ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ

Кукуш Віталій Дмитрович

УДК 621.396.96.: 551.508

УДОСКОНАЛЕННЯ МЕТЕОРНОЇ РАДІОТЕХНІЧНОЇ СИСТЕМИ МОНІТОРИНГУ ДИНАМІЧНИХ ПАРАМЕТРІВ АТМОСФЕРИ ЗЕМЛІ ЗА СИГНАЛАМИ ТЕЛЕВІЗІЙНОГО МОВЛЕННЯ

05.12.17 – радіотехнічні та телевізійні системи

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Харків – 2012

Дисертацією є рукопис.

Роботу виконано в Харківському національному університеті радіоелектроніки Міністерства освіти і науки, молоді та спорту України.

Науковий керівник

кандидат технічних наук, доцент

Олейніков Анатолій Миколайович,

Харківський національний університет радіоелектроніки, професор кафедри

«Основи радіотехніки»

Офіційні опоненти:

доктор фізико-математичних наук, професор

Рогожкін Євген Васильович,

Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», професор кафедри «Радіоелектроніка»

кандидат технічних наук, доцент

Широков Ігор Борисович

Севастопольський національний технічний університет, доцент кафедри

«Радіотехніка та телекомунікації»

Захист відбудеться “25” квітня 2012 р. о 13 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.052.03 Харківського національного університету радіоелектроніки за адресою:

61166, м. Харків, просп. Леніна, 14, ауд. 13.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Харківського національного університету радіоелектроніки за адресою:

61166, м. Харків, просп. Леніна, 14

Автореферат розісланий “20” березня 2012 р.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради __________

Підп. до друку 13.03.12 Формат 60х84 1/16 Спосіб друку – ризографія

Умов. друк. арк. 1,2. Ціна договірна. Тираж 100 прим.

Зам. № 2-255.

 

ХНУРЕ, 61166, Харків, просп. Леніна, 14

 

Віддруковано в навчально-науковому

видавничо-поліграфічному центрі ХНУРЕ.

Україна, 61166, Харків, просп. Леніна, 14

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Метод радіолокації метеорних слідів (радіометеорний метод) є основним для одержання регулярної інформації про динамічні процеси в атмосфері Землі на висотах мезопаузи-нижньої термосфери (МНТ, 80...105 км). Ця інформація необхідна для створення глобальних моделей циркуляції атмосфери Землі, для спостереження за глобальними змінами клімату, для прогнозування умов поширення радіохвиль ВЧ діапазону і значень іоносферних затримок сигналів супутникових систем точного позиціонування GPS / ГЛОНАСС, для розрахунку траєкторій космічних апаратів, які повертаються на Землю.

З метою збільшення обсягів експериментальних даних про динамічні процеси на висотах МНТ за кордоном регулярно проводяться серії координованих вимірювань в рамках міжнародних науково-дослідних проектів, зокрема, під егідою NASA (Національне управління з аеронавтики і дослідження космічного простору США), DLR (Німецький центр авіації та космонавтики), CEDAR (Міжнародне співтовариство з дослідження енергетичної та динамічної взаємодії в атмосфері Землі). До цих досліджень залучають не тільки наземні засоби дистанційного зондування атмосфери, а й організовують спеціалізовані супутникові програми, наприклад, «TIMED» - програму NASA з дослідження енергетики та динаміки на висотах термосфери-іоносфери-мезосфери.

Висока вартість експлуатації сучасних метеорних РЛС є однією з причин, яка перешкоджає створенню мережі постійно діючих радіометеорних спостережувальних пунктів і обмежує час проведення неперервних радіометеорних вимірювань.

Одним із способів вирішення задачі зменшення витрат на радіометеорні дослідження є використання існуючих теле/​​радіопередавачів ефірного мовлення як джерел зондуючого сигналу.

Починаючи з 1994 р., в рамках міжнародного проекту «Global Meteor Scatter Network», діє мережа радіотехнічних систем врахування метеорної активності за сигналами ефірного теле/​​радіомовлення (СТМ та СРМ).

Однак радіометеорний моніторинг динамічних параметрів атмосфери Землі на висотах МНТ з використанням сигналів ефірного мовлення як зондуючих досі не проводився, бо це вимагало вирішення ряду наукових і практичних питань.

Тому актуальною є тема дисертаційної роботи, присвяченої удосконаленню радіометеорного методу моніторингу динамічних параметрів МНТ та розробці нового класу метеорних радіотехнічних систем, які використовують сигнали існуючої мережі передавачів ефірного телевізійного мовлення як зондуючі.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційні дослідження зв’язані з науково-дослідними роботами, які виконано у рамках традиційного наукового напрямку кафедри «Основи радіотехніки» Харківського національного університету радіоелектроніки (ХНУРЕ) - радіометеорних досліджень динамічних процесів в атмосфері Землі, розпочатому у 50-х роках ХХ століття під керівництвом проф. Кащеєва Б. Л., зокрема:

- НДР № 239 «Розробка принципів побудови вітчизняного комплексу інформаційно-вимірювальних систем для прогнозування і аналізу наслідків надзвичайних ситуацій» (№ДР 0109U001635), виконавець;

- НДР № 260 «Дослідження потенційних можливостей ефективного функціонування мережевих реконфігурованих інформаційно-вимірювальних систем екологічного моніторингу» (№ДР 0111U002903), виконавець;

- грант імені Леонарда Ейлера (Leonhard Euler) № 05/05899 Німецької служби академічних обмінів (DAAD), відповідальний виконавець;

- дослідницький грант для аспірантів та молодих вчених (Research grant for doctoral candidates and young academics and scientists) № A/09/96888 Німецької служби академічних обмінів (DAAD), відповідальний виконавець.

Об’єкт дослідження. Процес радіолокаційного вимірювання швидкості вітру на висотах мезопаузи-нижньої термосфери за дрейфом метеорних слідів.

Предмет дослідження. Радіолокаційний метод вимірювання швидкості вітру на висотах мезопаузи-нижньої термосфери за дрейфом метеорних слідів з використанням сигналів ефірного телевізійного мовлення як зондуючих.

Мета і завдання дослідження. Теоретичне та експериментальне обґрунтування можливості використання сигналів ефірного телевізійного мовлення як зондуючих для радіолокаційного вимірювання швидкості вітру на висотах мезопаузи-нижньої термосфери за дрейфом метеорних слідів.

Поставлена ​​мета досягається вирішенням наступних завдань:

1. Розробка й теоретичне обґрунтування удосконалень радіометеорного методу вимірювання швидкості вітру, що дозволяють використовувати сигнали ефірного телевізійного мовлення як зондуючі;

2. Розробка математичної моделі процесу радіометеорного вимірювання швидкості вітру з використанням сигналів ефірного телевізійного мовлення як зондуючих та визначення умов для мінімізації похибок такого вимірювання;

3. Адаптація удосконаленого радіометеорного методу вимірювання швидкості вітру до умов реальної мережі ефірного телевізійного мовлення, що складається з множини радіопередавальних пристроїв, які працюють у межах єдиного радіоканалу;

4. Створення нової метеорної радіотехнічної системи, що реалізує вимірювання швидкості вітру з використанням сигналів ефірного телевізійного мовлення як зондуючих;

5. Апробація на практиці удосконаленого радіометеорного методу вимірювання швидкості вітру, який використовує існуючі сигнали ефірного телевізійного мовлення як зондуючі.

Методи дослідження.

Дедукція: теоретичне обґрунтування можливості удосконалення радіометеорного методу вимірювання швидкості вітру на висотах МНТ з метою використання телевізійних сигналів як зондуючих на основі положень теорії багатопозиційної радіолокації з урахуванням специфіки радіометеорних явищ та особливостей побудови мережі ефірного теле/радіомовлення.

Моделювання: створення математичної моделі процесу радіометеорного вимірювання швидкості вітру з використанням сигналів ефірного телевізійного мовлення як зондуючих і визначення умов для мінімізації похибок таких вимірювань.

Експеримент: апробація на практиці і дослідження удосконаленого радіометеорного методу вимірювання швидкості вітру, який використовує сигнали ефірного телевізійного мовлення як зондуючі, обробка експериментальних даних методами цифрового спектрального аналізу, у тому числі методами періодограм, MUSIC, модифікованим коваріаційним методом.

Порівняння: кореляційний аналіз експериментальних радіометеорних даних, отриманих на створеній радіотехнічній системі з використанням сигналів ефірного телевізійного мовлення як зондуючих, з існуючими результатами моніторингу динамічних процесів на висотах МНТ сучасними засобами дистанційного зондування (з метеорною РЛС SKiYMET і супутником TIMED).

Наукова новизна одержаних результатів:

1. Розроблено нову математичну модель процесу радіометеорного моніторингу динамічних параметрів атмосфери Землі за сигналами телевізійного мовлення, яка базується на використанні відомого принципу оцінки швидкості цілі багатопозиційними РЛС з її підсвічуванням сигналами існуючої мережі передавачів ефірного мовлення.

2. Удосконалено радіометеорний метод моніторингу динамічних параметрів атмосфери Землі, що дозволяє створити новий клас радіотехнічних систем, які відрізняються від існуючих використанням сигналів ефірного телевізійного мовлення першого-третього радіоканалів (49,75...77,25 МГц) як зондуючих для вимірювання вектора швидкості вітру на висотах мезопаузи-нижньої термосфери (80...105 км).

3. Вперше з використанням сигналів ефірного телевізійного мовлення отримано нові дані про величину і напрямок вектора швидкості вітру на висотах мезопаузи-нижньої термосфери, які, на відміну від існуючих, отримані без додаткового випромінювання спеціалізованого зондуючого сигналу значної потужності.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6