تأثیر انکسار جوی بر روش تشخیص و اصلاح رادار هوا در هوا

این مطالعه به بررسی تأثیر انکسار جوی ، تحت تأثیر دما ، فشار اتمسفر و رطوبت در مسیرهای پرتوی رادار هوا در هوا می پردازد. با استفاده از سه نوع داده های صدایی پس زمینه جوی معمولی ، ما یک مدل شبیه سازی را برای یک مسیر انتقال واقعی و یک مسیر تصحیح متناسب از پرتوی رادار هوا در هوا در حین برخاستن هواپیما و فرود بر اساس پارامترهای پرواز اولیه پرواز و هواپیمای باند X- باند ایجاد کردیم-پارامترهای رادار آب و هوا آرایه. خطاها در یک مسیر انتشار پرتو الکترومغناطیسی ایده آل بسیار بیشتر از یک مسیر نصب شده است که انکسار جوی در نظر گرفته نمی شود. میزان تغییر در شاخص انکسار جوی با شرایط آب و هوایی متفاوت است و زاویه تشخیص رادار در هنگام برخاستن و فرود هواپیما متفاوت است. بنابراین ، مسیر تشخیص رادار موجود در هوا باید با توجه به داده های صوتی خاص و پارامترهای پرواز در زمان واقعی تجدید نظر شود. با این حال ، یک تجزیه و تحلیل خطا نشان می دهد که یک روش خطی مستقیم خطای قابل توجهی در یک جو منفی انکسار ایجاد می کند. یک روش مناسب برای تجدید نظر می تواند برای تجدید نظر در مسیرها با توجه به ساختار واقعی جوی اتخاذ شود. این مطالعه محققان و پزشکان را در زمینه هوانوردی و فضانوردی با اطلاعات به روز شده در مورد تأثیر انکسار جوی در روشهای تشخیص و اصلاح رادار هوا در هوا فراهم می کند.

1. معرفی

رادار هوابرد آرایه فازی باند ایکس به رایانه هایی متکی است که تغییرات فاز را در واحدهای آنتن آرایه کنترل می کنند تا زاویه اشاره پرتو رادار به سرعت تغییر کند. این نوع رادار می تواند اطلاعات هواشناسی هدفمند را در جهت عمودی جلوتر از هواپیما در مدت زمان بسیار کوتاهی به دست آورد. به دلیل اندازه کوچک و قدرت تفکیک زمانی و مکانی نسبتاً بالا رادار باند X، به ویژه برای هواپیماها مناسب است. می تواند آب و هوا را در زمان واقعی تشخیص دهد و هشدارهای اولیه را در مورد شرایط آب و هوایی خطرناک در مکان های دقیق ارائه دهد. مسیر انتشار موج الکترومغناطیسی ساطع شده توسط رادار به دلیل چگالی غیریکنواخت جو خم می شود. این خمش انکسار جوی نامیده می شود و زمانی رایج است که رادار سنتی زمینی بارش را تشخیص دهد [1، 2]. پرتوهای رادار هوابرد ماهواره ای یا هوابرد نیز هنگام انتقال در جو به دلیل توزیع نابرابر دما، فشار اتمسفر و بخار خم می شوند [3]. دنگ و لیو [4] و وانگ و ژو [5] به تأثیر محیط اقیانوس بر تشخیص رادار هوابرد اشاره کردند و یک روش اصلاحی برای خطای تشخیص رادار پیشنهاد کردند. با این حال، این نویسندگان روش تصحیح مسیر را برای زوایای مشاهده پرواز چندگانه در نظر نگرفتند. ژانگ و همکاراناز داده های صدای واقعی برای تجزیه و تحلیل تاثیر شکست جوی بر اندازه گیری های کمی بارش مبتنی بر رادار استفاده کرد [6]. با این حال، نویسندگان نحوه استفاده از داده های صوتی برای اصلاح مسیر انتشار پرتوهای راداری هوابرد را توضیح ندادند. Dockery و Kuttler [7] و Yang و Guo از تبدیل فوریه گسسته برای تجزیه و تحلیل جزئیات، ویژگی های انتشار یک موج الکترومغناطیسی در یک مجرای اتمسفر استفاده کردند [8]. جیانگ و وانگ از یک روش ردیابی پرتو برای تصحیح انتشار انکسار اتمسفر رادار ماهواره ای استفاده کردند [9]. با این حال، این الگوریتم ها بر اساس طبقه بندی 12 نوع ساده جو هستند و تغییرات جوی واقعی را در نظر نمی گیرند. بنابراین، آنها قادر به ارائه اصلاحات دقیق و بی درنگ مسیر تشخیص رادار هوابرد نیستند. با توجه به اینکه سطوح پیچیده و متغیر دریا و خشکی نیز بر توزیع دما، فشار اتمسفر و محتوای بخار در جو تأثیر می گذارند [10]، اصلاح انکسار بیشتری برای برآورده کردن نیازهای رادار هوابرد در ارتفاع بالا مورد نیاز است [11].

بر اساس این مطالعات فوق الذکر ، این مطالعه با هدف بررسی روش تصحیح مسیر انتشار پرتوهای راداری هوا در پس زمینه های مختلف جوی انجام شده است. از سه نوع داده های صوتی پس زمینه معمولی جوی برای استخراج تناسب برای میزان تغییر در شاخص انکسار جوی بر اساس پارامترهای رادار آب و هوا در هوا باند X-Array و پارامترهای پرواز اولیه استفاده شد. با استفاده از فناوری شبیه سازی رایانه ای رادار هوا [12 ، 13] ، ما یک مسیر جو استاندارد شبیه سازی شده ایالات متحده ، یک مسیر انتشار واقعی و یک مسیر اصلاح متناسب از انتشار پرتو رادار در جو هنگام برخاستن و فرود هواپیما را ایجاد کردیم. بشرروش ارائه شده در این مطالعه می تواند دقت مسیرهای تشخیص رادار و هشدار به موقع الگوهای خطرناک آب و هوایی را برای تضمین ایمنی پرواز افزایش دهد.

2. انکسار امواج Ultrashort در جو

طبق قانون انکسار نور ،

زاویه بروز و زاویه شکست موج الکترومغناطیسی به طور مستقیم با سرعت انتشار متناسب است

در رسانه های مختلف و معکوس متناسب با نمایندگان انکسار در رسانه های مختلف است.

شاخص انکسار به صورت تعریف شده است

در (2) ، ثابت دی الکتریک نسبی است و قطبش متوسط است. از نزدیک با تراکم بخار و مولکول های هوا در جو مرتبط است ، در حالی که تراکم بخار و مولکول های هوا به دما ، رطوبت و فشار جوی مربوط می شود. با توجه به معادله حالت برای یک گاز ایده آل ، میزان قطبش متوسط متوسط جوی به صورت تعریف شده است

در (3) ، ، ، و به ترتیب دمای جوی (دمای مطلق) ، فشار بخار و فشار اتمسفر را نشان می دهد. هنگام ترکیب (2) و (3) ، مشخص است که وقتی موج الکترومغناطیسی رادار در جو پخش می شود ، شاخص شکست آن

رابطه زیر را با ، و:

در (4) ، هنگامی که موج الکترومغناطیسی رادار از طریق جو پخش می شود ، نسوز جوی مربوط به دما ، فشار جو و رطوبت است. تغییرات در این مقادیر فیزیکی مربوط به ارتفاع تشخیص است. به این معنا که،

در (5) ، 77. 6 و 4810 است [6].

بر اساس معادله فوق ، می توان دریافت که دو پارامتر مهم که بر تغییر در انکسار جوی تأثیر می گذارد دما و رطوبت (فشار بخار) است. فشار اتمسفر یک عامل اصلی است که بر شاخص انکسار جوی تأثیر می گذارد. در طول تابستان در مناطق ساحلی با عرض جغرافیایی چین ، هوای گرم و خشک بر روی یک سطح دریا نسبتاً سرد حرکت می کند تا یک لایه وارونگی مشخصه را تشکیل دهد. یعنی دما با ارتفاع افزایش می یابد و رطوبت با ارتفاع به سرعت کاهش می یابد. به همین دلیل ، شاخص شکست جوی به سرعت با ارتفاع کاهش می یابد. این فرآیند به عنوان سوپر بازآفرینی جوی گفته می شود. در مقابل ، یک ساختار جوی عمودی در مناطق میانی نسبتاً خشک چین (به عنوان مثال ، فلات لس) شکل می گیرد که در آن رطوبت با ارتفاع افزایش می یابد و دما با ارتفاع در طی وزش باد ضعیف کاهش می یابد. به همین دلیل ، شاخص شکست جوی با ارتفاع افزایش می یابد. این به عنوان انکسار منفی گفته می شود. اثرات این شرایط آب و هوایی معمولی بر تغییر در شاخص انکسار جوی در بخش زیر به تفصیل مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرد.

3. روش تصحیح مسیرهای پرتو رادار موجود در هوا

همانطور که در بخش قبل ذکر شد ، هنگامی که یک پرتو رادار الکترومغناطیسی از طریق جو پخش می شود ، به دلیل تغییر در شکست در ارتفاعات مختلف خم می شود. هنگامی که یک سیستم رادار موجود در هوا شرایط آب و هوایی خطرناک را تشخیص می دهد ، تغییر در زمان واقعی در فاصله هدف از هواپیما یک نگرانی اساسی است. برای محاسبه این تغییر ، یک سیستم مختصات دکارتی دو بعدی ایجاد شد. در

-هماهنگی نشان دهنده فاصله افقی هدف از هواپیما و

-هماهنگی نشان دهنده ارتفاع عمودی هدف از هواپیما است. مسیر انتشار موج الکترومغناطیسی بود. منشأ مختصات موقعیت فعلی هواپیما را نشان می دهد ، و نسوز اولیه ارتفاع هواپیما بود

بشرپرتو رادار موجود در هوا یک اسکن الکتریکی عمودی با زاویه اولیه زمین از آن انجام داد

(مقدار منفی نشان دهنده زاویه افسردگی است ، در حالی که مقدار مثبت نشان دهنده زاویه ارتفاع است). معادله زیر اعمال شد:

در (1) و (5) ، رابطه بین زاویه زمین و فاصله عمودی تصادفی از هواپیما بود

طبق (7) ، فقط لازم است اطلاعات پیش زمینه در مورد وضعیت فعلی جو را برای برآورد زاویه های انکسار در ارتفاعات مختلف بدانید. فاصله واقعی هدف از مکان را می توان تخمین زد.

هنگامی که یک سیستم رادار هواشناسی در هوا یک هدف آب و هوا را تشخیص می دهد ، پرتو الکترومغناطیسی منتقل شده آن به دلیل توزیع عمودی ناهموار از انکسار جوی در جو خم می شود. نسوز جوی با دما ، فشار جوی و رطوبت در جهت عمودی تغییر می کند. روشهای تصحیح برای مسیرهای انتشار واقعی یک پرتو رادار موجود در هوا در سه نوع شرایط آب و هوایی در این بخش ارائه شده است.

پارامترهای اولیه پرواز و پارامترهای رادار در جدول 1 نشان داده شده است. در این جدول ، ارتفاع اولیه پرواز از سطح دریا اندازه گیری می شود. مسیرهای انتشار موج الکترومغناطیسی رادار هواشناسی هوا با توجه به سه شرایط آب و هوایی معمولی تجدید نظر شد.

میز 1 پارامترهای پرواز اولیه و پارامترهای رادار.

(الف) جو استاندارد. پارامترهای استاندارد جوی ایالات متحده در جدول 2 نشان داده شده است.

جدول 2 پارامترهای استاندارد جوی.

بر اساس پارامترهای موجود در جداول 1 و 2 ، یک روش عددی برای استخراج راه حل برای (6) و (7) اتخاذ شد. با فرض اینکه این هواپیما از ارتفاع اولیه 1500 متر فرود آمده و رادار موجود در هوا یک اسکن عمودی را انجام می دهد ، مقادیر زاویه های افسردگی 5 درجه و 30 درجه و متغیر مستقل از فاصله عمودی 150 متر بود:

بر اساس پارامترهای موجود در جداول 1 و 2 ، یک روش عددی برای استخراج راه حل برای (6) و (7) اتخاذ شد. با فرض اینکه هواپیما در ارتفاع اولیه 0 متر پیاده شد و رادار موجود در هوا یک اسکن عمودی به سمت بالا را انجام داد ، مقادیر زاویه افسردگی 10 درجه و 30 درجه و متغیر مستقل از فاصله عمودی 150 متر بود:

در (9) ، بازتاب کل زمانی رخ داده است

بشردر این لحظه ، پرتو الکترومغناطیسی به سمت پایین خم شد و سپس انکسار و منتقل شد. ارتفاع تشخیص نیز کاهش یافته است. هنگامی که پرتوی الکترومغناطیسی به زمین منتقل شد ، از زمین نیز منعکس شد. پس از آن ، پرتو به سمت بالا خم شد و سپس انکسار و منتقل شد. این کل فرایند به طور مکرر ادامه یافت. با استفاده از (8) و (9) ، مسیر انتشار واقعی پرتو رادار موجود در هوا می تواند برای برخاستن و فرود هواپیما بدست آید ، همانطور که در شکل 4 و 5 نشان داده شده است.

(ب) توزیع واقعی دما ، فشار جوی و رطوبت در ارتفاعات مختلف لزوماً از قانون توزیع جو استاندارد پیروی نمی کند. بنابراین ، لازم است تنظیمات محاسبه در زمان واقعی با توجه به داده های صوتی منطقه پرواز فعلی انجام شود. داده های صوتی منطقه هایکو در 8:00 ، 2 اوت 2014 ، در جدول 3 نشان داده شده است.

جدول 3 داده های صوتی برای منطقه هایکو در 8:00 ، 2 اوت 2014.

داده های فشار بخار آب در جدول 3 بر اساس فرمول تجربی مگنوس بدست آمد [14]:

در (10) ، رطوبت نسبی ، دمای مطلق و فشار بخار واقعی (واحد: HPA) را نشان می دهد. معادله (10) و داده های مشاهده مانند دما و فشار اتمسفر در (4) وارد شده اند تا در شرایط آب و هوایی شاخص شکست را بدست آورند. تناسب خطی به مقادیر ارتفاع در جدول اعمال شد. شاخص شکست با ارتفاعات به دست آمده از طریق محاسبه مطابقت دارد. میزان تغییر شاخص شکست تقریبی را می توان در شرایط آب و هوایی پس زمینه بدست آورد ، همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است.

شکل 1 نرخ تغییر خطی از شاخص انکسار (

) تحت (ب) شرایط.

شیب تناسب خطی 0422 - 042 بود. یعنی میزان تغییر شاخص انکسار در این زمان بود

در (11) ، میزان تغییر شاخص انکسار در این شرایط جوی شبیه به جو استاندارد بود. مسیر انتشار پرتو رادار موجود در هوا شبیه به جو استاندارد بود. معادله (11) به منظور به دست آوردن موقعیت شناسایی شده توسط پرتوی رادار هوا در آن لحظه به (8) و (9) وارد شد.

(ج) داده های مربوط به یک صدا در منطقه تایوآن در 6 ژوئیه 2014 ، در جدول 4 نشان داده شده است. شاخص شکست برای ارتفاعات مختلف با استفاده از روش در قسمت (b) به دست آمده و یک تناسب خطی اعمال شده است. در نتیجه ، میزان تغییر شاخص انکسار می تواند در شرایط خاص آب و هوایی بدست آید ، همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است.

جدول 4 داده های صدا در ساعت 8:00 در تاریخ 6 ژوئیه 2014 ، برای منطقه Taiyuan.

شکل 2 تغییر نرخ تناسب خطی شاخص انکسار (

) تحت شرایط (ج).

شیب تناسب خطی 0. 0053 بود و میزان تغییر شاخص انکسار در این لحظه با معادله زیر تعیین شد:

در (12) ، ضریب شکست با ارتفاع در شرایط آب و هوایی خاص ، بر خلاف دو شرایط قبلی افزایش یافته است. با توجه به پارامترهای موجود در شکل 1 و 4 ، روش ارزش عددی برای استخراج راه حل برای (6) و (7) اتخاذ شد. با فرض اینکه این هواپیما از ارتفاع اولیه 1500 متر در حال فرود بود و رادار موجود در هوا یک اسکن عمودی را انجام می داد ، زاویه های افسردگی 10 درجه و 30 درجه و متغیر مستقل از فاصله عمودی 150 متر بود:

در (13) ، بازتاب کل هنگامی رخ می دهد که. در این لحظه ، پرتوی هوا به سمت بالا خم می شود و در حالی که ارتفاع تشخیص کاهش می یابد ، انتقال می یابد. بر اساس (13) ، هنگام فرود هواپیما در این شرایط آب و هوایی خاص ، مسیر انتشار واقعی پرتو رادار می تواند بدست آید.

4- نتایج و تجزیه و تحلیل شبیه سازی

بر اساس روش های تصحیح برای مسیرهای پرتو رادار موجود در هوا ارائه شده در بخش 3 ، مسیرهای انتشار واقعی پرتوی رادار الکترومغناطیسی در شرایط آب و هوایی مختلف به دست آمد. مسیر انتشار پرتو راداری در شکل 3 نشان داده شده است که هنگام فرود هواپیما در یک فضای فوق العاده بازتابی قرار می گیرد. مسیر انتشار موج الکترومغناطیسی در شکل 4 در یک فضای فوق العاده بازتابی در هنگام برخاستن هواپیما نشان داده شده است. مسیر انتشار پرتو رادار در شکل 5 در جو شکست منفی در هنگام فرود هواپیما نشان داده شده است.

شکل 3

مسیر انتشار پرتو رادار در یک فضای فوق العاده بازدارنده در هنگام فرود هواپیما.

شکل 4

مسیر انتشار پرتوی رادار در یک فضای فوق العاده بازدارنده در حین برخاستن هواپیما.

شکل 5 مسیر انتشار پرتو رادار

در یک فضای شکست منفی در هنگام فرود هواپیما.

در شکل 3 ، مسیر انتشار پرتو رادار موجود در هوا بدون در نظر گرفتن انکسار در زیر شرایط جوی فوق العاده ای خطی بود ، در حالی که مسیر انتشار پرتوی رادار موجود در هوا هنگام در نظر گرفتن انکسار شکل خمشی رو به پایین داشت. این تفاوت در درجه اول به دلیل

هنگامی که رادار موجود در هوا با زاویه افسردگی عمل می کرد. علاوه بر این ، پرتو الکترومغناطیسی همیشه از یک محیط نازک به یک محیط ضخیم منتقل می شد. در شکل 3 ، ارتفاع هواپیما 1500 متر بود. هنگامی که هواپیما آماده فرود بود ، رادار موجود در هوا یک اسکن برقی عمودی به سمت پایین انجام داد. با زاویه افسردگی 5 درجه ، فاصله افقی پرتوی الکترومغناطیسی که به زمین نزدیک می شود بدون در نظر گرفتن انکسار تقریباً 17 کیلومتر بود ، در حالی که فاصله افقی پرتو الکترومغناطیسی که در حالی که در نظر گرفتن انکسار در نظر گرفته شده بود ، 5. 1 کیلومتر بود. این یک خطای قابل توجه بین موقعیت های شناسایی شده است و برای اصلاح خطا لازم بود. هنگامی که زاویه افسردگی به 30 درجه افزایش یافت ، فاصله افقی پرتوی الکترومغناطیسی که به زمین نزدیک می شود بدون در نظر گرفتن شکست ، تقریباً 3. 2 کیلومتر بود ، در حالی که فاصله افقی هنگام در نظر گرفتن انکسار 2. 5 کیلومتر بود. خطای بین این مسافت ها نسبتاً اندک بود ، نشان می دهد که افزایش زاویه افسردگی می تواند خطای فاصله تشخیص داده شده ناشی از انکسار استاندارد جوی را کاهش دهد.

جو موجود در شکل 4 با شکل 3 یکسان بود. هواپیما به تازگی برخاستن را آغاز کرده بود. رادار موجود در هوا در حال انجام یک اسکن الکتریکی به سمت بالا عمودی بود و پرتو الکترومغناطیسی به طور مداوم از یک محیط ضخیم به یک محیط نازک منتقل می شد. بنابراین ، بازتاب کل احتمالاً رخ داده است. در شکل 4 ، هواپیما آماده بود تا با زاویه ارتفاع 10 درجه از زمین پیاده شود. هنگامی که پرتوی الکترومغناطیسی در فاصله عمودی یک کیلومتر بدون در نظر گرفتن انکسار قرار داشت ، فاصله افقی از هواپیما تقریباً 3. 8 کیلومتر بود. در مقابل ، پرتو الکترومغناطیسی هنگام انکسار در نظر گرفته شد ، بارها و بارها در زمین منعکس شد. بنابراین ، پرتو به طور غیر منتظره ای قادر به تشخیص هدف نبود. هنگامی که زاویه ارتفاع 30 درجه بود و پرتو الکترومغناطیسی بدون در نظر گرفتن انکسار ، فاصله عمودی 1. 5 کیلومتر را تشخیص داد ، فاصله افقی از هواپیما تقریباً 3. 1 کیلومتر بود. در مقابل ، پرتو الکترومغناطیسی هنگام در نظر گرفتن انکسار قادر به رسیدن به این ارتفاع تشخیص نبود. بنابراین ، در این شرایط ، بازتاب کل باید در نظر گرفته شود و فاصله تشخیص باید اصلاح شود. علاوه بر این ، برای جلوگیری از بازتاب های مکرر زمین ناشی از فوق العاده ، باید زاویه ارتفاع افزایش یابد.

شکل 5 نشان می دهد که ، تحت شرایط معمولی اتمسفر منفی ، پرتو الکترومغناطیسی به طور مداوم از یک محیط ضخیم به یک محیط نازک منتقل می شود که رادارهای موجود در هوا مشاهدات را در زاویه افسردگی رو به پایین انجام می دهد. پرتو الکترومغناطیسی به روشی خمیده به سمت بالا منتقل شد. بنابراین ، انکسار کل احتمالاً رخ داده است. در شکل 5 ، ارتفاع هواپیما 1500 متر بود. این هواپیما برای فرود آماده بود و رادار هواشناسی هوا یک اسکن برقی عمودی به سمت پایین انجام می داد. با زاویه افسردگی 10 درجه ، پرتو الکترومغناطیسی با انکسار انکسار کل را تجربه کرده و نمی تواند به زمین برسد. در نتیجه ، پرتو به سمت بالا خم شد. هنگامی که زاویه افسردگی 30 درجه بود ، فاصله افقی پرتوی الکترومغناطیسی که هنگام در نظر گرفتن انکسار به زمین نزدیک می شود ، تقریباً 3. 4 کیلومتر بود ، نشان می دهد که افزایش زاویه افسردگی می تواند از بازتاب کل ناشی از جو منفی منفی جلوگیری کند و می تواند به تدریج کاهش یابد. خطای فاصله تشخیص.

خطاها همچنین بین تغییر در مسیر انتشار موج الکترومغناطیسی ناشی از نسوز واقعی جوی و مسیر مناسب وجود دارد. جدول 5 نشان می دهد که با تغییر در داده های ارتفاع ، نسوز تغییر می کند. ضرایب همبستگی موجود در منطقه هایکو در طول سوپر بازآفرینی جوی و آنهایی که در منطقه تایوآن در طول انکسار منفی اتمسفر هستند نیز در جدول 5 نشان داده شده است. تحت شرایط جوی فوق العاده بازتابی در ناحیه هایکو ، ضرایب همبستگی از افزایش ارتفاع با ارتفاع به دست آمده است-0. 96 ؛یعنی یک همبستگی منفی بالا وجود داشته است. بنابراین ، خطای بین مسیر انتشار الکترومغناطیسی به دست آمده با اتخاذ روش خطی خطی و مسیر انتشار واقعی نسبتاً اندک بود. تحت شرایط جوی منفی منفی در منطقه تایوان ، ضریب همبستگی انکسار با ارتفاع تنها 0. 31 بود که این یک همبستگی مثبت کم است. بنابراین ، خطای بین مسیر انتشار الکترومغناطیسی به دست آمده با اتخاذ روش خطی خطی و مسیر انتشار واقعی کاملاً معنی دار بود. جدول 6 خطای بین فاصله افقی واقعی هدف شناسایی شده توسط رادار و فاصله افقی نصب شده در زیر این دو شرایط معمولی جوی را نشان می دهد. همانطور که در جدول 6 نشان داده شده است ، خطاهای موجود در فاصله افقی متناسب موقعیت های هدف شناسایی شده توسط رادار و مقادیر واقعی عمدتاً زیر 0. 1 بودند. اگر زاویه زمین افزایش یابد ، خطای نسبی بیشتر کاهش می یابد. در ترکیب جدول 6 و شکل 5 می توان دریافت که ، در شرایط منفی جوی در هنگام فرود هواپیما ، خطاهای موجود در فاصله افقی متناسب موقعیت های هدف شناسایی شده توسط رادار و مقادیر واقعی معنی دار بودند (بیشتر بالاتر از 0. 4). روش اتصالات ساده دامنه های تغییرات شدید در جو واقعی را نادیده گرفت. هنگامی که رادار با زاویه افسردگی 10 درجه اسکن شد ، بر خلاف مسیر اتصالات ، پرتوی الکترومغناطیسی واقعی تحت تأثیر کل قرار نگرفت.

جدول 5 ضرایب همبستگی نسوز () با ارتفاع. جدول 6 خطای نسبی در مسیر انتشار موج الکترومغناطیسی در هنگام فرود هواپیما.

تجزیه و تحلیل ما نشان دهنده تغییر در زمان واقعی در ساختار عمودی جو و اینکه روش سنتی برای تصحیح انکسار جوی بر اساس چندین مدل طبقه بندی جوی معمولی نمی تواند خواسته های تشخیص رادار در زمان واقعی را از نظر دقت برآورده کند. بنابراین ، برای تحقق زمان واقعی ، تصحیح دقیق مسیر تشخیص رادار موجود در هوا ، باید مقدار زیادی از داده های فیزیکی عمودی در زمان واقعی جو تولید شده توسط دستگاه های تشخیص پیشرفته بدست آید.

5. نتیجه گیری ها

این مطالعه مسیرهای انتشار یک پرتو رادار هوا در هوا در شرایط مختلف جوی و روشهای تصحیح پیشنهادی را مورد بررسی قرار داده است. در یک فضای فوق العاده بازدارنده ، رادارهای موجود در هوا مشاهدات را در زاویه افسردگی به دست آورد و پرتو الکترومغناطیسی همیشه از یک محیط نازک به یک محیط ضخیم منتقل می شد. بنابراین ، مسیر انتشار پرتو الکترومغناطیسی خم شده به سمت پایین و بازتاب کامل نیست. هنگامی که رادار موجود در هوا مشاهدات را در زاویه ارتفاع بدست آورد ، پرتو الکترومغناطیسی همیشه از یک محیط ضخیم به یک محیط نازک منتقل می شد. بنابراین ، بازتاب کل ، به ویژه با زاویه های ارتفاع کم رخ می دهد. موج الکترومغناطیسی به احتمال زیاد به زمین منعکس می شود و باعث شکست مکرر می شود که به شدت در تشخیص هدف تداخل دارد. بنابراین ، هنگامی که رادار موجود در هوا در هنگام برخاستن هواپیما مشاهدات را در زاویه ارتفاع بدست می آورد ، باید زاویه ارتفاع تا حد ممکن افزایش یابد. در یک جو بازگرداندن منفی ، رادارهای موجود در هوا مشاهدات را در زاویه افسردگی به دست آورد و پرتو الکترومغناطیسی همیشه از یک محیط ضخیم به یک محیط نازک منتقل می شد. بنابراین ، بازتاب کل احتمالاً رخ داده است. پرتو الکترومغناطیسی خم شده و به سمت بالا منتقل می شود. هنگامی که رادار موجود در هوا با زاویه ارتفاع به سمت بالا عمل می کرد ، پرتو الکترومغناطیسی همیشه از یک محیط نازک به یک محیط ضخیم منتقل می شد. مسیر انتشار پرتوی الکترومغناطیسی هنوز به سمت بالا خم شده است ، و بازتاب کامل آن را تجربه نکرد.

در حین برخاستن و فرود هواپیما ، حداکثر دامنه تشخیص افقی پرتو رادار هوا در هوا به طور معمول در 30 کیلومتر بود. بنابراین ، تأثیر انحنای زمین در این مطالعه نادیده گرفته شد ، که باعث کاهش پیچیدگی محاسباتی و افزایش سرعت محاسباتی شد. علاوه بر این ، مسیر پرتو مجهز بر اساس داده های صوتی واقعی ارائه شده در این مطالعه به مقادیر واقعی نزدیکتر از روشهای تصحیح سنتی بود. انتظار می رود این الگوریتم با دقت بیشتری و سریع موقعیت اکو واقعی رادار موجود در هوا را فراهم کند و در نتیجه به طور مؤثرتر ایمنی پرواز را تضمین کند.

در شرایط جوی انکسار منفی ، همبستگی مثبت نسوز با ارتفاع بسیار کم است. اتخاذ روش مناسب برای خطاهای قابل توجهی منجر می شود. داده های صدایی رادیویی سنتی فقط چهار بار در روز جمع آوری می شود ، که نمی تواند تغییرات در توزیع عمودی جو را به صورت واقعی نشان دهد. در آینده ، داده های زمان واقعی ساختارهای عمودی جوی را می توان از طریق وارونگی غیرفعال رادیویی سیستم موقعیت یابی بدست آورد [15] ، و سپس روش مناسب برای دستیابی به یک میزان دقیق تر از شکست جوی اتمسفر می تواند اتخاذ شود تا بتواند دقت بیشتری را افزایش دهد. مسیر انکسار موج الکترومغناطیسی. با این حال ، این امر به تجزیه و تحلیل آماری مقدار زیادی از داده ها نیاز دارد.

تضاد علایق

نویسندگان هیچ تضاد منافع را اعلام نمی کنند.

تصدیق

این پروژه توسط پروژه کلیدی برنامه های ملی چین برای تحقیقات و توسعه اساسی (برنامه 973) (2012CB430102) ، بنیاد علوم هوایی چین (201320R2001) ، پروژه تحقیقاتی صنعت غیرانتفاعی (هواشناسی) (Gyhy201206038 و Gyhy201306040) تأمین شد. پروژه فناوری کلیدی مدیریت هواشناسی ایالتی در سال 2014 (CMAGJ2014M21) و پروژه کلیدی فناوری مدیریت هواشناسی ایالتی در سال 2015 (CMAGJ2015M51).

منابع

E. E. Altshuler ، "اصلاحات خطای محدوده Tropospheric برای سیستم موقعیت یابی جهانی" ، معاملات IEEE در مورد آنتن ها و انتشار ، جلد. 46 ، نه. 5 ، صص 643-649 ، 1998. مشاهده در: سایت ناشر |گوگل دانشکده

G. F. Zhang and R. J. Doviak ، "تداخل سنجی بیستاتیک برای اندازه گیری باد هوای پاک" ، در مجموعه مقالات سی و دومین کنفرانس هواشناسی رادار ، آلبوکرک ، NM ، ایالات متحده ، 2005. مشاهده در: Google Scholar

H. Wang ، M. Wei ، G. P. Li ، S. Zhou ، and Q. Zeng ، "تجزیه و تحلیل بخار آب رسوبی از اندازه گیری GPS در منطقه چنگدو: ویژگی های توزیع و تکامل در پاییز ، پیشرفت در تحقیقات فضایی ، جلد. 52 ، نه. 4 ، صص 656-667 ، 2013. مشاهده در: سایت ناشر |گوگل دانشکده

Z. L. Deng and M. L. Liu ، "تجزیه و تحلیل تأثیر محیط اقیانوس بر رادار موجود در هوا ،" مهندسی الکترونیکی کشتی ، جلد. 30 ، صص 89-91 ، 2010. مشاهده در: Google Scholar

W. Y. Wang and X. L. Zhou ، "تحقیق از ویژگی موج الکترومغناطیسی تحت تأثیر شاخص شکست جوی ،" فناوری و مهندسی علوم ، جلد. 12 ، نه. 32 ، صص 8726-8729 ، 2012. مشاهده در: Google Scholar

P. C. Zhang ، B. Y. Du ، and T. P. Dai ، هواشناسی رادار ، مطبوعات هواشناسی ، پکن ، چین ، 2000.

G. D. Dockery و J. R. Kuttler ، "یک الگوریتم بهبود یافته امپدانس مرز برای راه حل های تقسیم شده فوریه از معادله موج پارابولیک ،" معاملات IEEE در مورد آنتن ها و انتشار ، جلد. 44 ، نه. 12 ، صص 1592-1599 ، 1996. مشاهده در: سایت ناشر |گوگل دانشکده

C. Yang and L. X. Guo ، "مطالعه ویژگی انتشار موج رادیو در مجرای جوی ،" مجله دانشگاه Xidian ، جلد. 36 ، نه. 6 ، صص 1087-1095 ، 2009. مشاهده در: Google Scholar

ج. جیانگ و ب. وانگ ، "تصحیح انکسار جوی انتشار رادیووو برای رادارهای موجود در هوا و ماهواره ،" علم در چین ، سری E: علوم تکنولوژیکی ، جلد. 44 ، نه. 3 ، صص 280 290 ، 2001. مشاهده در: سایت ناشر |گوگل دانشکده

R. Kevin and T. Walters ، "مشاهدات تک داپلر از جریان لایه های مرزی بر فراز زمین ناهمگن" ، در مجموعه مقالات سی و دومین کنفرانس هواشناسی رادار ، آلبوکرک ، NM ، ایالات متحده ، 2005. مشاهده در: Google Scholar

M. Dey ، "اثرات انتشار برای رادار در هوا" ، در مجموعه مقالات کنفرانس بین المللی IEEE ، صص 554-559 ، مه 2000. مشاهده در: Google Scholar

M. Wei و S. J. Zhang ، "تحقیقات الگوریتم شبیه سازی از آب و هوای داپلر در هوا با مدل ایده آل اسکن رادار ،" معاملات علوم جوی ، جلد. 34 ، نه. 1 ، صص 28-35 ، 2011. مشاهده در: Google Scholar

Z. X. Gao ، H. B. Gu ، and H. Liu ، "شبیه سازی زمان واقعی هواپیماهای بزرگ که از طریق میدان باد میکروبوست پرواز می کنند ،" مجله چینی هوانوردی ، جلد. 22 ، نه. 5 ، صص 459-466 ، 2009. مشاهده در: سایت ناشر |گوگل دانشکده

P. X. Sheng and J. T. Mao ، فیزیک جوی ، انتشارات دانشگاه پکن ، پکن ، چین ، 2003.

J. S. Haase ، B. J. Murphy ، P. Muradyan et al. ، "اولین نتیجه از سیستم غیرفعال رادیویی GPS در هوا برای پروفایل جوی ،" نامه های تحقیقات ژئوفیزیکی ، جلد. 41 ، نه. 5 ، صص 1759-1765 ، 2014. مشاهده در: سایت ناشر |گوگل دانشکده

کپی رایت

کپی رایت © 2015 لی وانگ و همکاران. این یک مقاله دسترسی آزاد است که تحت مجوز انتساب Creative Commons توزیع شده است ، که امکان استفاده ، توزیع و تولید مثل بدون محدودیت در هر رسانه را فراهم می کند ، مشروط بر اینکه کار اصلی به درستی ذکر شود.