RU2495452C2 - Method for remote optical probing of weakly scattering atmosphere - Google Patents

Method for remote optical probing of weakly scattering atmosphere Download PDF

Info

Publication number
RU2495452C2
RU2495452C2 RU2011143951/28A RU2011143951A RU2495452C2 RU 2495452 C2 RU2495452 C2 RU 2495452C2 RU 2011143951/28 A RU2011143951/28 A RU 2011143951/28A RU 2011143951 A RU2011143951 A RU 2011143951A RU 2495452 C2 RU2495452 C2 RU 2495452C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
points
atmosphere
paths
light pulses
signals
Prior art date
Application number
RU2011143951/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011143951A (en
Inventor
Александр Дмитриевич Егоров
Ирина Александровна Потапова
Юлия Борисовна Ржонсницкая
Надежда Александровна Саноцкая
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный гидрометеорологический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный гидрометеорологический университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный гидрометеорологический университет"
Priority to RU2011143951/28A priority Critical patent/RU2495452C2/en
Publication of RU2011143951A publication Critical patent/RU2011143951A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2495452C2 publication Critical patent/RU2495452C2/en

Links

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A90/00Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
    • Y02A90/10Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: light pulses are sent into the atmosphere from points spread in space on crossing probing paths passing in noncollinear directions. Echo signals are received at sending points; light pulses are sent on additional paths, each crossing all previous paths. The total number of paths is not less than five. Characteristics of the atmosphere are determined from the power of said signals using calculation formulae.
EFFECT: high accuracy of determination due to correct accounting for atmospheric background illumination.
1 dwg

Description

Изобретение относится к области метеорологии, а более конкретно - к способам определения характеристик загрязнения атмосферы, и может использоваться, например, для измерения оптических параметров слабо рассеивающей атмосферы лидарными системами при определении аэрозольного загрязнения воздуха.The invention relates to the field of meteorology, and more specifically to methods for determining the characteristics of atmospheric pollution, and can be used, for example, to measure the optical parameters of a weakly scattering atmosphere by lidar systems in determining aerosol air pollution.

Известен способ оптического зондирования неоднородной атмосферы [1], при котором осуществляют посылку в атмосферу светового импульса малой длительности и регистрацию рассеянного в обратном направлении света, преобразованного в электрические сигналы. Эти сигналы накапливают в течение заданного промежутка времени в зависимости от общей протяженности исследуемого участка. При этом обеспечивают усиление принятых сигналов пропорционально квадрату текущего времени, отсчитываемого с момента посылки импульса в атмосферу.A known method of optical sensing of a heterogeneous atmosphere [1], in which a light pulse of short duration is sent to the atmosphere and the light scattered in the opposite direction is converted into electrical signals. These signals accumulate over a given period of time depending on the total length of the investigated area. At the same time, the received signals are amplified in proportion to the square of the current time counted from the moment the pulse was sent to the atmosphere.

Этот известный способ обладает низкой точностью, поскольку он основан на предположении о постоянстве отношения коэффициента обратного рассеяния к коэффициенту ослабления на исследуемой трассе зондирования. Это предположение не выполняется в условиях реальной неоднородной атмосферы.This known method has low accuracy, because it is based on the assumption that the ratio of the backscattering coefficient to the attenuation coefficient on the probing path under study is constant. This assumption is not fulfilled in a real inhomogeneous atmosphere.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является известный способ определения прозрачности неоднородной атмосферы [2], при котором осуществляют посылку в атмосферу световых импульсов из точек, разнесенных в пространстве, по пересекающимся трассам зондирования, проходящим не менее чем по трем неколлинеарным направлениям; с образованием области зондирования отрезками между точками их пересечения, осуществляют прием эхо сигналов в точках посылки, а характеристики атмосферы определяют по мощностям этих сигналов с использованием расчетных формул.Closest to the proposed invention is a known method for determining the transparency of an inhomogeneous atmosphere [2], in which light pulses are sent to the atmosphere from points spaced in space along intersecting sounding paths passing in at least three noncollinear directions; with the formation of the sounding region by segments between the points of their intersection, echo signals are received at the sending points, and the atmospheric characteristics are determined by the power of these signals using calculation formulas.

В этом известном решении повышена точность определения характеристик загрязнения неоднородной атмосферы благодаря использованию не менее чем трех точек посылки в атмосферу световых импульсов. Однако в решении [2] не учитывается фоновая засветка в процессе измерений характеристик слабо рассеивающей атмосферы.In this known solution, the accuracy of determining the characteristics of pollution of an inhomogeneous atmosphere is increased by using at least three points of sending light pulses into the atmosphere. However, the solution [2] does not take into account background illumination during measurements of the characteristics of a weakly scattering atmosphere.

Техническим результатом изобретения является повышение точности определения характеристик атмосферы за счет корректного учета фоновой засветки атмосферы.The technical result of the invention is to increase the accuracy of determining the characteristics of the atmosphere by correctly taking into account the background illumination of the atmosphere.

В предлагаемом способе используют некоторые существенные признаки прототипа, а именно: в нем осуществляют посылку в атмосферу световых импульсов из точек, разнесенных в пространстве, по пересекающимся трассам зондирования, проходящим по неколлинеарным направлениям.The proposed method uses some of the essential features of the prototype, namely: it sends light pulses into the atmosphere from points spaced in space along intersecting sounding paths passing in noncollinear directions.

Существенными отличительными признаками предлагаемого способа является то, что осуществляют посылку световых импульсов по дополнительным трассам, каждая из которых пересекает все предыдущие трассы, с общим числом не менее пяти трасс, и по принятым сигналам определяют характеристики атмосферы.Salient features of the proposed method is that they send light pulses along additional paths, each of which crosses all previous paths, with a total number of at least five paths, and the characteristics of the atmosphere are determined by the received signals.

Оптические характеристики загрязнения неоднородной атмосферы, в частности,Optical characteristics of inhomogeneous atmosphere pollution, in particular,

z i = { β ( r i ) } m

Figure 00000001
, (1) z i = { β ( r i ) } m
Figure 00000001
, (one)

находят из системы уравнений, записанной для многоугольников, образованных пересечением трасс зондирования по неколлинеарным направлениямfound from the system of equations written for polygons formed by the intersection of sensing paths in noncollinear directions

a i , i z i a i , i + 1 z i + 1 = b i , i = 1 , 2 ,..., k 1

Figure 00000002
(2) a i , i z i - a i , i + one z i + one = b i , i = one , 2 , ..., k - one
Figure 00000002
(2)

a k , k z k a k ,1 z 1 = b k ,

Figure 00000003
a k , k z k - a k ,one z one = b k ,
Figure 00000003

где a i , j = S i , j g

Figure 00000004
,Where a i , j = S i , j g
Figure 00000004
,

b i = ± 2 m C i { S ( R i , r ) } m d r ,

Figure 00000005
b i = ± 2 m C i { S ( R i , r ) } m d r ,
Figure 00000005

S i , j = S ( R i , r j ) = ( P i , j P * ( R i ) ) / f ,

Figure 00000006
, S i , j = S ( R i , r j ) = ( P i , j - P * ( R i ) ) / f ,
Figure 00000006
,

S - мощность сигнала обратного рассеяния, скорректированная на геометрический фактор лидара f

Figure 00000007
,S is the power of the backscatter signal, adjusted for the geometric factor of the lidar f
Figure 00000007
,

P i , j

Figure 00000008
- мощность сигнала обратного рассеяния, P i , j
Figure 00000008
is the power of the backscatter signal,

f = ( r j R i ) 2

Figure 00000009
- геометрический фактор лидара, f = ( r j - R i ) - 2
Figure 00000009
- geometric factor of lidar,

β - коэффициент обратного рассеяния,β is the backscattering coefficient,

σ - коэффициент ослабления,σ is the attenuation coefficient,

m=1/g, причем определяется и постоянная g в степенной связи коэффициента обратного рассеяния с коэффициентом ослабления β = Dσg, (3)m = 1 / g, and the constant g is also determined in the power-law relationship of the backscattering coefficient with the attenuation coefficient β = Dσ g , (3)

R i

Figure 00000010
- радиус-вектор точки посылки световых импульсов и приема сигналов обратного рассеяния (i-ой точке расположения приемопередатчика соответствует радиус-вектор R i
Figure 00000011
, i = 1, 2, ...
Figure 00000012
), R i
Figure 00000010
- the radius vector of the point of sending light pulses and receiving backscattering signals (the i-th location point of the transceiver corresponds to the radius vector R i
Figure 00000011
, i = one, 2 ...
Figure 00000012
),

r j

Figure 00000013
- радиус-вектор зондируемого рассеивающего элемента, r j
Figure 00000013
is the radius vector of the probed scattering element,

r

Figure 00000014
- текущий радиус-вектор точки прямой, проходящей через точки i, j, r
Figure 00000014
is the current radius vector of the point of the line passing through points i, j,

c i

Figure 00000015
- отрезок [ r i , r j ]
Figure 00000016
, по которому вычисляются интегралы, c i
Figure 00000015
- line segment [ r i , r j ]
Figure 00000016
by which the integrals are calculated,

d r

Figure 00000017
- элемент длины отрезка. d r
Figure 00000017
- element of the length of the segment.

Сущность изобретения пояснена на чертеже. На фиг. 1 представлена схема посылок зондирующих импульсов и приема эхо сигналов для примера 5 приемопередатчиков (лидаров).The invention is illustrated in the drawing. In FIG. 1 is a diagram of sending probe pulses and receiving echo signals for example 5 transceivers (lidars).

Способ реализуют следующим образом.The method is implemented as follows.

Приемопередатчики 1 - 5 располагают с разнесением в пространстве в точках R 1

Figure 00000018
, R 2
Figure 00000019
, R 3
Figure 00000020
, R 4
Figure 00000021
, R 5
Figure 00000022
.Transceivers 1 to 5 are spaced apart at points R one
Figure 00000018
, R 2
Figure 00000019
, R 3
Figure 00000020
, R four
Figure 00000021
, R 5
Figure 00000022
.

Осуществляют посылку световых импульсов в направлении рассеивающего объема r 1

Figure 00000023
из точек R 1
Figure 00000018
, R 2
Figure 00000019
. Осуществляют посылку световых импульсов из точки R 3
Figure 00000020
в направлении рассеивающего объема r 2
Figure 00000024
. Трасса, проходящая через точки R 3
Figure 00000020
, r 2
Figure 00000024
, пересекает две предыдущие трассы, проходящие через точки R 1
Figure 00000018
, r 1
Figure 00000023
, а также через точки R 2
Figure 00000019
, r 1
Figure 00000023
. Осуществляют посылку световых импульсов из точки R 4
Figure 00000025
в направлении рассеивающего объема r 3
Figure 00000026
. Трасса, проходящая через точки R 4
Figure 00000027
, r 3
Figure 00000026
, пересекает три предыдущие трассы, проходящие через точки R 1
Figure 00000018
, r 1
Figure 00000023
, через точки R 2
Figure 00000019
, r 1
Figure 00000023
а также через точки R 3
Figure 00000020
, r 2
Figure 00000024
. Осуществляют посылку световых импульсов из точки R 5
Figure 00000022
в направлении рассеивающего объема r 4
Figure 00000028
. Трасса, проходящая через точки R 5
Figure 00000022
, r 4
Figure 00000028
, пересекает четыре предыдущие трассы, проходящие через точки R 1
Figure 00000018
, r 1
Figure 00000023
, через точки R 2
Figure 00000019
, r 1
Figure 00000023
, через точки R 3
Figure 00000020
, r 2
Figure 00000024
, а также через точки R 4
Figure 00000027
, r 3
Figure 00000026
.Light pulses are sent in the direction of the scattering volume. r one
Figure 00000023
from points R one
Figure 00000018
, R 2
Figure 00000019
. Send light pulses from a point R 3
Figure 00000020
in the direction of the scattering volume r 2
Figure 00000024
. Track passing through points R 3
Figure 00000020
, r 2
Figure 00000024
intersects two previous tracks passing through points R one
Figure 00000018
, r one
Figure 00000023
as well as through points R 2
Figure 00000019
, r one
Figure 00000023
. Send light pulses from a point R four
Figure 00000025
in the direction of the scattering volume r 3
Figure 00000026
. Track passing through points R four
Figure 00000027
, r 3
Figure 00000026
intersects the three previous tracks passing through the points R one
Figure 00000018
, r one
Figure 00000023
through dots R 2
Figure 00000019
, r one
Figure 00000023
as well as through points R 3
Figure 00000020
, r 2
Figure 00000024
. Send light pulses from a point R 5
Figure 00000022
in the direction of the scattering volume r four
Figure 00000028
. Track passing through points R 5
Figure 00000022
, r four
Figure 00000028
crosses four previous tracks passing through points R one
Figure 00000018
, r one
Figure 00000023
through dots R 2
Figure 00000019
, r one
Figure 00000023
through dots R 3
Figure 00000020
, r 2
Figure 00000024
as well as through points R four
Figure 00000027
, r 3
Figure 00000026
.

Принимают сигналы в точках посылки от отрезков, ограниченных рассеивающими объемами. Принятые эхо сигналы «скорректированы» на геометрический фактор лидара. Результат пропорционален:Receive signals at points of sending from segments limited by scattering volumes. The received echo signals are “corrected” for the geometric factor of the lidar. The result is proportional to:

b1 - на отрезке, ограниченном точками: r 1

Figure 00000023
, r 2
Figure 00000024
;b 1 - on the segment limited by points: r one
Figure 00000023
, r 2
Figure 00000024
;

b2 - на отрезке, ограниченном точками: r 2

Figure 00000029
, r 3
Figure 00000026
;b 2 - on the segment limited by points: r 2
Figure 00000029
, r 3
Figure 00000026
;

b3 - на отрезке, ограниченном точками: r 3

Figure 00000030
, r 4
Figure 00000031
;b 3 - on the segment limited by points: r 3
Figure 00000030
, r four
Figure 00000031
;

b4 - на отрезке, ограниченном точками: r 1

Figure 00000032
, r 5
Figure 00000033
;b 4 - on the segment limited by points: r one
Figure 00000032
, r 5
Figure 00000033
;

b5 - на отрезке, ограниченном точками: r 5

Figure 00000034
, r 6
Figure 00000035
;b 5 - on the segment limited by points: r 5
Figure 00000034
, r 6
Figure 00000035
;

b6 - на отрезке, ограниченном точками: r 6

Figure 00000036
, r 7
Figure 00000037
;b 6 - on the segment limited by points: r 6
Figure 00000036
, r 7
Figure 00000037
;

b7 - на отрезке, ограниченном точками: r 2

Figure 00000038
, r 5
Figure 00000039
;b 7 - on the segment limited by points: r 2
Figure 00000038
, r 5
Figure 00000039
;

b8 - на отрезке, ограниченном точками: r 5

Figure 00000040
, r 8
Figure 00000041
;b 8 - on the segment limited by points: r 5
Figure 00000040
, r 8
Figure 00000041
;

b9 - на отрезке, ограниченном точками: r 8

Figure 00000042
, r 9
Figure 00000043
;b 9 - on the segment limited by points: r 8
Figure 00000042
, r 9
Figure 00000043
;

b10 - на отрезке, ограниченном точками: r 3

Figure 00000044
, r 6
Figure 00000045
;b 10 - on the segment limited by points: r 3
Figure 00000044
, r 6
Figure 00000045
;

b11 - на отрезке, ограниченном точками: r 6

Figure 00000046
, r 8
Figure 00000047
;b 11 - on the segment limited by points: r 6
Figure 00000046
, r 8
Figure 00000047
;

b12 - на отрезке, ограниченном точками: r 8

Figure 00000048
, r 10
Figure 00000049
;b 12 - on the segment limited by points: r 8
Figure 00000048
, r 10
Figure 00000049
;

b13 - на отрезке, ограниченном точками: r 4

Figure 00000050
, r 7
Figure 00000051
;b 13 - on the segment limited by points: r four
Figure 00000050
, r 7
Figure 00000051
;

b14 - на отрезке, ограниченном точками: r 7

Figure 00000052
, r 9
Figure 00000053
;b 14 - on the segment limited by points: r 7
Figure 00000052
, r 9
Figure 00000053
;

b15 - на отрезке, ограниченном точками: r 9

Figure 00000054
, r 10
Figure 00000055
.b 15 - on the segment limited by points: r 9
Figure 00000054
, r 10
Figure 00000055
.

Величины zi находят из системы уравнений (2). Для рассматриваемого конкретного примера находят решение систем уравнений:The values of z i are found from the system of equations (2). For the particular example under consideration, a solution of the systems of equations is found:

a 11 z 1 a 12 z 2 = b 1 ,

Figure 00000056
a eleven z one - a 12 z 2 = b one ,
Figure 00000056

a 12 z 2 a 13 z 3 = b 2 ,

Figure 00000057
a 12 z 2 - a 13 z 3 = b 2 ,
Figure 00000057

a 13 z 3 a 14 z 4 = b 3 ,

Figure 00000058
a 13 z 3 - a fourteen z four = b 3 ,
Figure 00000058

a 21 z 1 a 25 z 5 = b 4 ,

Figure 00000059
a 21 z one - a 25 z 5 = b four ,
Figure 00000059

a 25 z 5 a 26 z 6 = b 5 ,

Figure 00000060
a 25 z 5 - a 26 z 6 = b 5 ,
Figure 00000060

a 26 z 6 a 27 z 7 = b 6 ,

Figure 00000061
a 26 z 6 - a 27 z 7 = b 6 ,
Figure 00000061

a 32 z 2 a 35 z 5 = b 7 ,

Figure 00000062
(4) a 32 z 2 - a 35 z 5 = b 7 ,
Figure 00000062
(four)

a 35 z 5 a 38 z 8 = b 8 ,

Figure 00000063
a 35 z 5 - a 38 z 8 = b 8 ,
Figure 00000063

a 38 z 8 a 39 z 9 = b 9 ,

Figure 00000064
a 38 z 8 - a 39 z 9 = b 9 ,
Figure 00000064

a 43 z 3 a 46 z 6 = b 10 ,

Figure 00000065
a 43 z 3 - a 46 z 6 = b 10 ,
Figure 00000065

a 46 z 6 a 48 z 8 = b 11 ,

Figure 00000066
a 46 z 6 - a 48 z 8 = b eleven ,
Figure 00000066

a 48 z 8 a 4,10 z 10 = b 12 ,

Figure 00000067
a 48 z 8 - a 4.10 z 10 = b 12 ,
Figure 00000067

a 54 z 4 a 57 z 7 = b 13 ,

Figure 00000068
a 54 z four - a 57 z 7 = b 13 ,
Figure 00000068

a 57 z 7 a 59 z 9 = b 14 ,

Figure 00000069
a 57 z 7 - a 59 z 9 = b fourteen ,
Figure 00000069

a 59 z 9 a 5,10 z 10 = b 15 ,

Figure 00000070
a 59 z 9 - a 5.10 z 10 = b fifteen ,
Figure 00000070

причем указанные существенные отличия позволяют повысить точность из-за учета 5 неизвестных мощностей фоновой засветки из замкнутой системы из 15 уравнений относительно них и 10 неизвестных оптических характеристик атмосферного аэрозоля.moreover, the significant differences indicated make it possible to increase the accuracy due to taking into account 5 unknown background illumination powers from a closed system of 15 equations with respect to them and 10 unknown optical characteristics of atmospheric aerosol.

Физические принципы, на которых основаны измерения предлагаемым способом, состоят в том, что измеренные мощности эхо сигналов связаны с оптическими характеристиками атмосферы известным лидарным уравнением с учетом фоновой засветки. На основе этого уравнения разработаны новые, ранее не использовавшиеся расчетные алгоритмы для определения оптических характеристик. В этих алгоритмах корректно учтены влияющие факторы.The physical principles on which measurements are based on the proposed method are that the measured echo signal powers are related to the optical characteristics of the atmosphere by the known lidar equation taking into account background illumination. Based on this equation, new, previously unused computational algorithms for determining optical characteristics are developed. In these algorithms, influencing factors are correctly taken into account.

Пример реализации способа.An example implementation of the method.

В пунктах R 1

Figure 00000018
, R 2
Figure 00000019
, R 3
Figure 00000020
, R 4
Figure 00000021
, R 5
Figure 00000022
, находящихся на одной прямой, размещают лидары 1 - 5 на основе ЛИВО. Излучение зондирующих импульсов осуществляется на рабочей длине волны 0,69 мкм в окне прозрачности водяного пара. Энергия в импульсе составляет 0.07 - 0.1 Дж. Длительность импульса 30 нс. Расстояние между соседними лидарами не превышает 0.5 км. Зондирование неоднородной атмосферы осуществляется в вертикальной плоскости, проходящей через линию размещения лидаров. Осуществляют посылку световых импульсов лидаром 1 по трассе, проходящей через точки R 1
Figure 00000018
, r 1
Figure 00000023
, лидаром 2 - через точки R 2
Figure 00000019
, r 1
Figure 00000023
; лидаром 3 - через точки R 3
Figure 00000020
, r 2
Figure 00000024
; лидаром 4 - через точки R 4
Figure 00000021
, r 3
Figure 00000026
; лидаром 5 - через точки R 5
Figure 00000022
, r 4
Figure 00000028
.In points R one
Figure 00000018
, R 2
Figure 00000019
, R 3
Figure 00000020
, R four
Figure 00000021
, R 5
Figure 00000022
located on one straight line, place lidars 1 - 5 on the basis of LIVO. The radiation of the probe pulses is carried out at a working wavelength of 0.69 μm in the window of transparency of water vapor. The energy in the pulse is 0.07 - 0.1 J. The pulse duration is 30 ns. The distance between neighboring lidars does not exceed 0.5 km. Sounding of the inhomogeneous atmosphere is carried out in a vertical plane passing through the line of lidar placement. Light pulses are sent by lidar 1 along the path passing through the points R one
Figure 00000018
, r one
Figure 00000023
, lidar 2 - through the points R 2
Figure 00000019
, r one
Figure 00000023
; lidar 3 - through the dots R 3
Figure 00000020
, r 2
Figure 00000024
; lidar 4 - through the dots R four
Figure 00000021
, r 3
Figure 00000026
; lidar 5 - through the dots R 5
Figure 00000022
, r four
Figure 00000028
.

Трасса, проходящая через точки R 3

Figure 00000020
, r 2
Figure 00000024
, пересекает две предыдущие трассы, проходящие через точки R 1
Figure 00000018
, r 1
Figure 00000023
, а также через точки R 2
Figure 00000019
, r 1
Figure 00000023
. Трасса, проходящая через точки R 4
Figure 00000027
, r 3
Figure 00000026
, пересекает три предыдущие трассы, проходящие через точки R 1
Figure 00000018
, r 1
Figure 00000023
, через точки R 2
Figure 00000019
, r 1
Figure 00000023
, а также через точки R 3
Figure 00000020
, r 2
Figure 00000024
. Трасса, проходящая через точки R 5
Figure 00000022
, r 4
Figure 00000028
, пересекает четыре предыдущие трассы, проходящие через точки R 1
Figure 00000018
, r 1
Figure 00000023
, через точки R 2
Figure 00000019
, r 1
Figure 00000023
, через точки R 3
Figure 00000020
, r 2
Figure 00000024
, а также через точки R 4
Figure 00000027
, r 3
Figure 00000026
.Track passing through points R 3
Figure 00000020
, r 2
Figure 00000024
intersects two previous tracks passing through points R one
Figure 00000018
, r one
Figure 00000023
as well as through points R 2
Figure 00000019
, r one
Figure 00000023
. Track passing through points R four
Figure 00000027
, r 3
Figure 00000026
intersects the three previous tracks passing through the points R one
Figure 00000018
, r one
Figure 00000023
through dots R 2
Figure 00000019
, r one
Figure 00000023
as well as through points R 3
Figure 00000020
, r 2
Figure 00000024
. Track passing through points R 5
Figure 00000022
, r four
Figure 00000028
crosses four previous tracks passing through points R one
Figure 00000018
, r one
Figure 00000023
through dots R 2
Figure 00000019
, r one
Figure 00000023
through dots R 3
Figure 00000020
, r 2
Figure 00000024
as well as through points R four
Figure 00000027
, r 3
Figure 00000026
.

В точках посылки осуществляют прием эхо сигналов:At the points of sending receive echo signals:

в точке R 1

Figure 00000018
от отрезков, ограниченных точками: r 1
Figure 00000023
, r 2
Figure 00000024
и r 2
Figure 00000024
, r 3
Figure 00000026
, а также r 4
Figure 00000028
, r 3
Figure 00000026
;at the point R one
Figure 00000018
from segments bounded by points: r one
Figure 00000023
, r 2
Figure 00000024
and r 2
Figure 00000024
, r 3
Figure 00000026
, as well as r four
Figure 00000028
, r 3
Figure 00000026
;

в точке R 2

Figure 00000019
от отрезков, ограниченных точками: r 1
Figure 00000023
, r 5
Figure 00000071
и r 5
Figure 00000071
, r 6
Figure 00000072
, а также r 6
Figure 00000072
, r 7
Figure 00000073
;at the point R 2
Figure 00000019
from segments bounded by points: r one
Figure 00000023
, r 5
Figure 00000071
and r 5
Figure 00000071
, r 6
Figure 00000072
, as well as r 6
Figure 00000072
, r 7
Figure 00000073
;

в точке R 3

Figure 00000020
от отрезков, ограниченных точками: r 2
Figure 00000024
, r 5
Figure 00000071
и r 5
Figure 00000071
, r 8
Figure 00000074
, а также r 8
Figure 00000075
, r 9
Figure 00000076
;at the point R 3
Figure 00000020
from segments bounded by points: r 2
Figure 00000024
, r 5
Figure 00000071
and r 5
Figure 00000071
, r 8
Figure 00000074
, as well as r 8
Figure 00000075
, r 9
Figure 00000076
;

в точке R 4

Figure 00000027
от отрезков, ограниченных точками: r 3
Figure 00000026
, r 6
Figure 00000072
и r 6
Figure 00000072
, r 8
Figure 00000075
, а также r 8
Figure 00000075
, r 10
Figure 00000077
;at the point R four
Figure 00000027
from segments bounded by points: r 3
Figure 00000026
, r 6
Figure 00000072
and r 6
Figure 00000072
, r 8
Figure 00000075
, as well as r 8
Figure 00000075
, r 10
Figure 00000077
;

в точке R 5

Figure 00000022
от отрезков, ограниченных точками: r 4
Figure 00000028
, r 7
Figure 00000073
и r 7
Figure 00000073
, r 9
Figure 00000076
, а также r 9
Figure 00000076
, r 10
Figure 00000077
.at the point R 5
Figure 00000022
from segments bounded by points: r four
Figure 00000028
, r 7
Figure 00000073
and r 7
Figure 00000073
, r 9
Figure 00000076
, as well as r 9
Figure 00000076
, r 10
Figure 00000077
.

Принятые и скорректированные эхо сигналы накапливают. определяют характеристики неоднородной атмосферы zi из системы уравнений (4).Received and corrected echo signals accumulate. determine the characteristics of the inhomogeneous atmosphere z i from the system of equations (4).

Обоснование существенности признаков. Как следует из описания, каждый из указанных признаков необходим, а вся их неразрывная совокупность достаточна для достижения технического результата - повышения точности измерений за счет более корректного учета влияющих факторов.Justification of the materiality of the signs. As follows from the description, each of these signs is necessary, and their entire inextricable combination is sufficient to achieve a technical result - to increase the accuracy of measurements due to a more correct consideration of the influencing factors.

Обоснование изобретательского уровня. Заявляемый способ был проанализирован на соответствие критерию «изобретательский уровень». Для этого были исследованы близкие признаки известных решений как в данной, так и в смежных областях техники. Так по источнику [3] был выявлен признак приема эхо-сигналов от общего рассеивающего объема неоднородной атмосферы. Однако в этом известном решении [3] общий рассеивающий объем атмосферы принадлежит трассам зондирования, проходящим не менее чем по трем неколлинеарным направлениям. Именно благодаря такому осуществлению посылок в атмосферу световых импульсов из точек, разнесенных в пространстве, достигается технический результат способа [3]. В заявляемом же способе общий рассеивающий объем атмосферы принадлежит двум трассам зондирования, причем осуществляют посылку световых импульсов по дополнительным трассам, каждая из которых пересекает все предыдущие трассы, с общим числом не менее пяти трасс.Justification of inventive step. The inventive method was analyzed for compliance with the criterion of "inventive step". To this end, close features of known solutions have been investigated both in this and related fields of technology. So, according to the source [3], a sign of receiving echo signals from the total scattering volume of the inhomogeneous atmosphere was revealed. However, in this well-known solution [3], the total scattering volume of the atmosphere belongs to sensing paths passing in at least three noncollinear directions. Thanks to such an implementation of sending to the atmosphere of light pulses from points spaced in space, the technical result of the method is achieved [3]. In the claimed method, the total scattering volume of the atmosphere belongs to two sensing paths, and they send light pulses along additional paths, each of which crosses all previous paths, with a total number of at least five paths.

Таким образом, по мнению заявителя и авторов, предлагаемое техническое решение способа определения прозрачности атмосферы в своей неразрывной совокупности признаков является новым, явным образом не следует из уровня техники и позволяет получить важный технический результат - повышение точности определений за счет более корректного учета влияющих факторов.Thus, in the opinion of the applicant and the authors, the proposed technical solution to the method for determining the transparency of the atmosphere in its inextricable combination of features is new, does not explicitly follow from the prior art and allows one to obtain an important technical result - improving the accuracy of determinations due to a more correct consideration of influencing factors.

Источники информацииInformation sources

1. А.с. №390401. Способ определения прозрачности атмосферы/1. A.S. No. 390401. The method of determining the transparency of the atmosphere /

Ковалев В.А. - Бюллетень изобретений №30, 1973.Kovalev V.A. - Bulletin of inventions No. 30, 1973.

2. А.с. №1597815 А1, МКИ 5 G01W1/00. Способ определения показателя ослабления атмосферы/ Егоров А.Д., Емельянова В.Н.- Опубл. 07.10.90, Бюллетень изобретений №37 (прототип).2. A.S. No. 1597815 A1, MKI 5 G01W1 / 00. A method for determining the rate of atmospheric attenuation / Egorov A.D., Emelyanova V.N. - Publ. 10.10.90, Bulletin of inventions No. 37 (prototype).

3. А.с. №966639. Способ определения оптических характеристик рассеивающих сред/ Сергеев Н.М., Кугейко М.М., Ашкинадзе Д.А. Бюллетень изобретений №38, 1982.3. A.S. No. 966639. The method for determining the optical characteristics of scattering media / Sergeev N.M., Kugeiko M.M., Ashkinadze D.A. Bulletin of inventions No. 38, 1982.

Claims (1)

Способ дистанционного оптического зондирования слабо рассеивающей атмосферы путем посылки в атмосферу световых импульсов по пересекающимся трассам, проходящим по неколлинеарным направлениям, приема обратно рассеянных сигналов, определения характеристик атмосферы по мощностям этих сигналов с использованием расчетных формул, отличающийся тем, что осуществляют посылку световых импульсов по дополнительным трассам, каждая из которых пересекает все предыдущие трассы, общим числом не менее пяти трасс, и по принятым сигналам определяют характеристики атмосферы. A method for remote optical sensing of a weakly scattering atmosphere by sending light pulses into the atmosphere along intersecting paths passing in noncollinear directions, receiving backscattered signals, determining atmospheric characteristics from the powers of these signals using calculation formulas, characterized in that they send light pulses along additional paths , each of which intersects all previous tracks, with a total number of at least five tracks, and x is determined from the received signals teristics atmosphere.
RU2011143951/28A 2011-10-31 2011-10-31 Method for remote optical probing of weakly scattering atmosphere RU2495452C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011143951/28A RU2495452C2 (en) 2011-10-31 2011-10-31 Method for remote optical probing of weakly scattering atmosphere

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011143951/28A RU2495452C2 (en) 2011-10-31 2011-10-31 Method for remote optical probing of weakly scattering atmosphere

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011143951A RU2011143951A (en) 2013-05-10
RU2495452C2 true RU2495452C2 (en) 2013-10-10

Family

ID=48788539

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011143951/28A RU2495452C2 (en) 2011-10-31 2011-10-31 Method for remote optical probing of weakly scattering atmosphere

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2495452C2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU966639A1 (en) * 1981-03-16 1982-10-15 Научно-Исследовательский Институт Прикладных Физических Проблем Им.Акад.А.Н.Севченко Method of determining dispersive media optical characteristics
SU1597815A1 (en) * 1987-07-15 1990-10-07 Главная геофизическая обсерватория им.А.И.Воейкова Method of determining attenuation index of atmosphere
WO2011016892A2 (en) * 2009-05-15 2011-02-10 Michigan Aerospace Corporation Range imaging lidar
RU2009144060A (en) * 2009-11-27 2011-06-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Российский государственный гидрометеорологически METHOD FOR DETERMINING ATMOSPHERE TRANSPARENCY

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU966639A1 (en) * 1981-03-16 1982-10-15 Научно-Исследовательский Институт Прикладных Физических Проблем Им.Акад.А.Н.Севченко Method of determining dispersive media optical characteristics
SU1597815A1 (en) * 1987-07-15 1990-10-07 Главная геофизическая обсерватория им.А.И.Воейкова Method of determining attenuation index of atmosphere
WO2011016892A2 (en) * 2009-05-15 2011-02-10 Michigan Aerospace Corporation Range imaging lidar
RU2009144060A (en) * 2009-11-27 2011-06-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Российский государственный гидрометеорологически METHOD FOR DETERMINING ATMOSPHERE TRANSPARENCY

Also Published As

Publication number Publication date
RU2011143951A (en) 2013-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106383207A (en) Computing method applied to atmospheric aerosol mass concentration horizontal route distribution
RU2439626C2 (en) Method of determining atmospheric characteristics
CN102564909A (en) Laser self-mixing multi-physical parameter measurement method and device for atmospheric particulate
CN110006848B (en) Method and device for obtaining extinction coefficient of aerosol
Banakh et al. Measurements of turbulent energy dissipation rate with a CW Doppler lidar in the atmospheric boundary layer
Ando et al. All-fiber coherent Doppler lidar technologies at Mitsubishi Electric Corporation
CN106291590A (en) The method calculating whole atmosphere aerosol optical depth based on lidar measurement data
Smalikho Calculation of the backscatter amplification coefficient of laser radiation propagating in a turbulent atmosphere using numerical simulation
Banakh et al. Determination of optical turbulence intensity by atmospheric backscattering of laser radiation
CN106706566B (en) A kind of calculation method of laser radar detection SEQUENCING VERTICAL visibility
CN104007088B (en) The measuring method of back scattering laser radar geometric factor
RU2495452C2 (en) Method for remote optical probing of weakly scattering atmosphere
Loureiro et al. The distribution of wall shear stress downstream of a change in roughness
RU2441261C1 (en) Method for optical atmospheric probing
RU2538028C1 (en) Method for multi-position determination of optical atmospheric characteristics
RU2650797C1 (en) Method for determining transparency of inhomogeneous atmosphere
RU2473931C1 (en) Method for optical probing inhomogeneous atmosphere
RU2624834C2 (en) Method of distant optical probing of inhomogeneous atmosphere
RU2404435C1 (en) Method for real-time remote determination of wind speed and direction
Iwasaki et al. Characteristics of aerosol and cloud particle size distributions in the tropical tropopause layer measured with optical particle counter and lidar
RU2547474C1 (en) Method for remote sounding of non-homogeneous atmosphere
Collis Lidar for routine meteorological observations
RU2560026C1 (en) Method for remote determination of transparency of region of inhomogeneous atmosphere
Gasch et al. Advancing airborne Doppler lidar wind profiling in turbulent boundary layer flow–an LES-based optimization of traditional scanning-beam versus novel fixed-beam measurement systems
CN208076024U (en) Water body optical attenuation coefficient measuring device

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20181101