Preview

Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника

Расширенный поиск

Метод оценки состояния снежно-ледяного покрова по углу Брюстера

https://doi.org/10.32603/1993-8985-2021-24-1-34-47

Полный текст:

Аннотация

Введение. Наиболее сложным и опасным этапом полета вертолета является посадка. Разработка системы обеспечения ее безопасности – в настоящий момент одна 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.

Цель работы. Разработка метода дистанционной идентификации состояния снежно-ледяного покрова по результатам наклонного зондирования подстилающей поверхности радиосигналом с вертикальной поляризацией.

Материалы и методы. Численное моделирование в среде MatLab коэффициентов отражения Френеля эхо-сигналов с вертикальной поляризацией в интервале зондирования от 40 до 90° в рабочем диапазоне частот при решении прямой и обратной задач реконструкции параметров слоев снежно-ледяного покрова.

Результаты. Получены интервалы значений угла Брюстера, при котором значение коэффициента отражения Френеля от границ раздела слоев снежно-ледяного покрова минимально. Так, для сухого снега – 47…55°, сухого фирна – 55…58° и сухого льда – 58…61°. Методическая погрешность определения диэлектрической проницаемости слоев по углам Брюстера составляет не более 3 %. Разрешающая способность по глубине при использовании сверхширокополосного ЛЧМ-сигнала с частотой от 2 до 8 ГГц составляет около 4 см.

Заключение. Значение погрешности оценки измеренных значений относительной диэлектрической проницаемости и глубин k слоев при возрастании значений СКО уровня шума от 3.8 до 4.8 с шагом 0.1 по 100 реализациям каждого с вероятностью 0.95 не превышает 10 %. Это свидетельствует о правомерности использования данного метода, реализация которого позволяет автоматизировать процесс оценки возможности выполнения посадки, тем самым снизив время принятия решения и повысив уровень безопасности.

Об авторах

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 – к. т. н. (2008) Тамбовского высшего военного авиационного инженерного училища радиоэлектроники (военного института), доцент (2017) Военного учебно-научного центра, докторант кафедры "Эксплуатации радиотехнических средств (обеспечения полетов)"

ул. Старых Большевиков, д. 54 А, Воронеж, 394064



В. А. Малышев
Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия им. проф. Н. Е. Жуковского и Ю. А. Гагарина"
Россия

Малышев Владимир Александрович – д. т. н. (2008) Тамбовского высшего военного авиационного инженерного училища радиоэлектроники (военного института), профессор (2017) Военного учебно-научного центра, профессор кафедры "Общевоенных дисциплин"

ул. Старых Большевиков, д. 54 А, Воронеж, 394064



П. А. Федюнин
Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия им. проф. Н. Е. Жуковского и Ю. А. Гагарина"
Россия

Федюнин Павел Александрович – д. т. н. (2007) Тамбовского высшего военного авиационного инженерного училища радиоэлектроники (военного института), профессор (2010) Военного авиационного инженерного университета (Воронеж), почетный работник высшего профессионального образования Российской Федерации (2015), начальник кафедры "Управления воинскими частями связи и радиотехнического обеспечения авиации

ул. Старых Большевиков, д. 54 А, Воронеж, 394064



Список литературы

1. Пат. RU 2707275 G01S 13/94. Способ выбора площадки для посадки воздушного судна вертолетного типа / В. Г. Машков, В. А. Малышев. Опубл. 26.11.2019.

2. Пат. RU 2737761 G01S 13/94. Способ оценки возможности посадки воздушного судна вертолетного типа на водоем со снежно-ледяным покровом / В. Г. Машков, В. А. Малышев, Р. А. Прохорский. Опубл. 02.12.2020.

3. Финкельштейн М. И., Лазарев Э. И., Чижов А. Н. Радиолокационные аэроледомерные съемки рек, озер, водохранилищ. Л.: Гидрометеоиздат, 1984. 112 с.

4. Канарейкин Д. Б., Павлов Н. Ф., Потехин В. А. Поляризация радиолокационных сигналов / под ред. В. Е. Дулевича. М.: Сов. радио, 1966. 440 с.

5. Машков В. Г., Малышев В. А. Модель управления посадкой воздушного судна вертолетного типа на неподготовленную заснеженную площадку // Моделирование, оптимизация и информационные технологии. 2019. Т. 7, № 4 (27). С. 1–10. doi: 10.26102/2310-6018/2019.27.4.037

6. Малышев В. А., Машков В. Г. Скорость распространения электромагнитной волны в снежно-ледяной подстилающей поверхности // Радиотехника. 2020. Т. 84, № 3 (5). С. 40–54. doi: 10.18127/j00338486-202003(05)-05

7. Машков В. Г., Малышев В. А. Модель управления посадкой воздушного судна вертолетного типа на водоем со снежно-ледяным покровом // Моделирование, оптимизация и информационные технологии. 2020. Т. 8, № 3 (30). С. 1–9. doi: 10.26102/2310-6018/2020.30.3.017

8. 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.

9. 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)

10. 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.

11. 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.

12. 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

13. 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.

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

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

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

18. Macheret Yu. Ya., Glazovsky A. F. Estimation of absolute water content in Spitsbergen glaciers from radar sounding data // Polar Research. 2000. Vol. 19, iss. 2. P. 205–216. doi: 10.3402/polar.v19i2.6546

19. Мачерет Ю. Я. Радиозондирование ледников / РАН, Ин-т географии. М.: Науч. мир, 2006. 389 с.


Для цитирования:


Машков В.Г., Малышев В.А., Федюнин П.А. Метод оценки состояния снежно-ледяного покрова по углу Брюстера. Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника. 2021;24(1):34-47. https://doi.org/10.32603/1993-8985-2021-24-1-34-47

For citation:


Mashkov V.G., Malyshev V.A., Fedyunin P.A. A Method for Assessing the State of the Snow and Ice Cover by the Brewster Angle. Journal of the Russian Universities. Radioelectronics. 2021;24(1):34-47. (In Russ.) https://doi.org/10.32603/1993-8985-2021-24-1-34-47

Просмотров: 513


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


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