Estudo de ecos de terreno em sistemas de radar meteorológico a partir da óptica geométrica

Abstract

Resumo: Neste trabalho é apresentado um estimador numérico de ecos de terreno para radares meteorológicos a partir dos princípios da óptica geométrica. Como principais parâmetros de entrada do algoritmo de cálculo têm-se o diagrama de radiação da antena e os dados topográficos da região onde o radar está localizado. Para a base de dados topográficos, utilizou-se os dados SRTM fornecidos pela NASA, obtidas pela missão de 2002 do ônibus espacial Endeavour com resolução espacial de 90m. Procurou-se caracterizar a propagação de sinais de radar a partir da óptica geométrica, modelando-se o diagrama de radiação da antena de radar como ondas eletromagnéticas irradiadas a partir do centro focal da antena, considerando-se a trajetória dos diversos raios compreendidos dentro do ângulo de abertura de feixe dos lóbulos da antena do radar, sendo o método validado utilizando-se dados de radares reais instalados no Estado do Paraná. Espera-se que este trabalho possa auxiliar no projeto de sistemas de radar meteorológico, sobretudo na escolha do local de instalação que tenha melhor resposta em relação ao eco de terreno.

Abstract: A numerical estimator for predicting the effects of groundclutter in meteorological radar systems based on the principles of geometric optics is presented in this work. The main entries of the algorithm are the antenna radiation pattern and the topographic data related to the radar site. In order to obtain the topographic data it is used, the SRTM data provided by NASA with spatial resolution of 90 m, which collected the information from the Endeavour mission in the year of 2002 was used. Electromagnetic signal propagation was entirely described by means of geometric optics, the radiation pattern of the radar antenna was modeled like electromagnetics waves radiated from the focal center, taking into consideration the rays trajectories comprehended within the aperture angle of the antenna lobes. The method was validated using the data from meteorological radars already in use in the Paraná State. It is expected that the present work can help the design of future radar systems, mainly related to the choice of the installation site presenting the best response concerning groundclutter effects.