от брегговских линий( параметр Е) описывает с учетом масштабирующей поправки скалярный спектр морского волнения, из которого выделяются параметры доминирующей длины морской волны и оценка ее средней высоты( параметр F). При наличии зыби в скалярном спектре морского волнения возможно не только определение ее длины волны, но и направление ее прихода. Для получения обобщенной оценки средней высоты морских волн( балльности волнения) используется соотношение площадей, заключенных под огибающими спектра первого и второго порядков( параметр D / С).
Как показали экспериментальные исследования, высокодостоверная гидрофизическая и метеорологическая информация получается из рассеянного морем сигнала посредством усреднения результатов нескольких зондирований. Это обусловлено как погрешностями, вносимыми трассой распространения, так и пространственно-временной неоднородностью случайного поля морского волнения. Для получения( 15 … 20 %-х) доверительных интервалов при контроле и измерении перечисленных выше параметров окружающей среды необходимо, как показывают выполненные теоретические расчеты [ 2 ], порядка 9 – 15 независимых зондирований морской поверхности.
Вследствие резонансного характера отражения, интегральный уровень сигналов от морской поверхности, поступающих на вход загоризонтной РЛС, определяется удельным сечением рассеяния, эквивалентным интенсивности отражения от поверхности моря единичных размеров, и общей площади, с которой аддитивно суммируются эти отражения( для РЛС это площадь элемента разрешения).
Специфический характер спектра отраженного морем сигнала, в котором всегда присутствуют брегговские линии, позволяет достаточно надежно фиксировать границы типа « земля-море » и « лед-море ». Это позволяет обнаруживать с помощью КВ РЛС свободные от льда участки моря, определять границы ледовых полей, обнаруживать и сопровождать отдельные льдины и айсберги на больших дистанциях.
Учитывая, что лед является более стабильной отражающей поверхностью, чем море, измерение скорости дрейфа ледовых полей, отдельных льдин и айсбергов возможно с точностью до единиц см / сек и менее. Экспериментальные измерения показали, что тонкий лед имеет примерно ту же отражательную способность, что и морская вода, а торосистый и толстый лед, а также айсберги, – примерно на 10 … 13 дБ выше, что обеспечивает надежное их выделение на фоне моря [ 3 ].
0
20
40
60
B
C
Отражения первого порядка
Рис. 1. Характерный доплеровский спектр отражений от взволнованной морской поверхности для коротковолнового диапазона радиоволн амплитудный спектр [ дБ ]
130 120 110 100 90 80 70 60
100
-1
200
Отражения второго порядка
Рис. 2. Спектр отражений от морской поверхности
0
300 400 500 600 700 номер доплеровского канала
D
Следует отметить, что КВ РЛС могут также иметь двойное назначение: помимо сбора гидрофизической и метеорологической информации они могут использоваться для управления движением надводных и воздушных объектов.
Загоризонтные РЛС поверхностной волны используют способность КВ-радиоволн распространяться на расстояние 300 – 400 км за счет дифракции вдоль электропроводной поверхности морской воды. При этом, хотя погонные энергетические потери при распространении за горизонт значительно выше, чем у традиционных « надгоризонтных » РЛС, вполне реально удается обнаруживать морские суда на дальностях, в 6 – 10 раз превышающих расстояние до радиогоризонта.
Эффективная отражающая поверхность моря первого порядка на больших расстояниях может превышать эффективную отражающую поверхность кораблей. К счастью, эти помехи охватывают очень небольшую часть доплеровского спектра, и найден эффективный способ их устранения, основанный на различиях в величине смещения спектральных максимумов помехи и полезного сигнала при перестройке на другую рабочую частоту [ 4 ].
C
G
F
D
1 F( отн)
800
A
10 дБ
900
E
1000
62 Морские информационно-управляющие системы, 2018 / No. 1( 13)