ITU-R RS 1166-4 SPANISH-2009 Performance and interference criteria for active spaceborne sensors《星载有源传感器性能和干扰标准》.pdf

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1、 Rec. UIT-R RS.1166-4 1 RECOMENDACIN UIT-R RS.1166-4 Criterios de calidad de funcionamiento y de interferencia*para sensores activos a bordo de vehculos espaciales (1995-1998-1999-2006-2009) Cometido En la presente Recomendacin se indican los criterios de calidad de funcionamiento y de interferencia

2、 para los sensores activos a bordo de vehculos espaciales en las bandas atribuidas al SETS (activo). El Anexo contiene los fundamentos tcnicos para la definicin de estos criterios aplicables a los diversos tipos de sensores activos a bordo de vehculos espaciales. Los tipos de sensores incluyen altme

3、tros, dispersmetros, radares de precipitacin, radares de apertura sinttica y rdares de perfil de nube. La Asamblea de Radiocomunicaciones de la UIT, considerando a) que los sistemas de teledeteccin activos por microondas a bordo de vehculos espaciales requieren la bandas de frecuencia especficas que

4、 dependen de los fenmenos que se han de observar; b) que se han atribuido algunas bandas de frecuencias a los sistemas de teledeteccin activos por microondas a bordo de vehculos espaciales; c) que estas bandas tambin estn atribuidas a otros servicios radioelctricos; d) que mediante estudios se han e

5、laborado los requisitos de sensibilidad de las mediciones; e) que los requisitos de calidad de funcionamiento de los sensores activos pueden establecerse en trminos de precisin de la medicin de los parmetros fsicos y de disponibilidad, medida en el satlite, suponiendo que la degradacin causada por o

6、tros elementos del sistema sea reducida; f) que los objetivos de calidad de funcionamiento para los sensores activos de microondas a bordo de vehculos espaciales constituyen un requisito previo al establecimiento de los criterios de interferencia asociados; g) que es preciso contar con criterios de

7、interferencia a fin de asegurar que los sistemas puedan disearse para lograr la adecuada calidad de funcionamiento en presencia de interferencia, evaluar la compatibilidad con los sistemas de otros servicios y, si es necesario, ayudar a desarrollar criterios para la comparticin de bandas de frecuenc

8、ias entre los servicios; h) que en el Anexo 1 figuran las bases tcnicas para los criterios de calidad de funcionamiento y de interferencia basadas en los datos obtenidos de los sensores activos representativos, *Los criterios de interferencia no implican automticamente criterios de comparticin. 2 Re

9、c. UIT-R RS.1166-4 recomienda 1 que se apliquen los criterios de calidad de funcionamiento consignados en el Cuadro 1 a los instrumentos utilizados para los sistemas activos de adquisicin de datos en la atmsfera, los ocanos y la superficie de la Tierra: CUADRO 1 Criterios de calidad de funcionamient

10、o Banda de frecuencias Dispersmetro Altmetro Reproductor de imgenes SAR Radar de medicin de las precipitaciones Radar de perfil de nubes 432-438 MHz Reflectividad mnima de 21 dB 1 215-1 300 MHz Reflectividad mnima de 32 dB 3 100-3 300 MHz Precisin de nivel del mar 3 cm Reflectividad mnima de 26 dB 5

11、 250-5 570 MHz Velocidad del viento 3 m/s Precisin de nivel del mar 3 cm Reflectividad mnima de 24 dB 8 550-8 650 MHz Velocidad del viento 3 m/s Precisin de nivel del mar 3 cm Reflectividad mnima de 21 dB 9 300-9 900 MHz(1)Velocidad del viento 3 m/s Precisin de nivel del mar 3 cm Reflectividad mnima

12、 de 18 dB 13,25-13,75 GHz Velocidad del viento 3 m/s Precisin de nivel del mar 3 cm ndices mnimos de pluviosidad de 0,7-0,75 mm/h 17,2-17,3 GHz Velocidad del viento 3 m/s ndices mnimos de pluviosidad de 0,7-0,75 mm/h 24,05-24,25 GHz ndices mnimos de pluviosidad de 0,7-0,75 mm/h 35,5-36 GHz Velocidad

13、 del viento 3 m/s Precisin de nivel del mar 3 cm ndices mnimos de pluviosidad de 0,1-0,2 mm/h 17 dBZ 10% 78-79 GHz 27 dBZ 10% 94-94,1 GHz 30 dBZ 10% 133,5-134 GHz 34 dBZ 10% 237,9-238 GHz 44 dBZ 10% dBZ: Reflectividad unitaria de radar utilizada en meteorologa que representa una relacin de potencia

14、logartmica (en decibeles, o dB) con respecto al factor de reflectividad del radar, Z, con referencia a un valor de 1 mm6/m3. SAR: Radar de apertura sinttica. (1) Vanse las decisiones pertinentes de la CMR-07. 2 que los criterios de disponibilidad de datos y de interferencia consignados en el Cuadro

15、2 se apliquen a los instrumentos utilizados para la teledeteccin activa de la atmsfera, los ocanos y la superficie de la Tierra. Rec. UIT-R RS.1166-4 3 CUADRO 2 Criterios de interferencia Criterios de disponibilidad de datos (%) Tipo de sensor Degradacin de la calidad de funcionamiento I/N (dB) Sist

16、emtica Aleatoria Radar de apertura sinttica 10% de degradacin de la desviacin tpica 6 99 95 Altmetro 4% de degradacin en el ruido debido a la altura 3 99 95 Dispersmetro 8% de degradacin en la medicin de la retrodispersin de radar tpica para deducir las velocidades del viento 5 99 95 Radar de medici

17、n de las precipitaciones 7% de aumento en la tasa de pluviosidad mnima 10 N/A 99,8 Radar de perfil de nube 10% de degradacin en la reflectividad mnima debida a las nubes 10 99 95 En las bandas con una atribucin secundaria, los criterios de interferencia se proporcionan con el nico fin de indicar la

18、degradacin de la calidad de funcionamiento respecto a los servicios primarios. Anexo 1 Criterios de calidad de funcionamiento y de interferencia para los sensores activos a bordo de vehculos espaciales 1 Introduccin Los criterios de calidad de funcionamiento para sensores activos a bordo de vehculos

19、 espaciales son necesarios para desarrollar los criterios de interferencia. A su vez, estos ltimos pueden utilizarse para evaluar la compatibilidad de los sistemas de radionavegacin y de radiolocalizacin con sensores activos en las bandas de frecuencias comunes. En el presente Anexo aparecen las bas

20、es tcnicas para desarrollar los criterios de calidad de funcionamiento y de interferencia en los diversos tipos de sensores activos a bordo de vehculos espaciales. Los tipos de sensores incluyen altmetros, dispersmetros, radares de medicin de las precipitaciones, radares de apertura sinttica y radar

21、es de perfil de nube. Aunque los criterios se basan en los diseos de sistemas cientficos espaciales actuales y planificados as como en los requisitos de funcionamiento asociados, cabe prever que los futuros sistemas cientficos espaciales puedan disearse de manera que acepten al menos los mismos nive

22、les de seales interferentes y las correspondientes condiciones espacial y temporal. 4 Rec. UIT-R RS.1166-4 2 Altmetros Este punto contiene informacin sobre los criterios de calidad de funcionamiento y de interferencia para los altmetros a bordo de vehculos espaciales en las bandas de frecuencias de

23、3,1-3,3 GHz, 5,25-5,57 GHz, 8,55-8,65 GHz, 9,5-9,8 GHz, 13,25-13,75 GHz y 35,5-35,6 GHz. 2.1 Criterios de calidad de funcionamiento Los altmetros a bordo de vehculos espaciales realizan, tras el procesamiento de los datos, mediciones del nivel del mar con una precisin de menos de 3 cm. El nivel de r

24、uido en las mediciones de altura efectuados por los altmetros oscila entre 2 y 2,4 cm para mar en calma. Un aumento de 0,1 cm en el ruido en las mediciones de altura debido a la interferencia no afectara de forma material a los datos y sera aceptable. En otras palabras, una degradacin del 4% en dich

25、o ruido sera coherente con los objetivos de la misin. Un requisito de las misiones del altmetro es la adquisicin del 90% de todos los datos posibles sobre los ocanos. El objetivo de diseo es superior al requisito mnimo y se ha establecido como el 95% de todos los datos posibles. Las observaciones de

26、ben realizarse lo ms prximas posibles a la interfaz tierra-mar (por debajo de 15 km de la interfaz tierra-mar se producen distorsiones en la longitud de onda del altmetro y no se puede estimar la altura con precisin). En el balance para determinar las prdidas de datos deben contemplarse todas las fu

27、entes de prdidas, incluidas las debidas a los sistemas de los vehculos espaciales, los instrumentos del altmetro, las maniobras, etc. El requisito de disponibilidad para los datos del altmetro es del 95%, suponiendo que las interrupciones individuales asociadas sean breves y aparezcan dispersas de m

28、anera aleatoria a lo largo de todos los instantes y zonas de observacin (es decir, la mayora de las interrupciones duran 2 s o menos). La influencia de la interferencia que siempre est presente en un emplazamiento geogrfico determinado es mucho ms importante que la de la interferencia aleatoria, pue

29、sto que nunca pueden obtenerse mediciones de esas zonas geogrficas. En esas circunstancias, el requisito para los altmetros es obtener datos vlidos para el 99% de todas las zonas geogrficas de inters. 2.2 Criterios de interferencia Los altmetros tpicos tienen balances del enlace que dan lugar a unas

30、 relaciones S /N de 13 dB (salvo los altmetros de 35,5-36 GHz) en la anchura de banda de la resolucin de la gama del receptor de 39,9 dB/Hz. El ruido en la medicin de alturas realizada por el altmetro vara segn la frmula 1 + 2/(S/N). Para una seal de retorno con una S / N de 13 dB antes de la interf

31、erencia, la adicin de sta provoca el siguiente aumento en el ruido de las mediciones de altura. S/N (dB) Degradacin (%) Nivel de interferencia Interferencia no blanca Interferencia blanca Interferencia no blanca Interferencia blanca Ninguno 13 13 Lnea de base Lnea de base 10 dB por debajo del ruido

32、12,6 12,99 1 0,05 3 dB por debajo del ruido 11,25 12,5 4,5 1 Igual al ruido 10 11,5 9 3,8 10 dB por encima del ruido 2,6 3 91 82 Rec. UIT-R RS.1166-4 5 En el caso de los altmetros de 35,5-36 GHz, los efectos atmosfricos y las limitaciones tecnolgicas tienen como resultado un presupuesto de enlace me

33、nos favorable (relacin S/N cercana a 10 dB) y por ende la sensibilidad frente al nivel de interferencia es mayor, por lo cual se han tenido en cuenta los siguientes valores: S/N (dB) Degradacin (%) Nivel de interferencia Interferencia no blanca Interferencia blanca Interferencia no blanca Interferen

34、cia blanca Ninguno 10 10 Lnea de base Lnea de base 10 dB por debajo del ruido 9,6 9,98 1,7 0,08 6 dB por debajo del ruido 9,0 9,9 4,2 0,5 3 dB por debajo del ruido 8,2 9,5 8,4 1,2 1,5 dB por debajo del ruido 7,7 9,1 11,8 3,8 Igual al ruido 7,0 8,5 17 6,9 10 dB por encima del ruido 0,4 0 167 150 Una

35、degradacin en el ruido de las mediciones de altura superior al 4% no permitir satisfacer los requisitos de la misin. Para tener en cuenta la interferencia no gaussiana, el umbral de interferencia se fija a un valor de 3 dB por debajo del ruido ambiente. Como puede verse, la degradacin de la calidad

36、de funcionamiento aumenta bruscamente para niveles de interferencia por encima del ruido de fondo. Por consiguiente, el criterio de interferencia admisible para los altmetros es un nivel de la potencia de seal interferente combinada de 117 dB(W/320 MHz) en la banda de 13-14 GHz y un nivel de 119 dB(

37、W/450 MHz) en la banda de 35,5-36,0 GHz que provocara un aumento inaceptable en el ruido de las mediciones de altura. En las bandas de frecuencias compartidas, la disponibilidad de los datos del altmetro deber ser superior al 95% de todos los emplazamientos de la zona de servicio del sensor cuando a

38、parecen prdidas de manera aleatoria y superior al 99% en todos los emplazamientos cuando las prdidas aparecen sistemticamente en los mismos emplazamientos. 3 Dispersmetros Este punto contiene informacin sobre los criterios de interferencia y de calidad de funcionamiento para los dispersmetros a bord

39、o de vehculos espaciales en las bandas de frecuencias de 5,25-5,57 GHz, 8,55-8,65 GHz, 9,5-9,8 GHz, 13,25-13,75 GHz, 17,2-17,3 GHz y 35,5-36,0 GHz. Se proporcionan los criterios de calidad de funcionamiento y de interferencia para los dispersmetros activos a bordo de vehculos espaciales que pueden u

40、tilizarse para analizar la compatibilidad de los dispersmetros activos a bordo de vehculos espaciales y los sistemas de radionavegacin y radiolocalizacin en esas bandas. 6 Rec. UIT-R RS.1166-4 Las emisiones de radiofrecuencia no deseadas que llegan al receptor del dispersmetro pueden alterar la medi

41、cin de 0realizada por el dispersmetro del radar, siendo 0el coeficiente de retrodispersin del radar normalizado. El volumen de degradacin depender de los valores estadsticos de la interferencia externa. 3.1 Criterios de calidad de funcionamiento En los sistemas de dispersmetros se realiza una estima

42、cin de la potencia de la seal de retorno del eco midiendo primeramente la potencia seal + ruido (es decir, el retorno del eco ms la contribucin de ruido del sistema), y restando a continuacin la potencia ruido nicamente (una estimacin del ruido del sistema nicamente, o ruido de fondo). El ruido del

43、sistema incluye las emisiones trmicas procedentes de la Tierra as como el ruido por la antena y el guiaondas y el factor de ruido del receptor. Para optimizar la calidad de funcionamiento del sistema, las mediciones de seal + ruido y ruido nicamente se realizan para distintas anchuras de banda y/o p

44、ara instantes diferentes. Esta estrategia se basa en el hecho de que la temperatura nominal del sistema es fundamentalmente blanca durante la secuencia de medicin (estacionaria y con una distribucin de potencia espectral plana). Si aparece interferencia externa, el nuevo ruido de fondo compuesto es

45、la suma de la interferencia y del ruido nominal del sistema. Dependiendo de la intensidad, la modulacin, el diagrama de ganancia de la antena y la geometra de la fuente de interferencia, el ruido compuesto puede que no sea blanco a lo largo de toda la secuencia de medicin. En ese caso, la medicin de

46、 ruido nicamente no corresponder al ruido de la medicin seal + ruido, lo que dar lugar a la aparicin de errores en la estimacin de 0. El error estimado de 0como consecuencia de un error en la medicin ruido nicamente determinado puede cuantificarse mediante la siguiente ecuacin: Error 0(dB) = 10 log

47、1 + ( 1) / SNR 0(1) siendo: SNR 0(dB) = 10 log (S/N) = relacin seal/ruido del proceso de estimacin 0con: S: densidad espectral de potencia de retorno del eco N: densidad espectral de potencia nominal del ruido ambiente (aproximadamente 200 dB(W/Hz) en la entrada del receptor del dispersmetro para an

48、tenas de haz en abanico y de haz puntual) y (dB) = 10 log (N + (Is + n/ Bs + n) / N + (In/ Bn) (2) siendo: Is + n : potencia media procedente de la fuente de interferencia en Bs + ndurante el periodo de medicin seal + ruido Bs + n : anchura de banda de la medicin seal + ruido In : potencia media procedente de la fuente de interferencia en Bndurante el periodo de medicin de ruido nicamente Bn : anchura de banda de la medicin ruido nicamente. Rec. UIT-R RS.1166-4 7 La influencia de la interferencia externa es ms importante para vientos con veloc