Загоризонтное распространение радиоволн и радиолокационное наблюдение объектов в северо-западной части Тихого океана
Дальность действия судовых навигационных радиолокационных станций (РЛС) в различных районах Мирового океана во многом определяется условиями распространения радиоволн в этих районах. Поэтому особую ценность приобретают экспериментальные данные, способствующие уточнению методик диагноза и прогноза ве...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Радіофізика та електроніка |
|---|---|
| Datum: | 2016 |
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут радіофізики і електроніки ім. А.Я. Усикова НАН України
2016
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/122626 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Загоризонтное распространение радиоволн и радиолокационное наблюдение объектов в северо-западной части Тихого океана / Ф.В. Кивва, И.М. Мыценко, А.Н. Роенко // Радіофізика та електроніка. — 2016. — Т. 7(21), № 3. — С. 25-32. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-122626 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Кивва, Ф.В. Мыценко, И.М. Роенко, А.Н. 2017-07-16T06:49:55Z 2017-07-16T06:49:55Z 2016 Загоризонтное распространение радиоволн и радиолокационное наблюдение объектов в северо-западной части Тихого океана / Ф.В. Кивва, И.М. Мыценко, А.Н. Роенко // Радіофізика та електроніка. — 2016. — Т. 7(21), № 3. — С. 25-32. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. 1028-821X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/122626 621.371.029.65 Дальность действия судовых навигационных радиолокационных станций (РЛС) в различных районах Мирового океана во многом определяется условиями распространения радиоволн в этих районах. Поэтому особую ценность приобретают экспериментальные данные, способствующие уточнению методик диагноза и прогноза величины множителя ослабления радиоволн. В работе представлены результаты экспериментальных исследований дистанционных зависимостей множителя ослабления радиоволн и дальности действия судовых навигационных РЛС в северо-западной части Тихого океана. Определение ослабления поля прямого и отраженного сигналов проводилось одновременно с метеорологическими исследованиями и изучением условий образования приводных волноводов и инверсионных слоев. Получены дистанционные зависимости множителя ослабления радиоволн, статистические функции распределения высот волноводов испарения, дальности действия судовых навигационных РЛС. Результаты исследований способствуют более глубокому пониманию процессов, протекающих в нижних слоях атмосферы над океаном и определяющих условия распространения радиоволн и дальность действия судовых навигационных РЛС в различных районах Мирового океана. Дальність дії суднових навігаційних радіолокаційних станцій (РЛС) у різних районах Світового океану здебільшого визначається умовами поширення радіохвиль у цих районах. Тому особливу цінність набувають експериментальні дані, які дозволяють уточнювати методики діагнозу і прогнозу величини множника послаблення радіохвиль. У роботі представлено результати експериментальних досліджень дистанційних залежностей множника послаблення радіохвиль і дальності дії суднових навігаційних РЛС у північно-західній частині Тихого океану. Визначення послаблення поля прямого і відбитого сигналів проводилися одночасно з метеорологічними дослідженнями і вивченням умов утворення приводних хвилеводів та інверсійних шарів. Отримано дистанційні залежності множника послаблення радіохвиль, статистичні функції розподілу висот хвилеводів випаровування, дальності дії суднових навігаційних РЛС. Результати досліджень сприяють глибшому розумінню процесів, що відбуваються у нижніх шарах атмосфери над океаном і визначають умови поширення радіохвиль і дальність дії суднових навігаційних РЛС у різних районах Світового океану. In general, the coverage range of vessel navigation radars in different areas of the World Ocean is determined by radio wave propagation conditions in these areas. Therefore, the experimental data introducing clarity into diagnosis and prognosis methodology of radio wave attenuation factor is of a great interest. The paper presents the results of experimental researches on radio wave attenuation factor distance dependences and coverage range of vessel navigation radars in the north-western part of the Pacific Ocean. The attenuation factor of direct and reflected signals was studied simultaneously with meteorological researches and investigations of formation conditions of surface ducts and inverse layers. Attenuation factor distance dependences, statistical distribution functions of evaporation duct heights, and data on vessel navigation radar coverage ranges were obtained. The results of the researches promote deeper understanding of the processes in the lower atmosphere layer above the ocean surface that determine the conditions of radio wave propagation and coverage range of vessel navigation radars in different areas of the World Ocean. ru Інститут радіофізики і електроніки ім. А.Я. Усикова НАН України Радіофізика та електроніка Распространение радиоволн, радиолокация и дистанционное зондирование Загоризонтное распространение радиоволн и радиолокационное наблюдение объектов в северо-западной части Тихого океана Загоризонтне поширення радіохвиль і радіолокаційне спостереження об’єктів у північно-західній частині Тихого океану Beyond-the-horizon radio wave propagation and surface objects radar observation in the north-western area of the Pacific Ocean Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Загоризонтное распространение радиоволн и радиолокационное наблюдение объектов в северо-западной части Тихого океана |
| spellingShingle |
Загоризонтное распространение радиоволн и радиолокационное наблюдение объектов в северо-западной части Тихого океана Кивва, Ф.В. Мыценко, И.М. Роенко, А.Н. Распространение радиоволн, радиолокация и дистанционное зондирование |
| title_short |
Загоризонтное распространение радиоволн и радиолокационное наблюдение объектов в северо-западной части Тихого океана |
| title_full |
Загоризонтное распространение радиоволн и радиолокационное наблюдение объектов в северо-западной части Тихого океана |
| title_fullStr |
Загоризонтное распространение радиоволн и радиолокационное наблюдение объектов в северо-западной части Тихого океана |
| title_full_unstemmed |
Загоризонтное распространение радиоволн и радиолокационное наблюдение объектов в северо-западной части Тихого океана |
| title_sort |
загоризонтное распространение радиоволн и радиолокационное наблюдение объектов в северо-западной части тихого океана |
| author |
Кивва, Ф.В. Мыценко, И.М. Роенко, А.Н. |
| author_facet |
Кивва, Ф.В. Мыценко, И.М. Роенко, А.Н. |
| topic |
Распространение радиоволн, радиолокация и дистанционное зондирование |
| topic_facet |
Распространение радиоволн, радиолокация и дистанционное зондирование |
| publishDate |
2016 |
| language |
Russian |
| container_title |
Радіофізика та електроніка |
| publisher |
Інститут радіофізики і електроніки ім. А.Я. Усикова НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Загоризонтне поширення радіохвиль і радіолокаційне спостереження об’єктів у північно-західній частині Тихого океану Beyond-the-horizon radio wave propagation and surface objects radar observation in the north-western area of the Pacific Ocean |
| description |
Дальность действия судовых навигационных радиолокационных станций (РЛС) в различных районах Мирового океана во многом определяется условиями распространения радиоволн в этих районах. Поэтому особую ценность приобретают экспериментальные данные, способствующие уточнению методик диагноза и прогноза величины множителя ослабления радиоволн. В работе представлены результаты экспериментальных исследований дистанционных зависимостей множителя ослабления радиоволн и дальности действия судовых навигационных РЛС в северо-западной части Тихого океана. Определение ослабления поля прямого и отраженного сигналов проводилось одновременно с метеорологическими исследованиями и изучением условий образования приводных волноводов и инверсионных слоев. Получены дистанционные зависимости множителя ослабления радиоволн, статистические функции распределения высот волноводов испарения, дальности действия судовых навигационных РЛС. Результаты исследований способствуют более глубокому пониманию процессов, протекающих в нижних слоях атмосферы над океаном и определяющих условия распространения радиоволн и дальность действия судовых навигационных РЛС в различных районах Мирового океана.
Дальність дії суднових навігаційних радіолокаційних станцій (РЛС) у різних районах Світового океану здебільшого визначається умовами поширення радіохвиль у цих районах. Тому особливу цінність набувають експериментальні дані, які дозволяють уточнювати методики діагнозу і прогнозу величини множника послаблення радіохвиль. У роботі представлено результати експериментальних досліджень дистанційних залежностей множника послаблення радіохвиль і дальності дії суднових навігаційних РЛС у північно-західній частині Тихого океану. Визначення послаблення поля прямого і відбитого сигналів проводилися одночасно з метеорологічними дослідженнями і вивченням умов утворення приводних хвилеводів та інверсійних шарів. Отримано дистанційні залежності множника послаблення радіохвиль, статистичні функції розподілу висот хвилеводів випаровування, дальності дії суднових навігаційних РЛС. Результати досліджень сприяють глибшому розумінню процесів, що відбуваються у нижніх шарах атмосфери над океаном і визначають умови поширення радіохвиль і дальність дії суднових навігаційних РЛС у різних районах Світового океану.
In general, the coverage range of vessel navigation radars in different areas of the World Ocean is determined by radio wave propagation conditions in these areas. Therefore, the experimental data introducing clarity into diagnosis and prognosis methodology of radio wave attenuation factor is of a great interest. The paper presents the results of experimental researches on radio wave attenuation factor distance dependences and coverage range of vessel navigation radars in the north-western part of the Pacific Ocean. The attenuation factor of direct and reflected signals was studied simultaneously with meteorological researches and investigations of formation conditions of surface ducts and inverse layers. Attenuation factor distance dependences, statistical distribution functions of evaporation duct heights, and data on vessel navigation radar coverage ranges were obtained. The results of the researches promote deeper understanding of the processes in the lower atmosphere layer above the ocean surface that determine the conditions of radio wave propagation and coverage range of vessel navigation radars in different areas of the World Ocean.
|
| issn |
1028-821X |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/122626 |
| citation_txt |
Загоризонтное распространение радиоволн и радиолокационное наблюдение объектов в северо-западной части Тихого океана / Ф.В. Кивва, И.М. Мыценко, А.Н. Роенко // Радіофізика та електроніка. — 2016. — Т. 7(21), № 3. — С. 25-32. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT kivvafv zagorizontnoerasprostranenieradiovolniradiolokacionnoenablûdenieobʺektovvseverozapadnoičastitihogookeana AT mycenkoim zagorizontnoerasprostranenieradiovolniradiolokacionnoenablûdenieobʺektovvseverozapadnoičastitihogookeana AT roenkoan zagorizontnoerasprostranenieradiovolniradiolokacionnoenablûdenieobʺektovvseverozapadnoičastitihogookeana AT kivvafv zagorizontnepoširennâradíohvilʹíradíolokacíinesposterežennâobêktívupívníčnozahídníičastinítihogookeanu AT mycenkoim zagorizontnepoširennâradíohvilʹíradíolokacíinesposterežennâobêktívupívníčnozahídníičastinítihogookeanu AT roenkoan zagorizontnepoširennâradíohvilʹíradíolokacíinesposterežennâobêktívupívníčnozahídníičastinítihogookeanu AT kivvafv beyondthehorizonradiowavepropagationandsurfaceobjectsradarobservationinthenorthwesternareaofthepacificocean AT mycenkoim beyondthehorizonradiowavepropagationandsurfaceobjectsradarobservationinthenorthwesternareaofthepacificocean AT roenkoan beyondthehorizonradiowavepropagationandsurfaceobjectsradarobservationinthenorthwesternareaofthepacificocean |
| first_indexed |
2025-11-24T04:22:54Z |
| last_indexed |
2025-11-24T04:22:54Z |
| _version_ |
1850841445461655552 |
| fulltext |
РРААССППРРООССТТРРААННЕЕННИИЕЕ РРААДДИИООВВООЛЛНН,, РРААДДИИООЛЛООККААЦЦИИЯЯ ИИ ДДИИССТТААННЦЦИИООННННООЕЕ ЗЗООННДДИИРРООВВААННИИЕЕ
_________________________________________________________________________________________________________________
__________
ISSN 1028−821X Радиофизика и электроника. 2016. Т. 7(21). № 3 © ИРЭ НАН Украины, 2016
УДК 621.371.029.65
Ф. В. Кивва, И. М. Мыценко, А. Н. Роенко
Институт радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова НАН Украины
12, ул. Ак. Проскуры, Харьков, 61085, Украина
E-mail: rk@ire.kharkov.ua
ЗАГОРИЗОНТНОЕ РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН
И РАДИОЛОКАЦИОННОЕ НАБЛЮДЕНИЕ ОБЪЕКТОВ
В СЕВЕРО-ЗАПАДНОЙ ЧАСТИ ТИХОГО ОКЕАНА
Дальность действия судовых навигационных радиолокационных станций (РЛС) в различных районах Мирового океана
во многом определяется условиями распространения радиоволн в этих районах. Поэтому особую ценность приобретают экспери-
ментальные данные, способствующие уточнению методик диагноза и прогноза величины множителя ослабления радиоволн.
В работе представлены результаты экспериментальных исследований дистанционных зависимостей множителя ослабления радио-
волн и дальности действия судовых навигационных РЛС в северо-западной части Тихого океана. Определение ослабления поля
прямого и отраженного сигналов проводилось одновременно с метеорологическими исследованиями и изучением условий образо-
вания приводных волноводов и инверсионных слоев. Получены дистанционные зависимости множителя ослабления радиоволн,
статистические функции распределения высот волноводов испарения, дальности действия судовых навигационных РЛС. Результаты
исследований способствуют более глубокому пониманию процессов, протекающих в нижних слоях атмосферы над океаном и опре-
деляющих условия распространения радиоволн и дальность действия судовых навигационных РЛС в различных районах Мирового
океана. Ил. 17. Библиогр.: 8 назв.
Ключевые слова: множитель ослабления, дальность действия, приводный волновод, инверсионный слой, статистическая
функция распределения.
В настоящее время большой интерес
представляют условия распространения радио-
волн и радиолокационной наблюдаемости объек-
тов в северо-западной части Тихого океана, что
связано с географическим расположением этого
района Мирового океана и интересами России,
Китая, Японии, Южной Кореи и других стран.
Многообразие геофизических процессов
над поверхностью Мирового океана и их влияние
на условия распространения радиоволн требует
создания методик диагноза и прогноза величины
множителя ослабления радиоволн за пределами
радиогоризонта, а в прикладных задачах – даль-
ности действия радиотехнических систем.
Впервые карты вероятности увеличения
дальности действия радиолокационных стан-
ций (РЛС) были представлены для волн длиной 3,
10 и 25 см на каждый месяц года в работе [1].
Позднее в работе [2] описана методика
использования метеорологических данных для
прогнозирования вероятности увеличения даль-
ности действия РЛС в северо-западной части
Тихого океана. Для этой цели использовались
материалы «Климатического атласа океанов»,
составленного на основании данных многолетних
метеорологических наблюдений.
На рис. 1 показаны ожидаемые веро-
ятности увеличения дальности действия РЛС
(λ = 3 см) для зимы и лета, полученные расчет-
ным путем с помощью методики [2]. Как видно
из рис. 1, с окончанием лета вероятность увели-
чения дальности действия РЛС во всех районах
возрастает.
С 1980 по 1991 гг. Институт радиофизики
и электроники им. А. Я. Усикова НАН Украины
проводил комплексные радиофизические иссле-
дования распространения радиоволн и радиоло-
кационной наблюдаемости объектов в Охотском,
Японском морях и районах северо-западной части
Тихого океана [3] (рис. 2).
По разным причинам результаты этих ис-
следований плохо освещены в научной печати.
Целью данной работы является представление
результатов экспериментальных исследований
распространения радиоволн и радиолокационной
наблюдаемости объектов в районах северо-
западной части Тихого океана и их связи с метео-
рологическими условиями в различное время года.
1. Методики определения дистанционных
зависимостей множителя ослабления радио-
волн и исследования радиолокационного на-
блюдения надводных объектов. Для расчета
линий связи, дальности действия РЛС и опреде-
ления необходимых параметров аппаратуры необ-
ходимо знать величину ослабления поля при рас-
пространении волны на данной трассе. Функция
ослабления определяется как выраженное в деци-
белах отношение средних уровней сигналов в
реальной среде к уровням сигналов, которые бы-
ли бы приняты в свободном пространстве на том
же расстоянии [4]. Это отношение не зависит от
характеристик приемно-передающей аппаратуры
и определяется только условиями распростране-
ния электромагнитной энергии в реальной среде:
000
lg20lg10lg10
E
E
P
P
W
WV === , (1)
где W, E и P − соответственно плотность потока
электромагнитной энергии, напряженность элект-
рического поля у приемной антенны и мощность,
mailto:rk@ire.kharkov.ua
Ф. В. Кивва и др. / Загоризонтное распространение радиоволн…
_________________________________________________________________________________________________________________
26
поступающая в приемник при распространении
электромагнитной энергии в реальной среде; ,0W
0E и 0P − соответственно плотность потока элект-
ромагнитной энергии, напряженность электри-
ческого поля у приемной антенны и мощность,
поступающая в приемник при распространении
в свободном пространстве.
Как известно,
( )2
2
21изл
0 4 r
GGPP
π
λ
= ,
где 1G и 2G − коэффициенты усиления приемной
и передающей антенн; λ − длина волны; r − рас-
стояние.
__________________________________________
а) б)
Рис. 1. Ожидаемые вероятности увеличения дальности действия РЛС (λ = 3 см) для зимы (а) и лета (б)
___________________________________________
Дистанционная зависимость множителя
ослабления радиоволн )(rV определялась с исполь-
зованием двух судов, на одном из которых были
установлены передатчики, а на другом – приемники.
Измерения проводились на полупеременной трассе
о. Шикотан – научно-исследовательское судно
«Академик Александр Несмеянов» и стационарной
трассе о. Сахалин – о. Шикотан (рис. 2).
Параллельно с исследованием поля пря-
мого сигнала проводилось радиолокационное
наблюдение надводных объектов. Особый инте-
рес представляет распространение радиоволн
сантиметрового диапазона, в котором работает
большинство судовых навигационных РЛС. Для
исследований использовались навигационные
РЛС «Дон», «Наяда-5», «Океан-М». Всего было
сопровождено около 6 000 судов.
Уровни отраженного сигнала определя-
лись от судов с известной эффективной пло-
щадью рассеяния (ЭПР) и от случайных целей.
Метеорологические исследования заклю-
чались в проведении судовых гидрометеорологи-
ческих измерений и расчете высоты волноводов
испарения [5].
Кроме этого, через каждые три часа про-
изводился запуск шаров-зондов до высоты 5 км.
Рис. 2. Район проведения исследований
2. Результаты экспериментальных ис-
следований и их связь с метеорологическими
условиями в районах проведения исследований.
2.1. Исследование множителя ослабления
радиоволн на стационарной трассе протяжен-
ностью 600 км ( λ = 4,5 см) о. Сахалин –
о. Шикотан (рис. 2). Исследования показали, что
о. Хоккайдо
Ф. В. Кивва и др. / Загоризонтное распространение радиоволн…
_________________________________________________________________________________________________________________
27
в зависимости от метеорологических условий
величина множителя ослабления лежит в преде-
лах 80…115 дБ. В период исследований (июль,
август, сентябрь 1991 г.) величина множителя
ослабления в 80 % сеансов лежала в пределах
100…115 дБ; 15 % − 90…100 дБ, и только 5 % −
80…90 дБ. При этом высота расположения пере-
датчика (мыс Шпанберга) составляла ∼45 м, а
высота расположения приемного комплекса −
17,5 м над уровнем моря.
2.2. Исследование распространения радио-
волн на полупеременных трассах. Исследования
проводились в северо-западной части Тихого
океана в процессе выполнения научно-исследо-
вательским судном «Академик Александр Несмея-
нов» галсов на удаление и сближение с
передающим комплексом, расположенным на
о. Шикотан (мыс Шпанберга).
Проведено четыре галса (максимальная
протяженность − 202 км) с 7 по 10 сентября
1989 г. Определение дистанционных зависи-
мостей )(rV проводилось по методике, изложен-
ной в [6]. Передающий комплекс располагался на
высоте 45 м и излучал горизонтально поляризо-
ванный сигнал в фиксированном направлении
(азимут 90°). Приемник с рупорной антенной был
установлен на ходовом мостике судна на высоте
18 м над уровнем моря. Это позволяло выполнять
галсы как на сближение, так и на удаление. Уро-
вень мощности принятого сигнала регистриро-
вался самописцем. Расстояние до передатчика в
зоне прямой видимости определялось с помощью
РЛС «Океан-5М», а на больших расстояниях – по
счислению. На рис. 3 показаны эксперименталь-
ные результаты записей уровней сигналов в зоне
интерференции, а на рис. 4 − расчетная интер-
ференционная картина. Из рисунков видно, что
местоположения первого максимума совпадают и
дают возможность осуществлять привязку [5].
Рис. 3. Экспериментальные результаты записей уровней сиг-
налов в зоне интерференции
Рис. 4. Расчетная интерференционная картина
На рис. 5 представлены эксперимен-
тальные дистанционные зависимости множителя
ослабления радиоволн для галсов 1−4 (λ = 4,5 см).
Максимальная дистанция равна 200 км, мини-
мальная – 63 км. Протяженность галсов опреде-
лялась не возможностями приемо-передающего
комплекса (его энергопотенциалом), а насыщен-
ностью научной программы судна.
Рис. 5. Экспериментальные дистанционные зависимости мно-
жителя ослабления
Из рис. 5 видно, что дистанционная зави-
симость множителя ослабления изменялась от
галса к галсу. Это связано с изменением метео-
условий. Дистанционная зависимость 1 характер-
на для распространения радиоволн в волноводе
испарения. Интерес представляет дистанционная
зависимость 2, где на расстоянии 40 км множи-
тель имел положительное значение (+17 дБ).
Такое явление возможно при достаточно мощном
волноводе, когда наблюдается многолучевое рас-
пространение радиоволн и происходит суммиро-
вание нескольких лучей [7]. Дистанционная зави-
симость 3 характеризуется участками возрастания
и убывания множителя ослабления с расстоянием,
что говорит о наличии инверсионного слоя. Фор-
V, дБ
–85
–90
–95
–100
20 25 30 r, км
1
0 40 80 120 160 r, км
V, дБ
10
0
–10
–20
–30
–40
–50
4
2
3
10 20 30 r, км
E/E0
2
1
0
Ф. В. Кивва и др. / Загоризонтное распространение радиоволн…
_________________________________________________________________________________________________________________
28
ма дистанционной зависимости 4 характерна для
дифракционного механизма распространения
радиоволн и отсутствия волновода испарения и
инверсионного слоя в момент проведения иссле-
дований.
2.3. Исследование радиолокационной наблю-
даемости надводных объектов. Исследование
радиолокационной наблюдаемости проводилось в
районах Охотского, Японского морей и прибреж-
ной части Тихого океана (рис. 2).
Для этой цели использовались навигаци-
онная РЛС «Наяда-5», установленная на теплохо-
де «Ольга Андровская». Кроме того, использова-
лась навигационная РЛС «Океан-М», установлен-
ная на теплоходе «Академик Александр Несмея-
нов». Преимуществом этой РЛС является наличие
двух диапазонов длин волн (3 и 10 см). Определе-
ние дальности действия РЛС проводилось как по
судам с известной ЭПР, проходящим в зоне пря-
мой видимости, так и по случайным судам за го-
ризонтом. В этом случае устанавливалась радио-
связь и выяснялось водоизмещение судна для
оценки ЭПР. Дальностью действия считалось рас-
стояние, на котором отраженный от цели сигнал
становился равным собственным шумам прием-
ника. Определение дальности действия РЛС со-
провождалось метеорологическими исследова-
ниями с использованием аппаратуры, установ-
ленной на теплоходе «Ольга Андровская». Изме-
рения проводились в июне – октябре 1989 г.
На рис. 6−12 приведены статистические
функции распределения дальностей действия РЛС
для Охотского, Японского морей и прибрежной
части Тихого океана, разбитые по месяцам (июнь −
октябрь), n − количество галсов.
Рис. 6. Статистические функции распределения дальностей
действия РЛС для Охотского (кривая 1, n = 81), Японского
(кривая 2, n = 11) морей и прибрежной части Тихого океана
(кривая 3, n = 16)
Как видно из рис. 6−12, начало лета в
Охотском и Японском морях (июнь, июль) отли-
чается малой дальностью действия РЛС в зоне
прямой видимости. В Охотском море максималь-
ная дальность действия достигала 95 км.
Рис. 7. Статистические функции распределения дальностей
действия РЛС для Охотского моря (кривая 1, n = 51, июль) и
прибрежной части Тихого океана (кривая 2, n = 7, июль)
Рис. 8. Статистические функции распределения дальностей
действия РЛС для Охотского (кривая 1, n = 147, август), Япон-
ского (кривая 2, n = 82, август) морей и прибрежной части Тихо-
го океана (кривая 3, n = 66, август)
Рис. 9. Статистические функции распределения дальностей
действия РЛС для Охотского (кривая 1, n = 94, сентябрь),
Японского (кривая 2, n = 36, сентябрь) морей и прибрежной
части Тихого океана (кривая 3, n = 61, сентябрь)
1
0 20 40 60 80 100 r, км
F
1,0
0,5
0,0
2
3
1
0 20 40 60 80 r, км
F
1,0
0,5
0,0
2
3
1
0 20 40 60 80 r, км
F
1,0
0,5
0,0
2
3
1
0 20 40 60 80 r, км
F
1,0
0,5
0,0
2
Ф. В. Кивва и др. / Загоризонтное распространение радиоволн…
_________________________________________________________________________________________________________________
29
Однако вероятность появления дальности
действия, равной 1,5–2 радиогоризонтам, очень
мала. С середины лета (август, рис. 8) дальность
действия резко увеличивается во всех районах.
В Охотском и Японском морях появляются даль-
ности, в три раза превышающие радиогоризонт
(до 125 км). Особенно велика вероятность загори-
зонтного обнаружения в Охотском море Р = 0,9.
С приближением осени (сентябрь, октябрь, рис. 9, 10)
дальность действия РЛС в Охотском и Японском
морях незначительно падает, а в прибрежной
части Тихого океана возрастает (рис. 10) до двух
радиогоризонтов.
Рис. 10. Статистические функции распределения дальностей
действия РЛС для Охотского (кривая 1, n = 66, октябрь), Япон-
ского (кривая 2, n = 40, октябрь) морей и прибрежной части
Тихого океана (кривая 3, n = 20, октябрь)
Рис. 11. Статистические функции распределения дальностей
действия РЛС для Японского моря, сентябрь: 1 − λ = 3 см;
2 − λ = 10 см
Проведено определение дальности дейст-
вия РЛС в центральной части Охотского и Япон-
ского морей с помощью навигационной РЛС
«Океан-М», установленной на теплоходе «Акаде-
мик Александр Несмеянов». Всего выполнено
33 наблюдения в 3-см диапазоне и 25 наблюдений
в 10-см диапазоне длин волн. Как видно из
рис. 11, 12, дальность действия лежит в основном
в пределах прямой видимости. При одинаковом
энергопотенциале дальность действия в 3-см диа-
пазоне несколько выше, чем в 10-см диапазоне.
Рис. 12. Статистические функции распределения дальностей
действия РЛС для Охотского моря, сентябрь: 1 − λ = 3 см;
2 − λ = 10 см
2.4. Метеорологические исследования.
Метеорологические исследования заключались в
определении стандартного набора метеорологи-
ческих параметров, позволяющих определить
высоту приводного тропосферного волновода 0H и
M-дефицит. В период определения дальности
действия РЛС такие измерения проводились еже-
часно. Кроме того, в точках пересечения стан-
дартной трассы о. Сахалин − о. Шикотан с курсом
теплохода «Ольга Андровская» определение
стандартного набора метеорологических пара-
метров являлось обязательным.
Статистические функции распределения
высот волноводов 0H для исследованных районов
Охотского, Японского морей и прибрежной части
Тихого океана (рис. 2) приведены на рис. 13−15, а
на рис. 16 – временной ход )(0 tH высоты волно-
вода испарения для Японского моря. На рис. 17
приведена зависимость ∆M-дефицита от высоты
волновода 0H , полученной расчетным путем с
использованием стандартного набора метеороло-
гических параметров.
Как видно из рис. 13, в июле в Охотском
море вероятность появления волноводов, способ-
ных существенно увеличить дальность действия
РЛС, очень мала. Это связано с движением теп-
лых воздушных масс над более холодной водной
поверхностью, что не способствует формирова-
нию волноводов испарения. Такая же картина в
1
0 20 40 60 80 100 r, км
F
1,0
0,5
0,0
2
3
1
0 10 20 30 40 r, км
F
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
2
1
0 10 20 30 r, км
2
F
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
Ф. В. Кивва и др. / Загоризонтное распространение радиоволн…
_________________________________________________________________________________________________________________
30
июле наблюдается и в прибрежной части Тихого
океана (рис. 2), где высоты волноводов не превы-
шают 2,5 м (рис. 14).
В августе в результате прогрева воды
(рис. 13, 14) в Охотском, Японском морях и при-
брежной части Тихого океана высота волноводов
существенно увеличилась, что привело к увели-
чению дальности действия РЛС (рис. 8). Этому
способствовали большие значения градиентов
влажности при значительных скоростях ветра.
Основные параметры приводных тропосферных
волноводов во всех районах заметно менялись.
Для примера на рис. 16 приведен временной ход
)(0 tH высоты волновода для Японского моря.
Осенний период (сентябрь, октябрь) ха-
рактеризовался движением более холодных воз-
душных масс над более теплой водой, что приве-
ло к существенному увеличению высот волново-
дов, особенно в прибрежной части Тихого океана
(рис. 13, 14).
Рис. 13. Статистические функции распределения высот волно-
водов H0, Охотское море: 1 – июль; 2 – август; 3 – сентябрь;
4 – октябрь
Рис. 14. Статистические функции распределения высот волно-
водов H0, Тихий океан: 1 – июль; 2 – август; 3 – сентябрь;
4 – октябрь
Рис. 15. Статистические функции распределения высот волно-
водов H0, Японское море: 1 – август; 2 – сентябрь; 3 − октябрь
Рис. 16. Временной ход H0(t) высоты волновода испарения для
Японского моря: 1 – 20–21.09.89; 2 – 23–24.09.89
Рис. 17. Зависимость ∆M-дефицита от высоты волновода H0
Кроме того, с целью увеличения коли-
чества метеорологических данных на акватории
Охотского моря из архивных материалов была
произведена выборка такого рода данных за про-
шедшие годы. В качестве основного материала
для исследования изменчивости параметров при-
1
0 10 20 30 40 H0, м
F ∗
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
2
3
4
1
0 10 20 30 H0, м
F ∗
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
2
3
4
1
0 10 20 H0, м
F ∗
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0,0
2
3
1
0 5 10 15 20 25 t, ч
H0, м
20
16
12
8
4
0
2
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 H0, м
∆M
8
6
4
2
0,0
Ф. В. Кивва и др. / Загоризонтное распространение радиоволн…
_________________________________________________________________________________________________________________
31
водного волновода использовались данные научно-
исследовательских судов «Шокальский», «При-
бой» и «Волна» в 1965−1966 гг. и 1976−1979 гг.
Эти суда проводили измерения в южной части
Охотского моря и прилегающей части Тихого
океана. Анализ этих данных показывает, что в
осенне-летний период существуют весьма низкие
приводные волноводы в данной акватории, что
связано с интенсивным затоком в это время года
теплых и влажных масс воздуха с юга (теплое
течение Куросио). Эти данные очень схожи с дан-
ными, полученными в период проведения иссле-
дований (рис. 6−17).
Для анализа параметров инверсионных
слоев использованы данные станций аэрологиче-
ского зондирования (г. Южно-Сахалинск, Поро-
найск, Южно-Курильск, Уруп и Северо-Курильск).
Анализ показывает практически полное отсутст-
вие инверсионных слоев с градиентами показате-
ля преломления, отличными от стандартных.
Если вернуться к работе [2], которая была
выполнена в северо-западной части Тихого океана
в 1955 г., и сравнить ее результаты с эксперимен-
тальными данными наших работ (1985−1991 гг.),
то окажется, что сезонная зависимость сохраняется:
в летний период условия распространения радио-
волн хуже, чем в осенне-зимний. Объяснение
этому явлению приведено выше.
Выводы. Физические процессы, проте-
кающие в нижних слоях тропосферы над океа-
ном, при наличии градиентов захвата приводят к
образованию приводных тропосферных волново-
дов, которые существенным образом влияют на
дальность действия РЛС. Высокие волноводы
отмечаются в случаях больших значений гради-
ента влажности и при значительных скоростях
ветра. Низкие волноводы обусловлены адвекцией
тепла − воздух часто был теплее воды. Северо-
западная часть Тихого океана (Охотское, Япон-
ское, Желтое и Южно-Китайское моря) является
прибрежной, что приводит к наличию влияния на
метеорологические условия распространения
радиоволн материка и островов. Это влияние при-
вело к появлению волноводов с высотами до 33 м,
которые наблюдались вблизи островов, а также в
Японском море, где сказывается влияние материка.
Наблюдается резко выраженная сезонная зави-
симость − с наступлением зимы вероятность
увеличения дальности действия РЛС увеличива-
ется. Представляет интерес форма зависимости
∆M-дефицита от высоты волновода испарения 0H ,
которая говорит о возможности использования
высоты волновода 0H для диагностики условий
распространения радиоволн сантиметрового диа-
пазона. Возможность такой диагностики показана
в работе [7].
Библиографический список
1. Far East radio-radar propagation conditions for fleet units /
U.S. Navy Electronic Lab. – 1952. – Rep. N 319.
2. Anderson L., Gossard E. // Trans. IRE. – 1955. – AP-3, N 4. –
P. 163–167.
3. Мыценко И. М. Экспериментальное исследование даль-
ности действия судовых навигационных РЛС сантиметро-
вого диапазона в районах Мирового океана / И. М. Мыцен-
ко, Л. С. Панкратов, С. И. Хоменко // Зб. наук. праць / Хар-
ківський війсковий ун-т. Міністерство оборони України. –
Х., 2001. – Вип. 2(32). – С. 56–59.
4. Дальнее тропосферное распространение ультракоротких
радиоволн / под ред. Б. А. Введенского и др. – М.: Сов.
радио, 1965. – 415 с.
5. Гаврилов А. С. Методы расчета структуры приводного слоя
атмосферы применительно к задачам радиолокации над
океаном // Рассеяние и дифракция радиолокационных сиг-
налов и их информативность / А. С. Гаврилов, Ю. С. Пет-
ров. – Л.: Северо-Западный заочный политехн. ин-т, 1984. –
С. 31–36.
6. Мыценко И. М. Дистанционные зависимости множителя
ослабления радиоволн 3, 10, 50, 200 см диапазонов в
районах Мирового океана // Радиофизика и электрон.: сб.
науч. тр. / Ин-т радиофизики и электрон. НАН Украины. –
Х., 2006. – 11, № 3. – С. 393–399.
7. Особенности пространственно-временной структуры
радиосигналов СВЧ-диапазона на приводных трассах
прямой видимости / А. С. Брюховецкий, В. А. Кабанов,
В. Б. Синицкий и др. – Х.: ИРЭ, 1983. – 37 с. (Препр. / АН
УССР. Ин-т радиофизики и электрон.; № 220).
8. Мыценко И. М. Диагностика и прогнозирование дальности
действия судовых навигационных РЛС трехсантиметрового
диапазона / И. М. Мыценко, А. Н. Роенко, С. И. Хоменко //
Радиофизика и электрон.: сб. науч. тр. / Ин-т радиофизики
и электрон. НАН Украины. – Х., 2001. – 6, № 1. – С. 67–71.
Рукопись поступила 17.05.2016.
F. V. Kivva, I. M. Mytsenko, A. N. Roenko
BEYOND-THE-HORIZON
RADIO WAVE PROPAGATION AND
SURFACE OBJECTS RADAR OBSERVATION
IN THE NORTH-WESTERN AREA
OF THE PACIFIC OCEAN
In general, the coverage range of vessel navigation ra-
dars in different areas of the World Ocean is determined by radio
wave propagation conditions in these areas. Therefore, the experi-
mental data introducing clarity into diagnosis and prognosis me-
thodology of radio wave attenuation factor is of a great interest.
The paper presents the results of experimental researches on radio
wave attenuation factor distance dependences and coverage range
of vessel navigation radars in the north-western part of the Pacific
Ocean. The attenuation factor of direct and reflected signals was
studied simultaneously with meteorological researches and inves-
tigations of formation conditions of surface ducts and inverse
layers. Attenuation factor distance dependences, statistical distri-
bution functions of evaporation duct heights, and data on vessel
navigation radar coverage ranges were obtained. The results of the
researches promote deeper understanding of the processes in the
lower atmosphere layer above the ocean surface that determine the
conditions of radio wave propagation and coverage range of vessel
navigation radars in different areas of the World Ocean.
Key words: attenuation factor, coverage range, surface
duct, inverse layer, statistical distribution function..
Ф. В. Кивва и др. / Загоризонтное распространение радиоволн…
_________________________________________________________________________________________________________________
32
Ф. В. Ківва, І. М. Миценко, О. М. Роєнко
ЗАГОРИЗОНТНЕ ПОШИРЕННЯ РАДІОХВИЛЬ І
РАДІОЛОКАЦІЙНЕ СПОСТЕРЕЖЕННЯ ОБ’ЄКТІВ
У ПІВНІЧНО-ЗАХІДНІЙ ЧАСТИНІ
ТИХОГО ОКЕАНУ
Дальність дії суднових навігаційних радіолокацій-
них станцій (РЛС) у різних районах Світового океану здебіль-
шого визначається умовами поширення радіохвиль у цих
районах. Тому особливу цінність набувають експериментальні
дані, які дозволяють уточнювати методики діагнозу і прогнозу
величини множника послаблення радіохвиль. У роботі пред-
ставлено результати експериментальних досліджень дистан-
ційних залежностей множника послаблення радіохвиль і даль-
ності дії суднових навігаційних РЛС у північно-західній час-
тині Тихого океану. Визначення послаблення поля прямого і
відбитого сигналів проводилися одночасно з метеорологічни-
ми дослідженнями і вивченням умов утворення приводних
хвилеводів та інверсійних шарів. Отримано дистанційні залеж-
ності множника послаблення радіохвиль, статистичні функції
розподілу висот хвилеводів випаровування, дальності дії суд-
нових навігаційних РЛС. Результати досліджень сприяють
глибшому розумінню процесів, що відбуваються у нижніх
шарах атмосфери над океаном і визначають умови поширення
радіохвиль і дальність дії суднових навігаційних РЛС у різних
районах Світового океану.
Ключові слова: множник послаблення, дальність
дії, приводний хвилевід, інверсійний шар, статистична функ-
ція розподілу.
Ф. В. Кивва, И. М. Мыценко, А. Н. Роенко
|