Способ определения скорости движения тела

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ ДВИЖЕНИЯ ТЕЛА Изобретение относится к области технике сверхвысоких частот и предназначено для использования в научных исследованиях, на транспорте, в авиации и других областях. В предложенном изобретении скорость движения тела заключается в зондировании электромагнитным излучением радара наблюдаемого тела. Согласно изобретению электромагнитное излучение предварительно направляют через плоскую непоглощающую четвертьволновую пластину, которую установливают вблизи антенны радара, затем электромагнитное излучение направляют на движующийся объект наблюдения, которое отражаясь от него поступает в приемное устройство антенны, где скорость движения тела определяют по формуле: Касимов Расим Мустафа оглы,Исмибейли Эльшад Гулам оглы,Касимова Севда Расим кызы (AZ) где C - частота амплитудной модуляции отраженного сигнала;- частота электромагнитного излучения. Изобретение относится к области техники сверхвысоких частот (СВЧ) и, в частности, может быть использовано в научных исследованиях, на транспорте, в авиации и других областях для измерения скорости движения объекта наблюдения путем дистанционного зондирования его электромагнитным излучением. Известен способ определения скорости тела с помощью радара. Известный способ основан на фиксации местоположения наблюдаемого тела за различные измеряемые отрезки времени, аналог [1]. Недостатком данного способа является невозможность определения скорости тела, которое движется на фоне механических помех, затрудняющих прохождению электромагнитного излучения. Известен способ определения скорости тела, движущего по направлению наблюдателя. Наиболее близкий по технической сущности к предложенному способу является способ определения скорости тела с помощью радара, прототип [2]. Известный способ основан на измерении скорости тела по величине разности частот направленного и отраженного сигнала электромагнитного излучения, которая пропорциональна ей благодаря эффекту Доплера. Недостатком данного способа является зависимость указанного эффекта от отражательной способности тела, которая снижается, если наблюдаемым телом является неметаллическое или слабо отражающее тело. Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей и обеспечение достоверности получаемой информации о скорости движущегося неметаллического или слабо отражающего тела. Задача изобретения решена тем, что в предложенном способе определения скорости движения тела,заключающемся в зондировании электромагнитным излучением радара наблюдаемого тела, электромагнитное излучение предварительно проходит через плоскую непоглощающую четвертьволновую пластину, которую устанавливают вблизи антенны радара, затем электромагнитное излучение направляют на движующееся тело, которое отражаясь от него поступает в приемное устройство антенны, где скорость движения тела определяют по формуле: где C - частота амплитудной модуляции отраженного сигнала;- частота электромагнитного излучения. Изобретение объясняют приведенные чертежи на фиг. 1 принципиальной схемы измерения скорости движения тела, где 1 - генератор СВЧ; 2 - приемник; 3 - антенна; 4 - четвертьволновая пластина из непоглощающего диэлектрика; 5 - наблюдаемое тело, и на фиг. 2 зависимость модуля коэффициента отраженияэлектромагнитного излучения от расстояния l между источником и приемником излучения,где значениеуказывает на отклонения наблюдаемых максимумов max и минимумов min этой зависимости от величины кратной четверьти длины волны . Известно, что комплексная величина коэффициента отражения плоскополяризованной волны, проходящей через плоскую четвертьволновую по толщине пластину из непоглощающего материала и затем отраженной от наблюдаемого тела, определяется следующим уравнением [3]:- входное сопротивление слоистой системы пластина-воздух-тело;- постоянная распространения волны в воздухе;- длина волны падающего излучения;l - расстояние между антенной излучателя и наблюдаемом телом (фиг. 1). Здесь соответственно волновые сопротивления вакуума, вещества пластины и наблюдаемого тела,n1 - коэффициент преломления вещества пластины. Обозначим и представим входное сопротивление рассматриваемой слоистой системы в виде мы будет равен: Тогда, модуль коэффициента отражения волнырассматриваемой плоской систе Зависимость модуля коэффициента отражения волныот расстояния l между источником излуче-1 022902 ния и наблюдаемым телом представляет собой осциллирующую и незатухающую кривую, у которой ее экстремальные значениялежат при значениях хЭ равными: где n и у - коэффициенты преломления и затухания волны вещества наблюдаемого тела (фиг. 2). Значения хЭ близки к величинам, кратным четверти длины волныпроходящего излучения. Представим их в виде: где m - номер экстремума;- постоянная и малая величина, определяемыми оптическими свойствами наблюдаемого тела. Подставим выражение (4) в уравнение (3). Получим, что Установлено, что в экстремумах функции (l) входное сопротивление ZBX является вещественной величиной и равной МЭZ0 Учтем, что четным значениям m функции (l) соответствуют ее максимальные величины max, а нечетным значениям m - ее минимальные величины min. Тогда в экстремальных точках функции (l) имеем: После подставки выражений (7) в уравнение (1) имеем, что коэффициенты стоячей волны= (l+)/(1-) в экстремумах функции р(l) будут соответственно равны: При движении тела относительно источника электромагнитного излучения со скоростью , отраженный от него сигнал с частотой , благодаря наличию на пути прохождения сигнала пластины, будет амплитудно-модулированным. При этом период модуляциибудет равен отношению половины длины волныизлучения к скорости движения тела . Следовательно, частота модуляции отраженного от тела сигнала будет равна: где c - скорость света, м/с;- частота локационной станции, Гц. Таким образом, сам факт появления амплитудной модуляции свидетельствует о существовании движущего тела. При этом величина частоты модуляции сигнала дает информацию о скорости движения наблюдаемого тела, а амплитуда модуляции определяется согласно выражениям (8) соотношением между оптическими параметрами материалов пластины и наблюдаемого тела. Проведена оценка частоты модуляции при зондировании летящего слабо отражающего тела локационными сигналами известной частоты. Для удобства представления скорость движения тела выражается в км/ч, а частота станции в мГц. В этом случае величина скорости движения тела будет выражаться соотношением: где c - частоты модуляции отраженного сигнала, мГц. Пример 1. Радиолокационная станция сантиметрового диапазона волн: =310-2 м, =1010-9 Гц. Литература 1. Финкельштейн М.И. Основы радиолокации. М.: Радио и связь, 1983 (аналог). 2. Гришин Ю.П., Ипатов В.П., Казаринов Ю.М. Радиотехнические системы. Под редакцией Казаринова Ю.М., М.: Высшая школа, 1990 (прототип). 3. Харвей А.Ф. Техника сверхвысоких частот. М: Изд.Радио. 1965, т. 1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ определения скорости движения тела, заключающийся в зондировании электромагнитным излучением радара наблюдаемого тела, отличающийся тем, что электромагнитное излучение предварительно направляют через плоскую непоглощающую четвертьволновую пластину, которую установливают вблизи антенны радара, затем электромагнитное излучение направляют на движующееся тело, которое отражаясь от него поступает в приемное устройство антенны, где скорость движения тела определяют по формуле: где C - частота амплитудной модуляции отраженного сигнала;- частота электромагнитного излучения.