Радиофизика и радиоастрономия, 2017, № 2

Анализ алгоритма обнаружения движущихся с ускорением радиолокационных объектов на основе чирплет-преобразования

2017-07-16T00:03:19Z

Анализ алгоритма обнаружения движущихся с ускорением радиолокационных объектов на основе чирплет-преобразования Галушко, В.Г.; Ваврив, Д.М. Предмет и цель работы: Анализ эффективности оптимального алгоритма обработки ЛЧМ-сигналов на основе чирплетпреобразования применительно к обнаружению радиолокационных объектов, движущихся с постоянным ускорением. Методы и методология: Для исследования функции неопределенности ЛЧМ-сигналов, построенной на основе чирплет-преобразования, используются стандартные методы теории оптимальной фильтрации. Результаты: Получено аналитическое выражение для функции неопределенности ЛЧМ-сигнала и выполнен ее анализ применительно к обнаружению радиолокационных объектов, движущихся с постоянным ускорением. Проведен анализ уровня боковых лепестков и сделаны оценки характерной ширины функции неопределенности по координатам частота и скорость ее изменения. Получены оценки выигрыша в соотношении сигнал/шум, который обеспечивает данный алгоритм по сравнению с применением стандартного преобразования Фурье для обнаружения ЛЧМ-сигналов на фоне “белого” шума. Показано, что уже при сравнительно небольшом (<20) количестве каналов обработки (элементарных фильтров по скорости изменения частоты) выигрыш в соотношении сигнал/шум превышает 10 дБ. Предложена структурная схема реализации рассмотренного алгоритма, основанная на использовании многоканального взвешенного преобразования Фурье. Разработаны рекомендации по выбору параметров алгоритма обнаружения.; Предмет і мета роботи: Аналіз ефективності оптимального алгоритму обробки ЛЧМ-сигналів на основі чірплет-перетворення стосовно виявлення радіолокаційних об’єктів, що рухаються з постійним прискоренням. Методи і методологія: Для дослідження функції невизначеності ЛЧМ-сигналів, побудованої на основі чірплет-перетворення, використовуються стандарті методи теорії оптимальної фільтрації. Результати: Отримано аналітичний вираз функції невизначеності ЛЧМ-сигналу та виконано її аналіз стосовно виявлення радіолокаційних об’єктів, що рухаються з постійним прискоренням. Виконано аналіз рівня бокових пелюсток та зроблено оцінки характерної ширини функції невизначеності за координатами частота та швидкість її змінення. Отримано оцінки виграшу в співвідношенні сигнал/шум, що забезпечує даний алгоритм в порівнянні з використанням стандартного перетворення Фур’є для виявлення ЛЧМ-сигналів на фоні “білого” шуму. Показано, що вже при порівняно невеликій (<20) кількості каналів обробки (елементарних фільтрів за швидкістю змінення частоти) виграш у співвідношенні сигнал/шум перевищує 10 дБ. Запропоновано структурну схему реалізації розглянутого алгоритму, що грунтується на використанні багатоканального зваженого перетворення Фур’є. Розроблено рекомендації щодо вибору параметрів алгоритму виявлення.; Purpose: Efficiency analysis of an optimal algorithm of chirp signal processing based on the chirplet transform as applied to detection of radar targets in uniformly accelerated motion. Design/methodology/approach: Standard methods of the optimal filtration theory are used to investigate the ambiguity function of chirp signals. Findings: An analytical expression has been derived for the ambiguity function of chirp signals that is analyzed with respect to detection of radar targets moving at a constant acceleration. Sidelobe level and characteristic width of the ambiguity function with respect to the coordinates frequency and rate of its change have been estimated. The gain in the signal-to-noise ratio has been assessed that is provided by the algorithm under consideration as compared with application of the standard Fourier transform to detection of chirp signals against a “white” noise background. It is shown that already with a comparatively small (<20) number of processing channels (elementary filters with respect to the frequency change rate) the gain in the signal-tonoise ratio exceeds 10 dB. A block diagram of implementation of the algorithm under consideration is suggested on the basis of a multichannel weighted Fourier transform. Recommendations as for selection of the detection algorithm parameters have been developed.

Влияние ветра на характеристики рассеяния радиоволн при двухпозиционном радиоакустическом зондировании

2017-07-16T00:03:16Z

Влияние ветра на характеристики рассеяния радиоволн при двухпозиционном радиоакустическом зондировании Брюховецкий, А.С.; Вичкань, А.В. Предмет и цель работы: Теоретически исследуется рассеяние радиоволн звуковым импульсом в атмосфере при наличии ветра. Методы и методология: Анализируется асимптотика рассеянного поля в приближении дифракции Френеля с использованием гауссовых диаграмм направленности излучающих систем. Результаты: Показано, что для малых углов обратного рассеяния поле локализовано в ограниченной области, которая перемещается под воздействием поперечной скорости ветра.; Предмет і мета роботи: Теоретично досліджується розсіяння радіохвиль звуковим імпульсом в атмосфері за наявності вітру. Методи та методологія: Аналізується асимптотика розсіяного поля в наближенні дифракції Френеля з використанням гаусових діаграм спрямованості випромінюючих систем. Результати: Показано, що для малих кутів зворотнього розсіяння поле локалізоване в обмеженій області, що переміщується під впливом поперечної швидкості вітру.; Purpose: Radio wave scattering by a sound pulse in the atmosphere when wind is present is investigated theoretically. Design/methodology/approach: The asymptotic of the scattered field in the Fresnel diffraction approximation is analyzed with Gaussian directional patterns of radiating systems. Findings: It is shown that for small angles of backscattering the field is concentrated in a bounded area moving under the exposure of transverse wind velocity. Conclusions: Explanation of the focusing effects dependence on wind velocity is suggested.

Глобальная статистика болидов в атмосфере Земли

2017-07-16T00:03:14Z

Глобальная статистика болидов в атмосфере Земли Черногор, Л.Ф.; Шевелев, Н.Б. Предмет и цель работы: Получение и анализ распределений числа падений метеороидов (миниастероидов) по их энергиям свечения, скорости, высоте области максимального свечения и географическому месту расположения. Методы и методология: С использованием спутниковой базы данных о свечении тормозившихся в атмосфере Земли 693 миниастероидов получены основные статистические характеристики их параметров. Результаты: Подтверждено, что число падений миниастероидов быстро убывает при увеличении их энергии свечения. Средняя скорость космических тел была около 17.9 км/с. Высота максимального свечения чаще всего составляла 28÷40 км. Закон распределения числа вторгающихся в атмосферу Земли космических тел по долготе и широте (после исключения широтной зависимости), обусловленный геометрией, близок к равномерному.; Предмет і мета роботи: Отримання та аналіз розподілів числа падінь метеороїдів (мініастероїдів) за їх енергіями світіння, швидкістю, висотою області максимального світіння та географічним місцем розташування. Методи і методологія: З використанням супутникової бази даних про світіння 693 мініастероїдів, що гальмувалися атмосферою Землі, отримано основні статистичні характеристики їхніх параметрів. Результати: Підтверджено, що число падінь мініастероїдів швидко спадає зі збільшенням їх енергії світіння. Середня швидкість космічних тіл була близькою до 17.9 км/с. Висота максимального світіння найчастіше складала 30÷40 км. Закон розподілу числа космічних тіл, що вторгаються до атмосфери Землі, за довготою та широтою (після виключення широтної залежності), обумовлений геометрією, є близьким до рівномірного.; Purpose: Evaluation and analysis of distribution of the number of meteoroid (mini asteroid) falls as a function of glow energy, velocity, the region of maximum glow altitude, and geographic coordinates. Design/methodology/approach: The satellite database on the glow of 693 mini asteroids, which were decelerated in the terrestrial atmosphere, has been used for evaluating basic meteoroid statistics. Findings: A rapid decrease in the number of asteroids with increasing of their glow energy is confirmed. The average speed of the celestial bodies is equal to about 17.9 km/s. The altitude of maximum glow most often equals to 30–40 km. The distribution law for a number of meteoroids entering the terrestrial atmosphere in longitude and latitude (after excluding the component in latitudinal dependence due to the geometry) is approximately uniform.

Атмосферно-сейсмический эффект Челябинского метеороида

2017-07-16T00:03:13Z

Атмосферно-сейсмический эффект Челябинского метеороида Черногор, Л.Ф. Предмет и цель работы: Исследованы параметры ударно-волнового источника в атмосфере и вызванных им сейсмических колебаний. Методы и методология: Проведено моделирование атмосферных и сейсмических процессов, вызванных пролетом и взрывом Челябинского метеороида 15 февраля 2013 г. Результаты моделирования сравнены с результатами наблюдений, выполненных на ряде сейсмических станций. Результаты: Показано, что продолжительность ударно-волнового воздействия была близка к 97 с, время запаздывания ударной волны в местах разрушений по отношению к моменту ее генерации на высотах 23÷53 км составляло 77÷295 с при удалениях 23÷84 км. Установлено, что длина области разрушений под действием ударной волны при избыточном давлении не менее 0.7 кПа составила 125÷130 км, а ее ширина на разных участках траектории метеороида – 16÷60 км. Найдена регрессия для зависимости длительности сейсмического сигнала от пройденного сейсмической волной расстояния. По результатам расчетов и наблюдений характерное время воздействия сейсмического источника составляло около 40 с. Для сейсмических колебаний с периодом 20÷50 с установлена зависимость групповой скорости от периода. По оценкам, глубина затухания сейсмических волн с частотами 0.25÷3.0 Гц была около 10÷20 Мм, а скорость движения земной коры – 5.7÷7.0 мкм/с.; Предмет і мета роботи: Досліджено параметри ударно- хвильового джерела в атмосфері та викликаних ним сейсмічних коливань. Методи та методологія: Виконано моделювання атмосферних та сейсмічних процесів, викликаних прольотом та вибухом Челябінського метеороїду 15 лютого 2013 р. Результати моделювання порівняно з результатами спостережень, виконаних низкою сейсмічних станцій. Результати: Показано, що тривалість ударно-хвильового впливу була близькою до 97 с, час запізнення ударної хвилі в місцях руйнувань відносно моменту її генерації на висотах 23÷53 км складав 77÷295 с на віддаленнях 23÷84 км. Встановлено, що довжина зони руйнувань під дією ударної хвилі за надмірного тиску не менш ніж 0.7 кПа склала 125÷130 км, а її ширина на різних ділянках траєкторії метеороїду – 16÷60 км. Знайдено регресію для залежності тривалості сейсмічного сигналу від пройденої сейсмічною хвилею відстані. За результатами розрахунків та спостережень характерний час впливу сейсмічного джерела склав близько 40 с. Для сейсмічних коливань з періодом 20÷50 с встановлено залежність групової швидкості від періоду. За оцінками, глибина згасання сейсмічних хвиль з частотами 0.25÷3.0 Гц була близькою до 10÷20 Мм, а швидкість руху земної кори – 5.7÷7.0 мкм/с.; Purpose: The parameters of the shock-wave source in the atmosphere and seismic oscillations that this source caused are investigated Design/methodology/approach: The atmospheric and seismic processes caused by the passage and explosion of Chelyabinsk meteoroid on February 15, 2013 have been modelled. The model results are compared with the observation results obtained at several seismic stations. Findings: The shock-wave impact duration is shown to be equal to approximately 97 s, and the time delays of the shockwave at the sites of destruction relative to its generation time at altitudes of 23 - 53 km are shown to be equal to 77 - 295 s in the distance range interval of 23  84 km. The length of the area destructed by the shock with the access pressure of no less than 0.7 kPa is determined to be equal to 125 - 130 km, and its width to 16 - 60 km at various parts of the meteoroid path. The regression relation between the duration of the seismic signal and the length of the seismic wave path has been determined. The characteristic scale time of seismic source impact is equal to approximately 40 s. In the 20 - 50 -s period range of seismic oscillations, the dependence of the group speed on period is established. The attenuation depth of seismic waves is estimated to be approximately 10 - 20 Mm in the frequency range of 0.25 - 3.0 Hz, and the Earth’s crust speed to 5.7 - 7.0 μm/s.