Введение к работе
Актуальность темы определяется необходимостью совершен- ' ствования радиолокационного метода изучения притока метеорного. вещества на Землю, оценка которого позволяет уточнить модель распределения и эволюции пылевых частиц.в Солнечной системе.
Б области фундаментальных исследований эта модель позволяет более полно представать развитие Солнечной системы в целом. Б частности, представляет интерес изучение влияния притока мекпланетной материи на развитие ионного и химического состава ионосферы и литосферы Земли. Кроме того, необходимо выяснить природу нестыковки экспериментальных данных, полученных наземными и спутниковыми средствами наблюдения для диапазонов масс метеорных тел №&10 г и М ^ 10'г соответствен-но. Диапазон мае:. Юг $М 10 г оказался менее изученным и в нем наблюдаегся нехарактерный излом в распределении частиц, по массам.
В области технических приложений отмеченная модель необходима для выбора орбит космических летателышх аппаратов (КЛА), долговременных орбитальных комплексов и сооружений в открытом космосе с точки зрения метеорной безопасности. Большое практическое значение имеют системы метеорной связи и сличэнчя скал хранителей эталонов времени, для которых на основе этой модели вырабатываются рекомендаций по прогнозированию метеорного прохождения радиоволн на выбранных трассах и оптимальному размещению автономных станций, собирающих и пзредеющих по метеорному радиоканалу метеорологическую-, экологическую, сейсмическую и другую информацию»
Проблема изучения притока метеорного воцества на'Земли являлась составной частью координационного плана научнл-
исследовательских работ, в которой на 1986-1990 годы и на период до 2000 года была поставлена задача комплексного исследования строения и эволюции земной коры, Мирового океана и атмосферы, а такхе космического пространства. В рамках этого плана предусматривалось выполнение международного проекта ГЖШШ, госбюджетной НИР 1.8Л.2.3 (1.8.1.2.10) "Модель распределения метеорного вещества вблизи орбиты Земли" (ГР № 0I8700II689) и хоздоговорной НИР 87-30.
Цель работы - совершенствование радиометода, как наиболее чувствительного, всепогодного и статистически обеспеченного из наземных средств сбора информации о метеорных явлениях в атмосфере Земли в плане приближения его чувствительности к датчи-ковыы системам КЛА для обеспечения регистрации частиц с массами М < 10 г , получения оценок притока метеорного вещества на Землю в недостаточно изученном диапазоне масс 10г&М&10 г проверки и уточнения полученных ранее Експериментальних данных.
Таким образом, важной научной задачей является повышение, элективной чувствительности метеорной РЛО путем синтеза алгоритмов совместного обнаружения и оценивания слабых радиометеор-ных отражений, замаскированных шумами и нешумовыии помехами при малом соотношении сигнал/шум (Ос^ ) и априори неизвестной огибающей пакетов отраженных радиоимпульсов в условиях жестких ограничений на увеличение излучаемой мощности и длины волны зондирующих' сигналов, КВД приеыно-передающих антенн.
Научная новизна состоит в следующем:
I. Синтезирован алгоритм обработки пакетов радиометеорных отражений с учетом особенностей метеорного следа, как радиолокационной цели, на основе которого предложен энергетический подход к задаче совместного обнаружения и оценивания амплитудных значэний полезных сигналов с неизвестной комплексной оги-
баадей, замаскированных как стационарными, так и нестационарными шумами, нешумовыш помехами. Предложены алгоритмы оценивания распределения энергии полезных сигналов на интервале наблюдения и пространственно-временной селекции пакетов радиоотраже-ний.
-
Впервые разработана и реализована программно математическая модель синтезированного устройства обработки принимаемых колебаний, включающая все этапы их прохождения в высокочастотных и низкочастотных трактах радиоприемного устройства, логического анализа и принятия решения. Исследованы качественные показатели синтезированного обнаружителя и их зависимость от различных факторов с использованием четырехфак торного плана имитационного эксперимента, предложены структурная и функциональная схемы устройства обработки.
-
Рассмотрены различные варианты усложнения предложенных алгоритмов обработки, позволяющие производить обнаружение пакег тов полезных сигналов в шумах при мешающем воздействии интенсивной квазисгациоіярной помехи.
Практическая ценность работы
Разработанный алгоритм обнаружения и оценивания амплитудных значзішй слабоэнергетичных пакетов радиометеорннх отражений з шумах позголяет в реальном масштабе Бремени проводить исследования интегральной численности частиц о массами гл&лО ,-и распределение метеорных тел по массам в диапазоне
Юг &М & Юг с использованием устройства'оценива-
ния, адаптивного к текущему соотношению сигнал/шуи.
ійз,да!няя математическая модель процедур обработки позволила иссл(3;юяатг> предложенные алгоритмы для различных' типов а com но ми кий полег* них сигналов, кум оз и нешумовых помех, с учетом влияния разнообразных сопутствующих факторов..
Предложенный в самом общем виде энергетический подход к обработке замаскированных шумами и нешумовыми помехами входных колебаний с априорно неизвестной огибающей позволяет применить разработанные алгоритмы для решения задач обнаружения и оценивания в шумах полезных сигналов разнообразной природы, распространяющихся в различных физических средах.
Приведенные в работе таблицы и графіки могут быть использованы в качестве справочного материала.-
На защиту выносятся следующие основные положения:
-
Энергетический подход к задачам обнаружения и оценивания сигналов с априорно неизвестной огибающей, замаскированных негауссовскими, нестационарными шумами и интенсивными квази-стациоиарньши нешуыовымн помехами.
-
Синтезированный алгоритм совместного обнаружения и оценивания слабоэнергехичных пакетов радиоыетеорных отражений, замаскированных гауссовшш' шумом, оптимальный в смысле максимума отношения правдоподобия.
-
Алгоритм оценивания распределения нешумовой энергии на интервале наблюдения, минимизирующий относительную погрешность и позволяющий строить устройство оценивания амплитудных значений пакетов отраженных сигналов, адаптивное к текущему соотношению сигнал/шум .
-
Алгоритм временного разделения пакетов радиометеорных отражений от нескольких метеорных следов, дальности до которых отличаются на величину, меньшую разрешающей способности РЛС по дальности.
-
Результаты имитационного эксперимента с использованием разрабогпьных аягоритмов-обработки принимаемых колебаний.
Реализация результатов исследований Результаты работы и выработанные рекомендации попользованы в исследованиях Проблемной НИЛ радиотехники Харьковского института радиоэлекгроники при выполнении работ по темам: "Модель распределения метеорного вещества вблизи орбиты Земли" (Государственная регистрация J& 0I8700II689, г.Харьков, ХИРЭ, 1991г.); хоздоговорная НИР №91-48 "Канопус", институт.Астрофизики АН Таджикской ССР, г.Дуианбе; хоздоговорная НИР № 87-30, г.Харьков; госбюджетная НИР № 11131442 "Модель ^определения метеорного вещества в Солнечной системе с учетом гравитационных и негравитационных сил", г.Харьков, ХИРЭ, 1991г.
Апробация работы
Основные результаты и полонення диссертационной работы докладывались на Всесоюзной научно-технической конференции "Методы представления и обработки случайных сигналов и полей" (г.Туапсе, 1989 г.); на Всесоюзгой конференцій; "Методы исследования движений, физика и динамика малых тел Солнечной' системы" (г.Душанбе, 1969г.); на П Всесоюзной научно-технической конференции "Методы представления и обработки случайных сигналов и полей" (г.Туапсе, 1991г.); на Украинской республиканской школе-семинаре "Вероятностные модели и обработка случайных сигналов и полей" (г.Черкассн, 1991г.),* на научно-технических конференциях Харьковского института радиоэлектроники (1988г., 1989г., 1990г., 1991г.).
Публикации
IIо теме диссертации опубликовано 10 работ, из которых 5 стчтей, ч тезиса докладов, I отчет по ШР
Структура и объем работы
