Системы измерения дальности. Лазерное профилирование, страница 5

где с — скорость света, f— частота излучения,_____________— ширина полосы пропускания (обычно она равна _____________-), a D — диаметр антенны. Н, как и раньше,______________— это расстояние от антенны альтиметра до поверхности. Типичный лазерный радиолокационный альтиметр имеет lc _____ 1 м, a wc _____10 км. Таким образом, практически все зоны рассеивания когерентны. Следовательно, принимаемая антенной мощность не может быть такой, как показано на рис. 8.11, она будет с сильным шумом — отношение сигнал/шум будет порядка 1. Однако усреднение мощности многих импульсов дает форму мощности, как на рис. 8.11. Важным следствием введения поправки на когерентность является то, что при отношении сигнал/шум _______________ точность определения дальности будет равна:

что совместимо с уравнениями (8.1) и (8.2).

8.3.3. Поправка на неровность поверхности

И наконец, предполагалось, что поверхность Земли без неровностей. Рассмотрим неровную поверхность Земли, например поверхность океана покрыта волнами. В соответствии с рис. 8.9 первый вернувшийся импульс будет зафиксирован в тот момент, когда зона рассеивания коснется вершины волны. А время достижения максимального значения принимаемой мощности увеличится, так как зона рассеивания должна достичь самого нижнего рассеивателя (впадины между волнами). Это проиллюстрировано на рис. 8.14.

Время достижения принимаемой мощности максимума увеличивается — становится больше tp. Кроме того, форма принимаемого сигнала будет зависеть от высоты неровности. В общем виде это можно записать так:

где Рr (t) и Pt(t) — принимаемая и передаваемая мощности за время t, а f(h)dh пропорциональна количеству рассеивателей между высотами h и h + dh.

Правая сторона уравнения (8.14) — это в свернутом виде влияние высоты неровности поверхности и формы передаваемого импульса. Можно утверждать, что если высота неровности h, то время t'p, необходимое для приема мощности, увеличится до максимума:

где k— коэффициент, зависящий от размеров неровностей. Следует отметить, что уравнение (8.14) соответствует определенной форме передаваемого импульса и определенному виду f(h). Например, на рис. 8.15 представлена форма принимаемой мощности в случае, когда передаваемый импульс имеет прямоугольную форму, a f(h) — это распределение Гаусса.

Важным выводом из увеличения времени приема импульса от __________ до _____________ является то, что радиус области обзора луча не становится больше указанного в уравнении (8.9). При этом эффективное разрешение будет равно:

Например, в случае, представленном на рис. 8.15, время приема импульса увеличилось на 8 нс. Если ___________ = 711 км, то радиус области обзора луча альтиметра, находящегося на высоте 800 км, будет около 1300 м. Разрешение можно вычислить, подставив в уравнение (8.13) _______ вместо _______.

8.3.4. Применение радиолокационной альтиметрии

8.3.4.1. Топография морской поверхности