САМОЛЕТНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ В МИЛЛИМЕТРОВОМ ДИАПАЗОНЕ РАДИОВОЛН

January 20, 2013 by admin Комментировать »

Хрусталев А. А. Егоров С. Н. ФГУП «Научно-исследовательский институт измерительных систем им. Ю. Е. Седакова» ГСП-486, г. Нижний Новгород, 603950, Россия тел.: +7(8312) 666769, e-mail: niiis@niiis.nnov.ru

Аннотация – Приводятся результаты разработки исследовательского самолетного комплекса и пример экспериментальных данных, полученных при помощи комплекса.

I.                                       Введение

Для решения различного рода прикладных задач необходимы каталоги отражательных характеристик реальных поверхностей с учетом угловой зависимости диаграмм обратного рассеивания. Такие каталоги могут быть составлены на основе дистанционного зондирования различных подстилающих поверхностей, выполненного с борта самолета.

Исследовательский самолетный комплекс (ИСК) предназначен для проведения радиофизических исследований отражательных характеристик реальных поверхностей. ИСК состоит из бортового и наземного оборудования.

II.                              Основная часть

Бортовой комплекс размещается на борту самолета и включает в свой состав:

•      систему управления, осуществляющую управление работой комплекса, на основе специально разработанного БНЧ;

•      инерциальную навигационную систему, обеспечивающую учет параметров движения самолета вдоль трассы полета, на основе авиагоризонта АГБ- ЗК;

•      систему оптической регистрации, предназначенную для выполнения аэрофотосъемкии необходимую для определения местоположения самолета и фиксации в оптическом диапазоне исследуемых подстилающих поверхностей, на основе фотокамеры РФК-5;

•      систему радиолокационной регистрации, выполняющую измерение отражательных характеристик реальных подстилающих поверхностей в мм диапазоне длин волн, на основе экспериментального макета радиолокатора миллиметрового диапазона радиоволн (РЛ), пульта управления (ПУ) РЛ и устройства для регистрации формы отраженных сигналов СУПИ-16, регистрирующего форму мгновенных огибающих отраженных сигналов;

•      систему хранения информации, на основе стойки магнитной регистрации МРМС-03.

К наземному комплексу относится оборудование, обеспечивающее обработку информации, полученной бортовым комплексом. Наземный комплекс вкпючает в себя: средства вычислительной техники; математическое обеспечение.

Каждый радиоимпульс РЛ излучается по одному из лучей АФС РЛ и обрабатывается по одному из каналов обработки РЛ. Между номерами лучей АФС и каналами обработки приемника имеется строгое соответствие. РЛ осуществляет передачу и прием радиоимпульсов миллиметрового диапазона, измерение величины дальности и радиояркости (амплитуд отраженных радиоимпульсов, характеризующих отражательные характеристики подстилающих поверхностей). Информация о величинах дальности и радиояркости с каждого из каналов РЛ поступает на ПУ. С пульта ПУ информация о дальности и радиояркости поступает на блок БНЧ ИСК. В блоке БНЧ ИСК происходит накопление и упаковка в полученной информации в формат, удобный для записи на цифровой магнитофон системы хранения информации МРМС-3.

АФС РЛ расположена в антенной подвеске. В состав АФС входит 5-лучевая зеркальная антенна. Лучи антенны ориентированы симметрично относительно нормали к плоскости ее раскрыва. При этом луч 3 (центральный) направлен по нормали, лучи 2 и 4 откпонены на ±5 градусов, а лучи 1 и 5 отклонены на ±10 градусов. В антенной подвеске ИСК кроме АФС РЛ находится фотокамера РФК-5, жестко связанная с антенной таким образом, чтобы направление луча 1 антенны совпадало с оптической осью фотокамеры. Фотокамера предназначена для оптической регистрации лоцируемой местности.

Основными результатами измерений являются: наклонная дальность в заданном направлении, радиояркость, форма отраженного импульса. К дополнительной информации относятся: номер луча АФС, определяющего направление визирования, признак фотосъемки, используемый для привязки номера фотокадра к такту зондирования, углы крена и тангажа антенной подвески.

Стойка магнитной регистрации МРМС-03 (цифровой магнитофон «Узор – 2В») осуществляет запись массива цифровой информации и речевого сопровождения на магнитную ленту. Цифровая информация записывается блоками по 37 строк, каждая из которых имеет объем 20 бит. Частота следования строк – 8 кГц, блоков -125 Гц. Каждый блок содержит результаты измерения при зондировании по одному из направлений визирования.

В состав наземного комплекса входит комплекс обработки информации и необходимое математическое обеспечение. Обработка информации в комплексе осуществляется в два этапа: ведение в ПЭВМ информации с магнитного носителя; обработка и регистрация полученной информации.

В бортовом комплексе ИСК запись полученной информации производится на магнитную ленту. В наземном комплексе лента с информацией устанавливается в полукомплекс хранения информации (на цифровой магнитофон «Узор-2В»). Перезапись информации с магнитной ленты на жесткий диск осуществляется при помощи полукомплекса перезаписи информации. В состав полукомплекса входит плата интерфейса, осуществляющая прием информации с магнитофона «Узор-2В» и передачу ее системную шину компьютера, а также выполняющая управление лентопротяжным механизмом магнитофона. Обработка и регистрация полученной информации осуществляется при помощи полукомплекса обработки информации. Полукомплекс включает в себя ПЭВМ и принтер. Результаты обработки информации могут выводиться на принтер.

Математическое обеспечение самолетного комплекса включает в себя пакет программ для обработки информации самолетного комплекса. В состав пакета входят программы, которые предназначены для:

•     перезаписи информации с магнитной ленты магнитофона «Узор-2В» на персональный компьютер ШМ PC, отбраковывая сбои, возникающие в процессе записи – считывания с магнитофона;

•     перекодировки информации, полученной комплексом, в вид, удобный для дальнейшей обработки, производя коррекцию недостоверных значений;

•     обработки информации комплекса для однородной поверхности;

•     обработки информации комплекса для трассы, когда вся трасса полета самолета разбивается на участки, внутри которых производится обработка и на их основании строится график трассовых значений.

•     На основе расшифрованной информации осуществляется обработка записанных бортовым комплексом параметров для однородного участка. При этом могут быть рассчитаны;

•     среднее значение, СКО, функция плотности распределения вероятностей;

а)   временных сечений, соответствующих максимумам амплитуды отраженных сигналов;

б)   временных сечений, соответствующих центроидам отраженных сигналов;

в)   временных сечений, соответствующих пересечению сигналом фиксированного порога;

г)    энергии отраженных сигналов.

•     радиус корреляции амплитудных внутриим- пульсных флуктуаций;

•     функция спектра, ширина спектра амплитудных внутриимпульсных флуктуаций.

На основе расшифрованной информации осуществляется обработка записанных бортовым комплексом параметров для трассы. При этом могут быть рассчитаны;

•     среднее значение и СКО амплитуды отраженного сигнала во временном сечении, соответствующем максимуму усредненной огибающей вдоль трассы полета;

•     среднее значение и СКО максимальных значений амплитуды отраженных сигналов вдоль трассы полета;

•     среднее значение энергии и СКО энергии отраженных сигналов вдоль трассы полета;

•     среднее значение длительностей отраженных сигналов вдоль трассы полета;

•     среднее значение наклонных дальностей до подстилающей поверхности;

•     среднее значение наклонных дальностей до подстилающей поверхности во временном сечении, соответствующем максимуму усредненной огибающей, вдоль трассы полета;

•     среднее значение наклонных дальностей до подстилающей поверхности во временном сечении, соответствующем максимумам амплитуд мгновенных огибающих, вдоль трассы.

При построении всех графиков, отображающих полученные результаты, по оси абсцисс могут фиксироваться моменты вкпючения фотокамеры в течение всей записи (трассы), причем при начальном и конечном моментах срабатывания фотокамеры, на графиках указаны номера кадров на фотопленке.

На рис. 1 приведен пример экспериментальных данных, полученных после обработки информации ИСК для расчета средних значений амплитуд отраженных сигналов во временном сечении, соответствующем максимуму усредненной огибающей вдоль

трассы полета. Полеты выполнены летом на высоте 2 км. Приведены экспериментальные данные для углов откпонения от вертикали О и 10 градусов. По оси абсцисс отложено пройденное расстояние, м., по оси ординат – амплитуда отраженного сигнала, дБ/Вт.

Рис. 1. Экспериментальные данные ИСК.

Рис. 1. Experimental data of the RAS.

III.                                 Заключение

Таким образом, разработан исследовательский самолетный комплекс, алгоритм работы ИСК и необходимое     программное обеспечение для

проведения          дистанционного зондирования

различных подстилающих поверхностей.

Приведен пример полученных результатов работы ИСК.

RESEARCH AIRBORNE SYSTEM FOR REMOTE SENSING IN MM-RANGE OF RADIOWAVES

Khrustalev A. A., Egorov S. N.

FSUE Federal Scientiic and Production Center Measuring System Research Institute named after Yu. Ye. Sedakov GSP-486, Nizhny Novgorod, 603950, Russia

Ph.: +7(8312) 666769, e-mail: niiis@niiis.nnov.ru

Abstract – There are presented the results of the research development and the example of experimental data obtained when using the system.

I.                                        Introduction

To solve different applied problems it is necessary to have catalogues of real background reflectance characteristics taking into account the back-scattering diagrams angular dependence. Such catalogues may be compiled on the basis of underlying terrain remote sensing from the aircraft. The research airborne system (RAS) is designed for carrying out radiophysics investigations of real background reflectance characteristics. RAS consists of the airborne and the ground equipment.

II.                                       Main Part

The airborne system is placed at the aircraft. The ground equipment includes the equipment providing processing of the information obtained by the airborne system. Each radar radio-pulse is radiated along one of the radar AFS beams and is processed in one of the radar channels. There is strict correspondence between the numbers of AFS and the receiver processing channels. Information about the distance and the radio-brightness from each radar channel is transmitted to the control panel. AFS comprises 5-beam reflector antenna. The measurements main results are: the slant distance in the given direction, radio-brightness, reflected pulse shape. The aircraft system software includes the program package for the aircraft system data processing.

On the basis of the decoded information processing of the parameters for a homogeneous region or parameters for a propagation path section.

III.                                      Conclusion

There were developed the research airborne system, the algorithms and the software to provide underground terrain remote sensing. There is presented an example of the system operation results.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», 2006г. 

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты