RU2199764C1 - Method for measuring aerological radiosonde coordinates - Google Patents
Method for measuring aerological radiosonde coordinates Download PDFInfo
- Publication number
- RU2199764C1 RU2199764C1 RU2001126075/09A RU2001126075A RU2199764C1 RU 2199764 C1 RU2199764 C1 RU 2199764C1 RU 2001126075/09 A RU2001126075/09 A RU 2001126075/09A RU 2001126075 A RU2001126075 A RU 2001126075A RU 2199764 C1 RU2199764 C1 RU 2199764C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- arz
- error
- measuring
- coordinates
- true
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
- Y02A90/10—Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано для измерения координат аэрологических радиозондов (АРЗ), а именно углов места и азимута, дальности до АРЗ и вычисления его высоты полета и географических координат, также может быть использовано, например, в аэродромных РЛС с предварительным запуском АРЗ и с дальнейшим использованием полученных метеовеличин при определении координат целей (самолетов). The invention relates to radar and can be used to measure the coordinates of aerological radiosondes (ARZ), namely elevation and azimuth angles, range to ARZ and calculate its flight altitude and geographical coordinates, can also be used, for example, in aerodrome radars with preliminary launch of ARZ and with the further use of the obtained meteorological values in determining the coordinates of targets (aircraft).
В настоящее время в аэрологических вычислительных комплексах измерение всех координат АРЗ происходит классическим образом: углы места и азимута определяются амплитудно-разностным методом, дальность по времени между запросным и отраженным сигналами, высота определяется вычислением по углу места и дальности, как, например, в метеокомплексе фирмы VAISALA, состоящем из метеолокатора и АРЗ, в котором слежение за последним происходит по указанной схеме (см. ж. VAISALA News, 136, 1995 г., стр. 9-12, Финляндия, Хельсинки). At present, in aerological computer systems, the measurement of all coordinates of the ARZ is carried out in a classical way: elevation and azimuth angles are determined by the amplitude-difference method, the time range between the interrogation and reflected signals, the height is determined by calculating the elevation and range by the angle, as, for example, in a company’s weather complex VAISALA, consisting of a weather radar and ARZ, in which the latter is tracked according to the specified scheme (see VAISALA News, 136, 1995, p. 9-12, Finland, Helsinki).
Недостатком данного способа является недостаточная точность, т.к. не учитываются атмосферные ошибки и/или ошибки распространения, криволинейность распространения луча в тропосфере и т.д. The disadvantage of this method is the lack of accuracy, because atmospheric errors and / or propagation errors, the curvilinearity of beam propagation in the troposphere, etc. are not taken into account.
Известен способ определения дальности, см. заявку РФ 93047542, цель изобретения которого - повышение точности измерения дальности. Для этого в способе измерения дальности до отражающей поверхности, включающем излучение из двух точек объекта сигналов в напрвлении отражающей поверхности, прием отраженных сигналов на объекте и определение дальности по соотношению направлений излучения и приема сигналов и известному расстоянию между точками их излучения и приема, излучение сигналов осуществляют в плоскости, образованной пересекающимися прямыми, одна из которых совпадает с отрезком, соединяющим точки излучения и включающим в себя точку начала отсчета дальности, а вторая проходит через эту точку в направлении отсчета дальности по направлениям, пересекающимся в точке, расположенной на пересечении второй прямой с отражающей поверхностью, а прием отраженных сигналов в - точке начала отсчета дальности, затем определяют дальность до отражающей поверхности из приведенного соотношения. A known method for determining the range, see the application of the Russian Federation 93047542, the purpose of the invention of which is to increase the accuracy of measuring ranges. To do this, in the method of measuring the distance to the reflective surface, including radiation from two points of the object of the signals in the direction of the reflecting surface, receiving the reflected signals at the object and determining the distance by the ratio of the directions of radiation and reception of signals and the known distance between the points of their radiation and reception, the signal is radiation in a plane formed by intersecting straight lines, one of which coincides with the segment connecting the radiation points and including the starting point of the range, and T paradise passes through this reference point in the range direction along directions intersecting at a point situated at the intersection of the second straight line with a reflective surface, and receiving the reflected signals - the origin point range, then determine the range to the reflecting surface of the reduced ratio.
Недостатком способа является его сложность, большие материальные затраты, требует двух РЛС, но все равно точность недостаточная, т.к. не учитываются криволинейность земной поверхности, атмосферные ошибки и пр. The disadvantage of this method is its complexity, high material costs, requires two radars, but still the accuracy is insufficient, because Earth curvature, atmospheric errors, etc. are not taken into account.
Известен способ коррекции ошибки вычисления высоты при радиолокационном измерении, учитывающий сферическую поверхность Земли, см. "Справочник по радиолокации", под ред. М.Сколника, т.4. М.: Сов.Радио, 1978 г., стр. 78. A known method of correcting the error in calculating the height during radar measurement, taking into account the spherical surface of the Earth, see "Reference radar", ed. M. Skolnik, vol. 4. M .: Sov. Radio, 1978, p. 78.
Недостатком данного способа является его неполность, т.е. не учитывается атмосферная рефракция распространения радиоволн, а также влияние состояния атмосферы на точность измерения (влажность, давление, температура). The disadvantage of this method is its incompleteness, i.e. atmospheric refraction of radio waves propagation, as well as the influence of the state of the atmosphere on the measurement accuracy (humidity, pressure, temperature) are not taken into account.
Известен способ коррекции в выражении систематических ошибок, например, ошибка при измерении угла места пропорциональна среднему значению изменения показателя преломления по пути распространения радиоволн, см. "Теоретические основы радиолокации" под ред. В.Е.Дулевича. М.: Сов.Радио, 1978 г., стр. 431-435. Зная эту формулу, можно программно в РЛС (в блок обработки сигналов цели) вносить корректировку в измеренные параметры, тем самым повысить точность измерения прототип. A known method of correction in the expression of systematic errors, for example, the error in measuring the elevation angle is proportional to the average value of the change in the refractive index along the propagation path of radio waves, see "Theoretical Foundations of Radar", ed. V.E.Dulevich. M .: Sov. Radio, 1978, pp. 431-435. Knowing this formula, it is possible to programmatically adjust the measured parameters in the radar (in the target signal processing unit), thereby increasing the measurement accuracy of the prototype.
Недостатками этого способа являются следующие:
- формула дает один знак отклонения луча, в действительности же из-за различий температуры, влажности и пр. знак может быть противоположен и может даже изменяться несколько раз по пути следования луча;
- полученные выражения справедливы только для плоской модели атмосферы и не могут быть использованы при наблюдении цели вблизи горизонта;
- полученные выражения даны для сухой атмосферы, в действительности же при увеличении влажности до 100% ошибка возрастает на 20-30%, то же можно сказать и о температуре.The disadvantages of this method are the following:
- the formula gives one sign of the deviation of the beam, in reality, due to differences in temperature, humidity, etc. the sign may be opposite and may even change several times along the path of the beam;
- the obtained expressions are valid only for a flat model of the atmosphere and cannot be used when observing a target near the horizon;
- the expressions obtained are given for a dry atmosphere, in reality, when the humidity increases to 100%, the error increases by 20-30%, the same can be said about temperature.
Известно теоретическое выражение определения расстояния до АРЗ с учетом метеоусловий, в котором ошибка измерения расстояния в тропосфере определяется выражением
где N=(n-1)•106
N - индекс рефракции
l - длина криволинейного пути
R - длина прямолинейного пути
в свою очередь
N=(n-1)•106=77,6(р+4810е/Т)/Т,
т. е. связывает показатель преломления (индекс рефракции) с температурой воздуха Т (К), давлением p (мбар), влажностью (парциальным давлением водяных паров), e (мбар). См. "Справочник по радиолокации", под ред. М.Сколника, т. 4, М.: Сов.Радио, 1978 г., стр. 79.A theoretical expression is known for determining the distance to ARZ, taking into account weather conditions, in which the error in measuring the distance in the troposphere is determined by the expression
where N = (n-1) • 10 6
N - index of refraction
l - curved path length
R - straight path length
in turn
N = (n-1) • 10 6 = 77.6 (p + 4810e / T) / T,
i.e., it relates the refractive index (refractive index) to air temperature T (K), pressure p (mbar), humidity (partial pressure of water vapor), e (mbar). See "Radar Reference," ed. M. Skolnik, vol. 4, M .: Sov. Radio, 1978, p. 79.
Это выражение чисто теоретическое, т.к. использовать его на практике не представляется возможным из-за незнания конкретных метеоусловий на пути следования запросного и отраженного лучей, т.е. закон распределения метеовеличин по высоте в атмосфере заранее не известен и в большинстве случаев он случаен. This expression is purely theoretical, because it is not possible to use it in practice due to ignorance of specific weather conditions along the path of the interrogated and reflected rays, i.e. the law of distribution of meteorological magnitudes by height in the atmosphere is not known in advance and in most cases it is random.
Технической задачей изобретения является повышение точности измерения координат АРЗ при всех реальных факторах состояния атмосферы во время полета АРЗ. An object of the invention is to increase the accuracy of measuring the coordinates of the ARZ for all real factors of the state of the atmosphere during the flight of the ARZ.
Для решения поставленной задачи предлагается способ измерения координат аэрологического радиозонда (АРЗ), основанный на измерении времени между посланным и отраженным от цели лучом, также на измерении угловых координат объекта, отличающийся тем, что одновременно с отраженным лучом принимают данные текущих метеовеличин и по последним вычисляют ошибку наклонной дальности до цели по выражению
где 
N - индекс рефракции;
R - длина прямолинейного пути до АРЗ;
L - длина криволинейного пути до АРЗ, по которому распространяется радиолуч;
в свою очередь
N=(n-1)•106=77,6(p+4810е/Т)/Т,
где n - показатель преломления,
Т - температура воздуха (K),
р - давление (мбар),
е - влажность (мбар).To solve this problem, we propose a method for measuring the coordinates of an aerological radiosonde (ARZ), based on measuring the time between the beam sent and reflected from the target, as well as measuring the angular coordinates of the object, characterized in that the current meteorological values are received simultaneously with the reflected beam and the error is calculated from the latter slant range to the target by expression
Where
N is the refractive index;
R is the length of the straight path to the ARZ;
L is the length of the curved path to the ARZ along which the radio beam propagates;
in turn
N = (n-1) • 10 6 = 77.6 (p + 4810e / T) / T,
where n is the refractive index,
T - air temperature (K),
p is the pressure (mbar),
e - humidity (mbar).
Затем с учетом полученной ошибки определяют истинный угол места по выражению δR = 2cscε, где δR - ошибка наклонной дальности;
csc - геометрическая функция косеканс;
ε - угол места
и истинную наклонную дальность до цели, равную разности R-δR, после чего определяют истинную высоту АРЗ по известному выражению
где Rs - вычисленная наклонная дальность,
r0 - радиус Земли,
sin ε - синус угла места.Then, taking into account the obtained error, the true elevation angle is determined by the expression δR = 2cscε, where δR is the slant range error;
csc is the geometric function of cosecans;
ε - elevation angle
and the true slant range to the target, equal to the difference R-δR, after which the true height of the ARZ is determined by the well-known expression
where Rs is the calculated slant range,
r 0 is the radius of the Earth,
sin ε is the sine of the elevation angle.
Способ измерения координат аэрологического радиозонда (АРЗ), основанный на измерении времени между посланным и отраженным от цели лучом, также на измерении угловых координат, отличающийся тем, что одновременно с отраженным лучом принимают данные текущих метеовеличин и по последним вычисляют ошибку наклонной дальности до цели по выражению
где 
Where
Затем с учетом полученной ошибки определяют истинный угол места и истинную наклонную дальность до цели, равную разности R-δR, после чего определяют истинную высоту АРЗ по известному выражению:
где Rs - вычисленная наклонная дальность,
r0 - радиус Земли,
sin ε - синус угла места.Then, taking into account the error obtained, the true elevation angle and the true slant range to the target equal to the difference R-δR are determined, and then the true height of the ARZ is determined by the well-known expression:
where Rs is the calculated slant range,
r 0 is the radius of the Earth,
sin ε is the sine of the elevation angle.
На фиг.1 изображена структурная схема способа, на фиг.2 - геометрия для общего случая (кривизна поверхности Земли, рефракция), на которых изображено: 1 - аэрологический радиозонд, 2 - метео-РЛС с антенной и излучателем, 3 - антенная колонка, 4 - антенный коммутатор, 5 - циркулятор, 6 - передатчик, 7 - приемник, 8 - блок определения угловых координат, 9 - блок определения дальности, 10 - блок определения метеовеличин, 11 микропроцессор, ε - угол места, β - угол азимута, Р - давление, toС - температура, е - влажность, R - дальность, Н - высота, антенна АРЗ канала телеметрии.Figure 1 shows the structural diagram of the method, figure 2 - geometry for the General case (curvature of the Earth's surface, refraction), which depict: 1 - aerological radiosonde, 2 - weather radar with antenna and emitter, 3 - antenna column, 4 - antenna switch, 5 - circulator, 6 - transmitter, 7 - receiver, 8 - block for determining angular coordinates, 9 - block for determining ranges, 10 - block for determining meteorological values, 11 microprocessor, ε - elevation angle, β - azimuth angle, P - pressure, t o C - temperature, e - humidity, R - distance, H - height, antenna ARZ channel telemeter and.
АРЗ 1 через прямой и отраженный радиолучи, также каналом телеметрии связан с антенной 2 метео-РЛС, которая механически связана с антенной колонкой 3, а электрически связана с антенным коммутатором 4, который через циркулятор 5 соединен с выходом передатчика 6 и с входом приемника 7, последние также связаны между собой, выход приемника 7 связан с блоками определения угловых координат 8, определения дальности 9, определения метеовеличин 10, которые в свою очередь связаны с информационными входами микропроцессора 11, выходы которого соединены с индикаторами, принтером и пр., кроме того, выход блока определения угловых координат связан с антенной колонкой 3. Блок питания, задающий генератор, цепи синхронизации, управления и т.д. условно не показаны. ARZ 1 through direct and reflected radio beams, also by telemetry channel is connected to the
Указанные узлы и блоки могут быть взяты или выполнены на типовых элементах современных РЛС, также может быть взята целиком серийно выпускаемая метео-РЛС, см. А. А.Ефимов "Принципы работы аэрологического информационно-вычислительного комплекса АВК-1". М.: Гидрометеоиздат, 1989, стр. 61-67. The indicated units and blocks can be taken or performed on typical elements of modern radars, a whole-produced meteorological radar can also be taken, see A. A. Efimov "Principles of operation of the aerological information and computer complex AVK-1". M .: Gidrometeoizdat, 1989, pp. 61-67.
Микропроцессор может быть взят, например, фирмы Intel 80С 188ЕС-16, см. Каталог "Сектор электронных компонентов. Россия-99". М., ДОДЭКА, 1999, стр. 487. The microprocessor can be taken, for example, from Intel 80C 188ES-16, see the catalog "Sector of electronic components. Russia-99". M., DODEKA, 1999, p. 487.
Устройство по предлагаемому способу работает в следующих режимах. Вначале на малых дальностях, затем на средних дальностях, затем на больших дальностях. The device according to the proposed method works in the following modes. First at short ranges, then at medium ranges, then at long ranges.
Режим малой дальности
В этом режиме при работе по целям, находящимся на малых дальностях (до 10 единиц км), достаточно хорошая оценка координат цели получается при допущении, что Земля имеет плоскую поверхность, тогда геометрия имеет вид, представленный на фиг.3, где Rs - наклонная дальность, ε - угол места, Н - высота, которые связаны между собой простым уравнением:
Η = Rs•sinε
Ошибка же определения дальности может быть описана следующим выражением:
δR = 2cscε(м),
но эти выражения не могут быть использованы при наблюдении АРЗ вблизи горизонта (угол места меньше 6o).Short range mode
In this mode, when working on targets located at short ranges (up to 10 km units), a fairly good estimate of the coordinates of the target is obtained under the assumption that the Earth has a flat surface, then the geometry has the form shown in Fig. 3, where Rs is the inclined range , ε - elevation angle, N - height, which are interconnected by a simple equation:
Η = R s • sinε
The error in determining the range can be described by the following expression:
δR = 2cscε (m),
but these expressions cannot be used when observing ARZ near the horizon (elevation is less than 6 o ).
Кроме непосредственного (прямого) измерения дальности и угловых координат метео-РЛС выдает высоту АРЗ, но это измерение высоты полета АРЗ является косвенным, т.к. производится расчетным путем с использованием значения дальности АРЗ и ее угла места над видимым горизонтом. Также расчетным путем по дальности и угловым координатам определяются текущие графические широта и долгота АРЗ (при необходимости). In addition to the direct (direct) measurement of the range and angular coordinates, the weather radar gives the altitude of the ARZ, but this measurement of the altitude of the ARZ is indirect, because is calculated by using the value of the ARZ range and its elevation angle above the visible horizon. Also, by calculating the distance and angular coordinates, the current graphic latitude and longitude of the ARZ are determined (if necessary).
Режим средней дальности (до 10-15 км)
В этом режиме для повышения точности учитывается кривизна земной поверхности, согласно геометрии, представленной на фиг.4.Medium range mode (up to 10-15 km)
In this mode, to improve accuracy, the curvature of the earth's surface is taken into account, according to the geometry shown in Fig.4.
Согласно теореме косинусов имеем
после преобразований
Для целей, находящихся на небольших высотах, для которых 2r0≥Hист, это уравнение преобразуется в выражение
В этом режиме и в режиме малой дальности вычисление истинной высоты по приведенным выражениям для МП 11 не представляет труда, это обыкновенная математическая задача.According to the cosine theorem, we have
after transformations
For purposes located at low altitudes, for which 2r 0 ≥H ist , this equation is converted to the expression
In this mode and in the short-range mode, calculating the true altitude from the above expressions for MP 11 is not difficult, this is an ordinary mathematical problem.
Режим большой дальности (до 120-150 км)
В этом режиме учитывается дополнительно атмосферная рефракция электромагнитных волн вдоль трассы распространения до цели. Известно, что в земной атмосфере электромагнитные волны обычно преломляются, отклоняясь по направлению к земной поверхности, это обусловлено изменением с высотой показателя преломления, определяемого как отношение скорости распространения в свободном пространстве к скорости в рассматриваемой среде. В тропосфере показатель преломления N зависит от температуры, давления и содержания водяных паров и может быть выражен как
(n-1)•106=N=77,6(p+4810e/T)/T,
где Т - температура воздуха, К;
p - барометрическое давление, мбар;
е - парциальное давление водяного пара, мбар.Long range mode (up to 120-150 km)
In this mode, atmospheric refraction of electromagnetic waves along the propagation path to the target is also taken into account. It is known that in the Earth’s atmosphere, electromagnetic waves usually refract, deviating towards the Earth’s surface, this is due to a change in the refractive index, which is defined as the ratio of the speed of propagation in free space to the speed in the medium under consideration. In the troposphere, the refractive index N depends on temperature, pressure and water vapor content and can be expressed as
(n-1) • 10 6 = N = 77.6 (p + 4810e / T) / T,
where T is the air temperature, K;
p is the barometric pressure, mbar;
e - partial pressure of water vapor, mbar.
С увеличением высоты показатель преломления уменьшается, т.к. p и e быстро уменьшаются с увеличением высоты. With increasing height, the refractive index decreases, because p and e decrease rapidly with increasing height.
Таким образом, в этом режиме для коррекции определения дальности (высоты) используются получаемые данные метеовеличин с блока 10. Эти данные поступают на МП 11, где вычисляется показатель преломления и по нему определяется ошибка по дальности δR и корректируется измеренная дальность до цели и вычисляются Н и географические широта и долгота цели. Ошибка по дальности определяется интегральным выражением, приведенным выше. Thus, in this mode, the obtained meteorological data from block 10 are used to correct the determination of the range (altitude). These data are sent to MP 11, where the refractive index is calculated and the error in the range δR is determined from it and the measured distance to the target is corrected and H and latitude and longitude of the target. The error in range is determined by the integral expression given above.
Таким образом, используя полученные от АРЗ метеовеличины, одновременно с замеренными параметрами цели (угловые координаты и дальность) корректируем эти замеренные параметры и с большой точностью (до единиц метров) получаем истинные координаты АРЗ. Thus, using the meteorological values obtained from the ARZ, simultaneously with the measured target parameters (angular coordinates and range), we correct these measured parameters and obtain the true coordinates of the ARZ with great accuracy (to units of meters).
Видно, что построение метео-РЛС по предложенному способу позволяет без больших аппаратурных затрат значительно повысить точность измерения параметров полета АРЗ. Измеренные данные состояния атмосферы можно передавать на другие РЛС, например кругового обзора на аэродроме для повышения точности работы последнего. Эти данные можно считать действительными до следующего запуска АРЗ и т.д. It can be seen that the construction of meteorological radars according to the proposed method allows, without large hardware costs, significantly improve the accuracy of measuring the flight parameters of the ARZ. The measured data of the state of the atmosphere can be transmitted to other radars, for example, a circular view at the airfield to increase the accuracy of the latter. These data can be considered valid until the next launch of the ARZ, etc.
Ошибки в измерении координат подразделяются на систематические и случайные. Систематические ошибки имеют постоянные значения по крайней мере в течение одного сеанса измерений и могут быть скомпенсированы. Случайные же ошибки вызываются неконтролируемыми причинами, не могут быть полностью предсказаны, а следовательно, и скомпенсированы. К последним относятся, в том числе, ошибки распространения, вызываемые турбулентными процессами в атмосфере, изменениями температуры по высоте, а также влажности и давления. В настоящее время принято считать (на основе экспериментальных данных), что ошибка, которую вносит тропосфера, численно равна среднему значению изменения показателя преломления в интервале высот от 0 до Z и изменяется линейно. Для стандартной атмосферы полная ошибка δR=2 csc β (м), где R - расстояние до цели, csc - геометрическая функция косеканс, β - угол входа луча в очередной слой атмосферы. Errors in the measurement of coordinates are divided into systematic and random. Systematic errors have constant values for at least one measurement session and can be compensated. Random errors, however, are caused by uncontrolled causes; they cannot be completely predicted and, therefore, compensated. The latter include, among other things, propagation errors caused by turbulent processes in the atmosphere, temperature changes in height, as well as humidity and pressure. At present, it is generally accepted (based on experimental data) that the error introduced by the troposphere is numerically equal to the average value of the change in the refractive index in the altitude range from 0 to Z and varies linearly. For a standard atmosphere, the total error is δR = 2 csc β (m), where R is the distance to the target, csc is the geometric function of cosecans, β is the angle of entry of the beam into the next layer of the atmosphere.
Полученные выражения справедливы только для плоской модели атмосферы и не могут использоваться при наблюдении цели вблизи горизонта. The obtained expressions are valid only for a flat model of the atmosphere and cannot be used when observing a target near the horizon.
Также видно, что ошибка всегда имеет один знак. Ошибка измерения координат в ионосфере определяется полной интегральной концентрацией электронов, ее также можно оценить и даже спрогнозировать по экспериментальным данным об изменении средних значений полной интегральной концентрации электронов в зависимости от года, сезона и времени суток. Эта ошибка также имеет всегда один знак. В стратосфере распространение луча происходит прямолинейно. Таким образом, из экспериментальных данных видно, что в тропосфере и ионосфере луч распространяется криволинейно и отклоняется вниз, т.е. ошибка имеет один знак, следовательно, в тропосфере и ионосфере их можно складывать арифметически. Последние экспериментальные данные показывают, что это не совсем так. Ошибки измерения координат в тропосфере, стратосфере и ионосфере в зависимости от температуры, влажности и давления могут иметь и противоположный знак. Поэтому применение данного способа позволяет учесть все ошибки, связанные с состоянием атмосферы по всей длине распространения радиолуча до АРЗ. It can also be seen that the error always has one sign. The error in measuring the coordinates in the ionosphere is determined by the total integral electron concentration, it can also be estimated and even predicted from experimental data on the change in the average values of the total integrated electron concentration depending on the year, season, and time of day. This error also always has one sign. In the stratosphere, beam propagation is straightforward. Thus, it can be seen from the experimental data that in the troposphere and ionosphere the beam propagates curvilinearly and deviates downward, i.e. the error has one sign, therefore, in the troposphere and ionosphere they can be added arithmetically. Recent experimental data show that this is not entirely true. Errors in the measurement of coordinates in the troposphere, stratosphere and ionosphere depending on temperature, humidity and pressure can also have the opposite sign. Therefore, the use of this method allows you to take into account all errors associated with the state of the atmosphere along the entire propagation length of the radio beam to the ARZ.
Claims (1)
где
N - индекс рефракции;
R - длина прямолинейного пути до АРЗ;
L - длина криволинейного пути до АРЗ, по которому распространяется радиолуч,
в свою очередь
N=(n-1)•106=77,6(p+4810е/Т)/Т,
где n - показатель преломления;
Т - температура воздуха, К;
р - давление, мбар;
е - влажность, мбар,
затем с учетом полученной ошибки определяют истинный угол места по выражению
δR = 2cscε,
где δR - ошибка наклонной дальности;
csc - геометрическая функция косеканс;
ε - угол места,
и истинную наклонную дальность до АРЗ, равную R-δR, после чего определяют истинную высоту АРЗ по известному выражению
где Rs - истинная наклонная дальность;
r0 - радиус Земли,
Sinε - синус угла места.A method for measuring the coordinates of an aerological radiosonde (ARZ), based on measuring the time between the beam sent and reflected from the ARZ, also on measuring the angular coordinates of the ARZ, characterized in that the current meteorological values are received at the same time as the reflected ray, and the latter computes the slant range error to the ARZ from expression
Where
N is the refractive index;
R is the length of the straight path to the ARZ;
L is the length of the curved path to the ARZ along which the radio beam propagates,
in turn
N = (n-1) • 10 6 = 77.6 (p + 4810e / T) / T,
where n is the refractive index;
T - air temperature, K;
p is the pressure, mbar;
e - humidity, mbar,
then, taking into account the error obtained, the true elevation angle is determined by the expression
δR = 2cscε,
where δR is the slant range error;
csc is the geometric function of cosecans;
ε is the elevation angle,
and the true slant range to the ARZ equal to R-δR, after which the true height of the ARZ is determined by the well-known expression
where Rs is the true slant range;
r 0 is the radius of the Earth,
Sinε is the sine of the elevation angle.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001126075/09A RU2199764C1 (en) | 2001-09-24 | 2001-09-24 | Method for measuring aerological radiosonde coordinates |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001126075/09A RU2199764C1 (en) | 2001-09-24 | 2001-09-24 | Method for measuring aerological radiosonde coordinates |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2199764C1 true RU2199764C1 (en) | 2003-02-27 |
Family
ID=20253330
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001126075/09A RU2199764C1 (en) | 2001-09-24 | 2001-09-24 | Method for measuring aerological radiosonde coordinates |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2199764C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2508560C2 (en) * | 2008-10-28 | 2014-02-27 | Таль | Method of correcting prediction errors of time-variable signals subjected to interference by various uncontrollable systematic effects |
| RU2801741C1 (en) * | 2023-02-27 | 2023-08-15 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие " Радиосвязь" (АО "НПП "Радиосвязь") | Method for determining range to aerological radiosonde |
-
2001
- 2001-09-24 RU RU2001126075/09A patent/RU2199764C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Теоретические основы радиолокации./ Под ред. В.Е. ДУЛЕВИЧА. -М.: Сов. радио, 1978, с.431-435. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2508560C2 (en) * | 2008-10-28 | 2014-02-27 | Таль | Method of correcting prediction errors of time-variable signals subjected to interference by various uncontrollable systematic effects |
| RU2801741C1 (en) * | 2023-02-27 | 2023-08-15 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие " Радиосвязь" (АО "НПП "Радиосвязь") | Method for determining range to aerological radiosonde |
| RU2808775C1 (en) * | 2023-03-31 | 2023-12-05 | Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Радиосвязь" (АО "НПП "Радиосвязь") | Method for doppler determination of motion parameters of airlogical radiosonde and radar system for its implementation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Hogg et al. | An automatic profiler of the temperature, wind and humidity in the troposphere | |
| US5402116A (en) | Atmospheric pressure calibration systems and methods | |
| US20100052978A1 (en) | Method and apparatus for making airborne radar horizon measurements to measure atmospheric refractivity profiles | |
| US4594676A (en) | Aircraft groundspeed measurement system and technique | |
| JPH063453B2 (en) | Measuring method and device for altitude distribution of wind direction, wind speed, and temperature | |
| Semenets et al. | Registration of refraction phenomenon in the problem of acoustic sounding of atmosphere in airports zone | |
| CN108562882B (en) | Geometric cross calibration method and system for satellite-borne SAR (synthetic aperture radar) image | |
| Yueh et al. | QuikSCAT wind retrievals for tropical cyclones | |
| Hocking et al. | Interpretation, reliability and accuracies of parameters deduced by the spaced antenna method in middle atmosphere applications | |
| CN105044695A (en) | Method using point targets to carry out onboard RCS measurement calibration | |
| US4670758A (en) | Depression angle ranging system and methods | |
| CN114879197A (en) | Method for calibrating satellite DDM (distributed data management) in real time | |
| US3184736A (en) | Attitude sensing by amplitude comparison of multiple radar beams | |
| US4626861A (en) | Two angle range and altitude measurement system and methods | |
| Nekrasov et al. | Airborne weather radar concept for measuring water surface backscattering signature and sea wind at circular flight | |
| US20090153396A1 (en) | System and Method for Using GPS Interferometry to Determine Atmospheric Conditions | |
| RU2199764C1 (en) | Method for measuring aerological radiosonde coordinates | |
| Liao et al. | Retrieval of snow and rain from combined X-and W-band airborne radar measurements | |
| Nekrassov | Measurement of sea surface wind speed and its navigational direction from flying apparatus | |
| RU2072524C1 (en) | Radio radiator position finding method | |
| Samoylov et al. | Pulse altimeter for aircraft | |
| Benallegue et al. | Evaluation of calibration methods for a helicopter-borne microwave scatterometer | |
| US3351942A (en) | Method for the determination of distance and/or direction between nonintervisible distant stations | |
| Little | Ground-based remote sensing for meteorological nowcasting | |
| RU2003109251A (en) | METHOD FOR DETERMINING EARTH VELOCITY VECTOR AND Aircraft Demolition ANGLE |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040925 |