Формирование сигналов от объектов и расти тельных сред. Специфичные признаки сигналов

Для радара непрерывного монохромного излучения зондирующий u_з(t) и отраженный от наземного объекта u_c(t) сигналы могут быть записаны следующим образом.

             u_з(t) = U_з Sin wt ;   u_c(t) = U_c(t)Sin {[w+ W(t) ± W_д(t)]t+ φ(t)}

                                                                                              _n 

                     U_c(t) = | U_c(t) | ;   U_c(t) = ∑ U_ci ;  φ(t) = ζ {∑ψ[φ_i (t)]}

                                                                    ¹

                                            φ_i (t) = w(T_R+Dt_i ) +φ_io;                                    (1)                                      

                                           T_R = 2R/C ; Dt_i =2Dr_i /C ; W_д = 2πF_д ; F_д = 2V_сб / λ      

                                             ξ {∑ U_ci , ∑ψ[φ_i (t)],  W(t)}       

Где U_з  – амплитуда зондирующего сигнала, U_c(t); U_c(t) – текущие вектор и

модуль амплитуды отраженного сигнала;  U_ci ,U_ci – вектор и модуль элементарного сигнала, отраженного от элемента конструкции объекта на земной поверхности или разрешаемой площадки;  φ(t) – текущая фаза как функционал ζ от парциальных фаз i - тыхэлементов φ_i (t); T_R , Dt_i – временная задержка сигнала отраженного сигнала от объекта и его составляющих; F_д – доплеровская частота;  W_д(t)] – функция частотной модуляции.

  Известно, что наземный объект отражает сигналы каждым  i – м элементом своей конструкции. Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Наиболее значимыми из них являются так называемые «блестящие точки». Эти парциальные составляющие имеют свою фазу φ_i (t) и амплитуду U_ci и, складываясь векторно, образуют суммарный сигнал U_c(t).

 Если объект неподвижен (оголенный участок местности, строение), то суммарная амплитуда будет постоянной, или медленно меняющейся. Если объект поверхности – растительность, то под действием ветра листья, трава, стебли, стволы деревьев будут перемещаться. Тогда амплитудно-фазовая структура элементов, а значит и суммарного сигнала, будет изменяться. Эти изменения, как правило, имеют стохастический характер. Статистические характеристики суммарного отраженного сигнала будут зависеть от типа и структуры объекта, его размеров, скорости ветра и.т.д.  Таким образом, по статистическим характеристикам сигнала можно косвенно судить о классе объекта или участка местности и его состоянии. В общем виде эта зависимость определена функционалом ξ {∑ U_ci , ∑ψ[φ_i (t)],  W(t)}.

 К числу стохастических характеристик сигнала, по которому можно косвенно судить о состоянии поверхности, относится ширина спектра. Под руководством заявителя, коллективом специалистов были проведены записи сигналов от различных участков местностей. На рис. 3 показаны примеры спектров от объектов, обозначенных на рис.2. 1 – сельский дом, кирпичный; 2- лиственное дерево; 3 – трава; 4 – «голый» грунт; 5 – водная поверхность.

Как видно из рисунка 3 ширина спектра σ_f может служить одним из признаков для распознавания класса объекта или поверхности. Например, установлено, что дерево, не пораженное шелкопрядом при ветре 5 м/с в 3 см диапазоне радиоволн имеет ширину спектра σ_f = 6-8 Гц. Пораженное – всего 3-4- Гц.

 Ежегодный спектральный анализ сигналов от местности может выявить участки, где растительность погибает от загрязнения воздуха продуктами промышленной деятельности, где проводятся хищническая вырубка лесов и.т.д. 

 В качестве примера на рис.4. смоделирована ситуация сокращения

растительной среды  в районе доменного производства. При этом, на карте участка местности строились кривые равных ширин частотного спектра (6 Гц).