Preview

Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника

Расширенный поиск

Метод дистанционной идентификации состояния снежно-ледяного покрова по отношениям коэффициентов отражения Френеля

https://doi.org/10.32603/1993-8985-2020-23-5-46-56

Полный текст:

Аннотация

Введение. В настоящее время разработка систем безопасной посадки вертолетов как наиболее сложного и опасного этапа полета является одной из приоритетных задач, решением которой занимается значительное число фирм в нашей стране и за рубежом. Посадка на неподготовленные (необорудованные) площадки со снежно-ледяным покровом может быть вызвана необходимостью доставки подразделений, грузов и боеприпасов в боевых условиях, поисково-спасательными операциями, эвакуацией пострадавших и т. д. Ключевым фактором в принятии решения на посадку является информация о высоте снежного и глубине ледяного покрова. В данной статье предложена дистанционная идентификация состояния снежно-ледяного покрова, исключающая необходимость присутствия человека из числа экипажа или спасателей на посадочной площадке.

Цель работы. Разработка метода дистанционной идентификации состояния снежно-ледяного покрова, используемого в определении возможности выполнения безопасной посадки воздушного судна вертолетного типа на водоем со снежно-ледяным покровом.

Материалы и методы. Численное моделирование в среде MatLab поляризационного отношения коэффициентов отражения Френеля эхосигналов с вертикальной и горизонтальной поляризацией в интервале от 25 до 45°.

Результаты. Интервалы поляризационных отношений соответствуют интервалам плотностей слоев снежно-ледяного покрова для фиксированных углов. Так, например, при θ = 34° для сухого снега ρds = 100…500 кг/м3 (ε'ds = 1.162…1.984) – Prm= 5.6915...3.3266; сухого фирна ρdf = 500…700 кг/м3 (ε'df = 1.984…2.51) – Prm= 3.3266...2.8311; сухого льда ρdi = 700…913 кг/м3 (ε'di = 2.51…3.179) – Prm= 2.8311...2.4753. Решение обратной задачи реконструкции слоев осуществляется посредством косвенного определения комплексной относительной диэлектрической проницаемости каждого последующего нижележащего слоя с разрешением по действительной части 10-2. Устанавливается тождественность полученных характеристик слоев снежно-ледяного покрова с расчетными (образцовыми) значениями.

Заключение. Дистанционная идентификация составляющих элементов структуры снежно-ледяного покрова позволяет автоматизировать процесс оценки возможности выполнения посадки, тем самым снизив время принятия решения и повысив уровень безопасности. В отличие от известных методов идентификации приповерхностного слоя осуществляется идентификация слоев многослойной среды.

Об авторе

В. Г. Машков
Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия им. проф. Н. Е. Жуковского и Ю. А. Гагарина"
Россия
Машков Виктор Георгиевич – инженер по специальности "Радиоэлектронные системы" (2001, Тамбов-ский военный авиационный инженерный институт), кандидат технических наук (2008, Тамбовское высшее военное авиационное инженерное училище радиоэлектроники (военный институт)), доцент (2017), докторант кафедры "Эксплуатации радиотехнических средств (обеспечения полетов)", ул. Старых Большевиков, д. 54А, г. Воронеж, 394064, Россия


Список литературы

1. Машков В. Г., Малышев В. А. Модель управления посадкой воздушного судна вертолетного типа на неподготовленную заснеженную площадку // Моделирование, оптимизация и информационные технологии. 2019. № 4 (27). С. 1–10. doi: 10.26102/2310-6018/2019.27.4.037

2. Пат. RU 2707275 G01S 13/94 (2006.01). Способ выбора площадки для посадки воздушного судна вертолетного типа / В. Г. Машков, В. А. Малышев; опубл. 26.11.2019. Бюл. № 33.

3. Малышев В. А., Машков В. Г. Скорость распространения электромагнитной волны в снежно-ледяной подстилающей поверхности // Радиотехника. 2020. № 3 (5). С. 40–54. doi: 10.18127/j00338486-202003(05)-05

4. О возможности определения диэлектрической проницаемости верхних слоев подстилающих сред по измеренным коэффициентам отражения при наклонном зондировании плоскими волнами вертикальной и горизонтальной поляризации в СВЧ диапазоне / А. С. Шостак, В. В. Загоскин, С. П. Лукьянов, А. С. Карауш // Журн. радиоэлектроники. 1999. № 11. URL: http://jre.cplire.ru/mac/nov99/4/abstract.html (дата обращения 07.12.2017).

5. Пат. RU 2613810 G01R 27/00 (2006.01). Способ измерения относительной комплексной диэлектрической проницаемости материала с потерями в СВЧ диапазоне / Г. Г. Валеев; опубл. 21.03.2017. Бюл. № 9.

6. Пат. RU 2623668 G01R G01N (2006.01). Способ дистанционного определения относительной диэлектрической проницаемости среды под границей атмосфера-океан / А. С. Запевалов; опубл. 28.06.2017. Бюл. № 19.

7. Пинчук А. Н. Влияние поляризации зондирующего радиосигнала на эффективность выделения отклика надводной цели // Наука и образование. 2015. Т. 15, № 3. С. 140–152. doi: 10.7463/0315.0760670.

8. Гринев А. Ю., Темченко В. С., Багно Д. В. Радары подповерхностного зондирования. Мониторинг и диагностика сред и объектов. М.: Радиотехника, 2013. 392 c.

9. Скорость распространения радиоволн в сухом и влажном снежном покрове / В. М. Котляков, Ю. Я. Мачерет, А. В. Сосновский, А. Ф. Глазовский // Лед и снег. 2017. Т. 57, № 1. С. 45–56. doi:10.15356/2076-6734-2017-1-45-56

10. Sudarsan Krishnan B. E. Modeling and simulation analysis of an FMCW radar for measuring snow thickness / Electronics and communication engineering. University of Madras, 2000. 84 p.

11. Мачерет Ю. Я. Оценка содержания воды в ледниках по гиперболическим отражениям // Материалы гляциологических исследований. 2000. № 89. С. 3–10.

12. Глазовский А. Ф., Мачерет Ю. Я. Вода в ледниках. Методы и результаты геофизических и дистанционных исследований. М.: ГЕОС, 2014. 528 с.

13. Macheret Yu. Ya., Glazovsky A. F. Estimation of absolute water content in Spitsbergen glaciers // Polar Research. 2000. Vol. 19, № 2. P. 205–216. doi: 10.3402/polar.v19i2.6546

14. Купряшкин И. Ф., Лихачев В. П., Рязанцев Л. Б. Малогабаритные многофункциональные РЛС с непрерывным частотно-модулированным излучением. М.: Радиотехника, 2020. 288 с. doi: 10.18127/В9785931081915

15. Пат. RU 2262718 G01S13/95 (2006.01). Способ измерения толщины снежного покрова / Е. Л. Шошин, А. М. Суханюк, И. И. Плюснин; опубл. 20.10.2005. Бюл. № 29.


Для цитирования:


Машков В.Г. Метод дистанционной идентификации состояния снежно-ледяного покрова по отношениям коэффициентов отражения Френеля. Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника. 2020;23(5):46-56. https://doi.org/10.32603/1993-8985-2020-23-5-46-56

For citation:


Mashkov V.G. Method for Remote State Identification Snow-Ice Cover by the Ratio of Fresnel Reflection Coefficients. Journal of the Russian Universities. Radioelectronics. 2020;23(5):46-56. (In Russ.) https://doi.org/10.32603/1993-8985-2020-23-5-46-56

Просмотров: 408


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1993-8985 (Print)
ISSN 2658-4794 (Online)