделей ............................................................................................................................... 170
7.2. Определение спектрально-корреляционных характеристик для двумерных
моделей ............................................................................................................................... 176
7.3. Программное моделирование .......................................................................................... 192
Заключение по разделу 7.............................................................................................................. 195
8. Практическое применение полученных результатов и их экспериментальная
апробация .................................................................................................................................. 197
8.1. Алгоритм синтеза четырехточечной частично когерентной модели
метеообразования ............................................................................................................................ 200
8.2. Синтез стартовой модели ................................................................................................. 201
8.3. Синтез некогерентной модели ......................................................................................... 211
8.4. Синтез частично когерентной модели ............................................................................. 213
8.5. Пример синтеза частично когерентной модели метеообразования .............................. 214
Заключение по разделу 8.............................................................................................................. 221
Заключение ....................................................................................................................................... 222
Библиографический список ............................................................................................................ 223
Приложения. Характеристики объемно распределенных объектов ............................................ 237
Приложение 1. Виды и строение объемно распределенных объектов ........................................ 237
Приложение 2. Ветер и турбулентность в объемно распределенных объектах ......................... 241
Приложение 3. Эффективная поверхность рассеяния объемно распределенных объектов...... 251