Исследование и разработка системы радиоакустического зондирования для измерения параметров ветровых потоков в атмосферном пограничном слое
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
едостаточное развитие методов анализа, обоснования и выбора зондирующих сигналов, а также исследования систем в целом чрезвычайно сузило диапазон возможностей, имеющихся в распоряжении разработчиков аппаратуры, и обусловило в конечном итоге небогатый набор известных структур систем, методик зондирования и небольшое число измеряемых метеопараметров.
Имеющееся положение обусловлено, видимо, тем, что ведущие позиции и научный авторитет в данном направлении (в вопросах зондирования атмосферы) принадлежит физикам-метеорологам и особенно радиофизикам, занимающимся вопросами распространения и рассеяния волн в атмосфере, среди которых такие известные имена как Обухов А. М., Татарский В. И., Каллистратова М. А., Кон А. И., Peters G. и др. Подавляющее большинство известных установок радиоакустического зондирования созданы под идейным руководством специалистов данного направления. Вопросы, связанные с проектированием аппаратуры, при этом решались в основном путем заимствования известных решений из радиолокации с учетом имеющихся особенностей радиоакустического зондирования.
Доминирующая точка зрения на РАС заложена еще основателями метода, которые предложили его сразу как практический и сформировали соответствующее к нему отношение. Первые неудачи, приведшие к замораживанию метода на десять лет, и последующие сложности в его освоении заставили более тщательно анализировать радиофизическую сторону метода: распространение акустической и электромагнитной волн в атмосфере и взаимодействие их между собой.
Однако отношение к аппаратуре осталось прежним на многие годы, потребительским. Считается, что РАС - инструмент для измерений, область, на которую практически полностью переносятся представления классической радиолокации, железо, которым должны заниматься инженеры. Об этом свидетельствует и анализ литературных источников: менее 10 % всех публикаций в данной области посвящено аппаратурным вопросам. Причем в них, как правило, приводится только констатирующее описание существующих или вновь созданных станций, которые в значительной степени повторяют друг друга.
Отдельно в этом ряду стоят работы ученых ХНУРЭ [2], в которых системы РАЗ выступают как объект исследования. Учеными университета созданы основы построения доплеровских систем данного класса, предложены и исследованы различные схемы обработки сигналов, другие радиоустройства, а разработка и метрологическая аттестация методов измерения параметров атмосферы производится в этих работах с учетом не только геофизических, но и аппаратурных погрешностей.
В других коллективах, специализирующихся по вопросам зондирования атмосферы, инженеры, непосредственно занимающиеся разработкой и эксплуатацией аппаратуры, ограничены выполнением, как правило, только технических функций. Достаточная самостоятельность им предоставляется лишь в схемотехнических вопросах. Идейное руководство процессом проектирования и решающее слово при выборе принципов построения и структуры системы здесь принадлежат специалистам, занимающим ведущие (административные и научные) позиции в данных коллективах, профиль этих специалистов, как правило, не является системным, т. е. не связан непосредственно с проектированием и разработкой радиоаппаратуры. Прежде всего, видимо, такое зависимое положение не позволило инженерам этих коллективов перевести часто встречающиеся в процессе проектирования и эксплуатации трудности и задачи практического характера на уровень задач научных.
С другой стороны, в силу естественного разделения научного труда радиофизики и геофизики также не готовы к выполнению подобных исследований, поскольку не обладают достаточными знаниями и кругозором в области радиосистем. Только этим обстоятельством можно объяснить, например, тот факт, что специалисты радиофизического направления, проанализировав первыми рассеяние звука и радиоволн на турбулентных неоднородностях среды, а также радиоволн на звуке, не увидели возможностей практической реализации теоретически изученных явлений в соответствующих локаторах, предназначенных для исследования атмосферы.
Таким образом, приходим к выводу, что имеющаяся теория радиоакустического зондирования не содержит в себе эффективных теоретических методов исследования расдаров, а теория оптимизации систем РАЗ существует настолько, насколько справедливы известные радиолокационные воззрения по отношению к этим системам.
Используемый экспериментально- эвристический подход в значительной степени предопределил достигнутые к настоящему времени успехи в развитии метода и систем РАЗ, однако он же и замедлил последующее развитие направления, поскольку далеко не все вопросы системного, технического характера в данной области можно эффективно решить таким путем в силу специфики РАЗ. Либо применяемые решения могут оказаться очень далекими от оптимальных.
1.7 Особенности метода РАЗ
Специфические особенности систем радиоакустического зондирования атмосферы обусловлены прежде всего особенностями использования в качестве радиолокационной цели такого необычного объекта как акустический волновой пакет. Для радиоволн данная цель является частично прозрачным частотно-зависимым объектом, имеющим когерентный характер распределения неоднородностей показателя преломления в продольном и поперечном направлениях, зависимости от продольной и поперечной координат могут быть ада