NO149365B - Fremgangsmaate og anordning for fjerndeteksjon av tilstanden paa havoverflaten - Google Patents

Description

Den .foreliggende oppfinnelse vedrører, en fremgangsmå-

te og en anordning for fjerndeteksjon av tilstanden på havoverflaten..

Mer spesielt vedrører oppfinnelsen en fremgangsmåte

for fjerndeteksjon av tilstanden på havoverflaten ved å bestemme frekvensspekteret av de påfølgende ekkoene fra bølgene av sekvensielt utsendte radarpulser, og en anord-

ning for utførelse av denne fremgangsmåten.

Det er kjent at de elektromagnetiske bølger som

utsendes fra en radar mot en viss sone av havet, blir ælek-tivt reflektert og/eller spredt tilbake av havbølgene,

spesielt mot radaren. De elektromagnetiske bølgene av en bestemt bølgelengde blir tilbakespredt spesielt av. de hav-bølger hvis bølgelengde er halvparten av bølgelengdene til de utsendte bølgene. Tilbakespredningsbølgene er utsatt for en dopplerfrekve.ns-forskyvning som svarer til hastigheten av havbølge-bevegelsen i observasjonsretningen, og deres spektrum omfatter to diskrete komponenter, kalt "Bragg-linjer", som henholdsvis svarer til de havbølgene som kommer nær-

mere eller de som beveger seg bort fra radaren. Forholdet mellom amplitydene til de to Bragg-linjene kan brukes til å bestemme vindretningen og under visse forhold, bølgenes retningsmessige spektrum. Vindretningen kan for eksempel fastslås ved å bestemme mottagelsesretningen for de elektromagnetiske bølgene for hvilke forholdet mellom linjenes amplityder er maksimum eller minimum. Ved å gjøre bruk av dopplerfrekvensspekteret, og spesielt det såkalte annen ordens spektrum, er det også mulig å bestemme bølgenes signifikante høyde, det vil si gjennomsnittshøyden av den høyeste tredjedel av bølgene, idet denne signifikante

høyden er avhengig av vindhastigheten på sjøen. Det er også kjent at den nøyaktigheten i frekvens som kan oppnås ved måling av frekvensspekteret, vil være bedre jo lenger mål-perioden er.

Som forklart senere er det nødvendig, på grunn av dopplerfrekvensforskyvningen som stammer fra havbølgebeve-gelsen og som er liten (for eksempel i størrelsesorden 0,2 Hz), å utvide måleperioden for spekteret til minst ett hundre sekunder for å oppnå en god oppløsning i frekvensmålingen

-2

(for eksempel i størrelsesorden 10 Hz). Denne totale måleperioden er fordelt over de suksessive ekko som spres tilbake av bølgene i den overvåkede sonen, idet disse ekko svarer til en rekkefølge av suksessivt utsendte radarpulser.

Hvis vindretningen var konstant i den sonen som under-søkes ved hjelp av radaren, ville det være mulig å utvide varigheten av måleperioden vilkårlig for å oppnå optimal nøyaktighet. I praksis må imidlertid den totale måleperi-

oden begrenses til den anslåtte tiden for stabil vind siden enhver forandring i vindretningen ville innføre en modifik-asjon av retningen på bølgetoppene og modifisere den rela-

tive amplityden av Bragglinjene.

Hvis på den annen side det antall målinger som utføres

i løpet av denne begrensede perioden økes ved å øke puls-frekvensen av de utsendte pulsene, men det vil ikke tilveie-bringe noen betydelig økning av målenøyaktigheten. Målinger som utføres innenfor en for kort tid vil faktisk være til-bøyelig til ikke å være uavhengige av hverandre på grunn av den meget lave frekvensen av bølgenes bevegelse. Følgelig er det nødvendig at to målinger adskilles med en viss tids-periode for å detektere de signifikante variasjonene i den samme sone.

En artikkel i tidsskriftet "Proe.IEEE", vol 62,nr.6,

juni 1974, side 673-680, omtaler anvendelse av en radar som er istand til å utsende en pulsrekke med frekvenser, varigheter oq repetisjonsperioder som er forskjellige. Ifølge artikkelen kan

sjøekko fra flere avstandsporter eller -vinduer prosseseres sam-tidig. Disse variasjoner i parametrene for sendingen og mottag-ningen har til formål blant alle de ekkoer som blir mottatt svarende til flere forskjellige mottagningsvinduer (flere avstandsporter) , å utvelge den som har.et optimalt signal/støyforhold. Det dreier seg her om en enkel eksperimentell utvelgning blant flere ekkoer. Artiklen nevner intet om,korreksjon av forsterkningen for å ta hensyn til den ulike avstand av ekkosonene i forhold til radarposisjonen, og heller ikke en kombinasjon av korri-

gerte amplituder svarende til disse forskjellige ekkoer for å

oppnå flere ekkoer som er uavhengige, men kan overlagres for derved å øke signal/støyforholdet.

Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen gjør det mulig å oppnå en optimal nøyaktighet i bestemmelsen av frekvensspekteret til de påfølgende ekko for en sone av sjøen eller havet av de sekvensielt utsendte radarpulser.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen tar utgangspunkt i bestemmelse av frekvensspekteret av ekkoer fra havbølgene, av sekvensi-

elt utsendte radarpulser, hvor det på suksessive ekkosignaler blir tatt flere samplingsrekker (punktprøveserier) som hver tilsvarer en separat sektor i en valgt sone. Det nye og særegne ved fremgangsmåten består i

a) frekvensspekteret i hver samplingsrekke av signaler blir bestemt , b) idet én av rekkene som tilsvarer den sektor som skal brukes som .referansesektor, blir holdt uendret, bevirkes det korreksjoner i hver av de øvrige rekker eller i de tilsvarende frekvensspektra for å bringe deres verdier tilbake til dem som ville ha tilsvart referansesektoren, ved at de underkastes enten en korreksjonsfaktor som vedrører avstandsforskjellen i forhold til utsendelsespunktet, henholdsvis den sektor"som svarer til den betraktede rekke og referansesektoren, for å ta hensyn til den forskjellige svekningsgrad av radarsignalene i forhold til forplantningsdistansen, eller en korreksjonsfaktor som vedrører azimutforskjellen i forhold til utsendelsespunktet, henholdsvis den sektor som svarer til den betraktede rekke og referansesektoren, for å ta hensyn til den forskjellige innfalls-vinkel av vinden, som følge av den forskjellige orientering av den sektor som svarer til den betraktede rekke og referansesektoren, i forhold til vindretningen, eller begge de forannevnte korreksjonsfaktorer på kumulativ måte, og c) de korrigerte spektra eller spektrene for de korrigerte rekker blir kombinert med den rekke som svarer til referansesektoren.

Fordelen ved fremgangsmåten består hovedsakelig i det fak-

tum at innenfor det begrensede tidsrom hvor retningen av bølge-toppene som undersøkes, er stabil, hvilket er avhengig av vindretningen, er det mulig å øke antallet signifikante målinger ved å gjøre bruk av sampler eller punktprøver hvis karakteristikker

alltid er uavhengig av hverandre, siden de svarer til ekko fra forskjellige sektorer av den undersøkte sone.

Oppfinnelsen omfatter også en anordning til utførelse av fremgangsmåten, idet nærmere angivelser av anordningen samt de nye og særegne trekk ved denne er å finne i patentkravene.

Andre kjennetegn og fordeler vil fremgå av den følgende beskrivelse under henvisning til tegningene, hvor: Figur 1 viser en vinkelsektor av en undersøkt sone fra hvilken ekkoene spres tilbake; Figur 2 viser tidsdiagrammer over utsendte pulser og de tilsvarende ekko fra hvilke det tas en eneste punkt-prøve; Figur 3 viser en del av den kurven som representerer variasjonen, som fuksjon av tiden, av amplityden til de punktprøvene som er tatt av ekkoene ved uforanderlige punkt-prøvingsøyeblikk; Figur 4a er en meget skjematisk skisse av et frekvensspektrum av de mottatte signaler, og viser spesielt det tilbakespredningsfenomenet som resulterer i dannelse av Bragg-linjer, idet retningsvinkelen for radaren i forhold til vindretningen er lik 90°; Figur 4b er en skisse i likhet med den på figur 4a, men svarer til det tilfelle hvor vinden er orientert mot land og hvor radarens vinkelorientering i forhold til vindretningen er 120°; Figur 4c er en skisse i likhet med den på figur 4a, men svarer til det tilfelle hvor vinden er i retning til' havs og radarens vinkelretning i forhold til vindretningen er 120°; Figur 5 viser en overvåket sone Z plassert i en vinkelsektor som svarer til en fast mottakelsesasimut og sonens sektorer svarer til tre forskjellige punktprøvingsøyeblikk;

Figur 6 viser tidsdiagrammer over utsendte pulser A

og de tilsvarende ekko 3 som er mottatt langs en fast mottag-elsesasimut hvorfra det er tatt tre punktprøver med forskjellige' tidsforskyvninger (21,52'2>3^

Figur 7 viser flere ved siden av hverandre liggende vinkelsektorer z^, z^ > <z>3' z4 av en undersøkt sone Z som svarer til flere forskjellige mottagelsesasimutretninger som er nær hverandre, og elementærdelene av sonene svarer til en signalpunktprøve tatt fra de ekko som er mottatt langs flere asimutretninger; Figur 8 viser tidsdiagrammer over utsendte pulser og av ekko mottatt langs flere asimutretninger, fra hver av hvilke det er tatt en eneste punktprøve som svarer til en tidsforskyvning som er identisk for alle a-simutretningene; Figur 9 illustrerer det generelle tilfelle med en vinkelsektor med en sone Z som er inndelt i tilstøtende deler som svarer til forskjellige mottagelsesasimutretninger 6Q, 6^, 63°9 hvor elementærdelene svarer til flere påfølgende signalpunktprøver tatt fra de påførende ekko 3Q, 3Q, 3-j ved forskjellige øyeblikk som henholdsvis er forskjøvet med tidsintervaller , $3 / i Figur 10 viser tidsdiagrammer av utsendte pulser og mottatte ekko i det generelle tilfellet på figur 9, og

figur 11 illustrerer skjematisk en utførelsesform av anordningen for utførelse av oppfinnelsen.

Den vanlige fremgangsmåten som tidligere ble brukt for å oppnå frekvensspekteret til de signaler som spres tilbake av bølgene, er beskrevet nedenfor og illustrert på figur 1 og 2 som svarer til det tilfelle hvor en eneste punktprøve blir tatt fra hvert av ekkoene i en serie av ekko mottatt langs en fast asimutretning. Det viktigste består i å ta fra de etter hverandre følgende ekko eller fra noen av dem, en rekke med punktprøver for å detektere den langsomme deformasjon av deres omhyllingskurver som stammer fra bevegelsen av bølgene.

Den vinkelsektoren som er vist på figur 1 i radarens operative vinkel, inneholder den skraverte sonen Z fra hvilken de ekko blir utsendt ved et gitt tidspunkt som avføles av en mottagerantenne, orientert langs en valgt as-mutretning. Til pulser med varighet A utsendt med repeti-sjonsperiode T, svarer det innenfor en mottagelsesvinkelsek-tor, refleksjons- eller tilbakesprednings-soner av de utsendte pulsene hvis radiale dybde er proporsjonal med varigheten A. For en varighet A for den utsendte pulsene lik 100 us, blir for eksempel dybden av den skraverte sonen Z som ekkoene av hver puls utsendes fra, 15 km, idet man

må ta i betraktning radarbølgenes gjennomløpte distanse og deres forplantningshastighet i luft. Fra et utsendt pulsekko 3 blir det tatt en punktprøve med meget kort varighet i for-holdt til A, forskjøvet med et tidsintervall 2T i forhold til utsendelsestidspunktet for midten av den tilsvarende pulsen (figur 2). Amplityden og fasen til punktprøven blir så bestemt. For alle de ytterligere pulsekko, eller noen av dem, blir det bestemt den respektive amplityde og fase tatt med den samme tidsforskyvning S i forhold til sende-tidspunktet for midten av den tilsvarende, pulsen. Denne samlingen av amplityde- og fase-verdier gjør det mulig å plotte en representativkurve over variasjonene til amplityden og fasen til punktprøvene som funksjon av tiden

(figur 3), idet disse variasjonene skyldes bevegelsen av havbølgene i den overvåkede sonen. På samlingen av de diskrete målte punktprøver blir det utført en hurtig' fourier-transformasjon (FFT- fast Fourier transform) for å tilveie-bringe det tilsvarende frekvensspektrum. Dette frekvensspekteret omfatter spesielt (figurene 4a, 4b, 4c) to linjer A+ og A som svarer til dopplerfrekvensforskyvninger, som vanligvis er små og avhenger av frekvensen til den utsendte elektromagnetiske bølgen, og som det er fordelaktig å måle med god frekvensoppløsning (lavere enn 1/100 Hz for en dopplerfrekvensforskyvning på 0,2 Hz fra en utsendt bølge hvis frekvens er 4MHz) for å oppnå en god nøyaktighet i målingene. Det er følgelig nødvendig å foreta punktprøvingen over en tilstrekkelig lang tid (ett hundre sekunder som et minimum, og fortrinnsvis mer). I praksis blir det videre foretrukket å foreta flere påfølgende uavhengige måleperioder (som hver varer minst ett hundre sekunder), og oppsummere bestanddelene av de tilsvarende frekvensspektre for å minske virkningen av bakrunnsstøy, som velkjent på området.

Som''fastslått-.tidligere må hele måleperioden begrenses til den periode, i hvilken havoverflaten er stabil. Ettersom denne -stabili.tétsperioden vanligvis ikke er særlig godt kjent innenfor målesonen, er det riktig å redusere måle-tiden så meget s.om mulig, da det skal oppnås et virkelig signifikant frekvensspektrum av havtilstanden.

I henhold til en første utførelsesform blir det innenfor den undersøkte sonen Z som svarer til en fast mottagelse-sasimutretning-for ekko, for det samme ekko (3 tatt for eksempel tre suksessive punktprøver mottatt ved respektive tidsforskyvninger S-^, 2 2'S (figurene 5,6). Antallet ut-førte punktprøver er selvsagt ikke begrensende. Innenfor den undersøkte sonen svarer de til tre sonedeler plassert i forskjellige avstander fra radarbølgekilden. Disse tre sonedelene kan være adskilte (det illustrerte tilfellet), tilstøtende eller delvis overlappende. De tre punktprøvene som svarer til deler av de reflekterende sonene som er i det minste delvis forskjellig fra hverandre, er følgelig uavhengige av hverandre. Det samme er tilfelle for frekvensspektrene som er frembrakt fra de forskjellige punktprøver av hvert ekko eller fra de forskjellige serier av punktprøver tatt med den samme tidsforskyvning eHer S3 fra de suksessive ekko. Men for å komme fram til en verdifull kombinasjon av punktprøvene som er tatt med forskjellige tidsforskyvninger eller av de frekvensspektrene som er bestemt ut fra disse punktprøvene eller punktprøveseriene ved slutten av hver måleperiode, er det nødvendig å ta i betraktningen svekningen og modifikasjonene av signalet som skyldes forplantningen av de elektromagnetiske bølgene. Tas midtpartiet av sonen (forskyvning TS ^)

som referanse, får frekvensspektrene som er bestemt ut fra punktprøvene eller punktprøveseriene tatt med tidsforskyvn-ingene Sog 5 2 og som er tilordnet sonedeler henholdsvis nærmere og lenger fra sender-mottageranordningen for radarbølger, sine bestanddeler multiplisert med en koeffi-sient henholdsvis lavere og høyere enn én. På denne måten blir bestanddelene av frekvensspektrene som er tilordnet deler av sonen på begge sider av den sentrale referansedelen,

gitt de samme amplityder som om de tilsvarende punktprøver var tatt fra den midtre delen. På denne måten blir de variasjoner som skyldes den geografiske spredning av de forskjellige deler av sonen, kansellert, men de korrigerte frekvensspektrene forblir uavhengige av hverandre med hensyn til støy. To korrigerte frekvensspektre blir så kombinert med det frekvensspektrum som svarer til den midtre delen av sonen for å oppnå et frekvensspektrum som har et bedre signal/støy-forhold. Korrigeringene blir fortrinnsvis utført på amplitydene til punktprøvene eller punktprøveseriene tatt med tidsforskyvninger og£ for bestemmelse av de tilsvarende frekvensspektre, og de oppnådde resultater er identiske.

I henhold til en annen utførelsesform av fremgangsmåten (figurene 7 og 8) består den undersøkte sonen av flere forskjellige vinkelsektorer .eller deler, hver av hvilke har en åpningsvinkel lik vinkelbredden av den anvende radarstrålen. Dreiningen av strålen blir oppnådd ved å dreie sender-mottageranordningen mekanisk eller elektronisk. De forskjellige sektorene kan være tilstøtende (som vist på tegningene), delvis overlappende eller adskilte, avhengig av størrelsen på dreiningen som påføres sender-mottageranordningen. Den undersøkte sonen består for eksempel av fire vinkelsektorer som har de respektive asimutretninger QQ, 6^, °9 Det valgte antall vinkelsektorer er selvsagt ikke begrensende. De valgte verdier av disse asimutretninger kan for eksempel være 0°, 5 , 10° og 15°. Pulser med varighet A blir utsendt sekvensielt med en gjentagelses-periode T, og det er blitt bestemt å avføle suksessivt ekko^, 3^, 32' £3 langs de fire forskjellige asimutretninger ~©0f 9-^ ©2' ^3* Fra hvert ekko i rekken av ekko avfølt langs den samme asimutretning, blir det tatt en punktprøve forskjøvet med det samme tidsintervall 3 i forhold til utsendelsestidspunktet for midten av den tilsvarende puls som vender tilbake fra en del av sonen som utgjøres av en ringformet sektor Z sentrert om mottagelsespunktet. ;Fra hver punktprøverekke som svarer til den samme vinkelsektor blir det tilhørende frekvensspektrum bestemt. ;Ettersom den relative amplityden av Bragglinjene varierer ;i overensstemmelse med vinkelen mellom mottagelsesretningen ;og vindretningen (figurene 4a, 4b, 4c, for eksempel), ;kan oppsummeringen av frekvensspektrene som er oppnådd langs de forskjellige mottagelsesasimutretninger, utføres bare etter påføring av korreksjoner som tar hensyn til disse amplitydevariasjonene. ;Det refereres så til en retningsdiagrammodell som representerer den energi som transporteres av bølgene om-kring vindretningen som tidligere ble bestemt for eksempel på grunnlag av den mottagelsesretning for hvilken forholdet mellom de respektive intensiteter av Bragglinjene er maksimum eller minimum. Det kan brukes en teoretisk modell eller en modell som er et resultat av tidligere kalibreringer utført i den undersøkte sonen. Når vindretningen er kjent, bestemmes under henvisning til modellen multipliserings-koeffisientene som skal brukes på bestanddelene av frekvensspektrene tilordnet punktprøverekkene som svarer til mottagelsesasimutretningene 6Q, 9^'°9 83» f°r a ta hensyn til det faktum at vinklene «CQ,«C2 og0^ mellom aksene til disse vinkelsektorene og vindretningene er forskjellige fra vinkelenoC^ mellom vinkelsektoren med asimut 9^, som brukes som referansesektor, og vindretningen. ;Etter utførelse av disse korreksjonene kan bestanddelene av de korrigerte spektre adderes til bestanddelen av det ukorrigerte spektrum som er tilordnet den rekke med punkt-prøver som svarer til sektoren med asimut 0^, selv om de ^svarer til vinkelsektorer med forskjellige orienteringer. Når den havsonen som omfatter de forskjellige vinkelsektorene, er homogen, hvilket vanligvis er tilfelle, vil det frekvensspekteret som er resultatet av summeringen av de fire spektrene som er uavhengige av hverandre, bidra til et bedre signal/støv-forhold. ;Av.de allerede nevnte grunner blir punktprøvene tatt fra de ekko som svarer til en viss asimutretning, periodisk under hensyntagen til frekvensforandringsfenomenet på sjøen. I det illustrerte spesielle tilfellet blir undersøkelses-sekvensene av de fire asimytmottagelsesretningene forbundet med hverandre uten opphør, idet punktprøven av ekko 3q som svarer til asimut 6 , følger umiddelbart etter punktprøvingen av det siste ekko 3^ som svarer til asimut 9^ i den foregående sekvensen. ;Den tredje utførelsesformen av fremgangsmåten er en kombinasjon av de to foregående utførelsesformene, det vil si at den består i å ta punktprøverekker som svarer til deler av den undersøkte sone som er i forskjellige avstander fra mottagelsespunktet og/eller blir mottatt fra vinkelsektorer i forskjellige asimutretninger (figurene 9,10). Pulser med varighet A blir utsendt sekvensielt med en gjen-tagelsesperiode T og de tilsvarende ekko blir avfølt i rekkefølge langs fire forskjellige asimutretninger 9Q, 9^, % 2> °9 ©3« Fra hvert av ekkoene 3Q, 32' ^3' som ^or eksempel mottas langs den samme asimutretningen 9Q, 0^, Q^ i ©3» blir det tatt minst en punktprøve som er forskjøvet i forhold til utsendelsestidspunktet for midten av den til svarende utsendte pulsen med et tidsintervall £, , og fortrinnsvis flere punktprøver (tre i det viste tilfellet med tidsforskyvninger 2-]^/ 23) • Det blir således dannet punktprøverekker som hver svarer til refleksjoner fra den samme del av den undersøkte sonen, og de tilsvarende frekvensspektre blir bestemt. På bestanddelene av frekvensspektrene som henholdsvis er tilordnet punktprøverekkene som er forskjøvet med tidsintervaller 3 ^ °9 £ 3 0<? som svarer til.deler av den undersøkte sonen som befinner seg på begge sider av den midtre delen, idet den midtre delen benyttes som referansesonedel, blir det benyttet korreksjonskoeffi-sienter maken til dem som er nevnt i den del av beskrivelsen som vedrører figurene 5,6 for å ta hensyn til svekningen av de elektromagnetiske bølgene under deres forplantning. De samme operasjonene blir gjentatt med punktprøverekkene av ekko mottatt langs de andre asimutretningene 0^, 02» og 9^. Korreksjonene som vedrører avstanden, kan selvsagt også benyttes på amplitydene til punktprøvene før bestemmelsen av frekvensspektrene. Også de operasjoner som er nevnt i den delen av beskrivelsen som vedrører_figurene 7 og 8 blir utført, og disse består av: anvendelse av korrigeringskoeffisienter på de bestand delene av frekvensspektrene som er tilordnet punkt-prøverekker mottatt fra sonedeler lokalisert innenfor de vinkelmessige intervallene til asimutretningene 6o, ©3' f°r a ta hensyn til orienteringen av aksene til disse vinkelsektorene i forhold til vindretningen (vinklene^-Q, ^2' 0<?^3' respektive) som adskiller seg fra orienteringen av aksen til asimutretningen 6^ som benyttes som referanse (vinkel*C-^ i

forhold til vindretningen), og

etter utførelsen av de korreksjoner som vedrører avstai den og asimutretningen, tilordnes det til de bestanddelene av frekvensspektrene som svarer til punktprø-verekker fra sonedelen forskjellig fra referansedelen, amplityder som er lik de som de ville hatt hvis punktprøvene alle svarte til nevnte referansedel. Frekvensspektrene forblir imidlertid med hensyn til støy, uavhengig av hverandre siden de svarer til refleksjoner fra forskjellige men homogene sonedeler, og følgelig vil summeringen øke signal/støyforholdet.

I det valgte eksempelet hvor det utsendes en sekvens på fire pulser, er det tilgjengelig tolv uavhengige og signifikante punktprøver, det vil si punktprøver mottatt fra uavhengige deler av den undersøkte sonen.

I denne utførelsesformen kan også de valgte vinkelsektorene være tilstøtende, adskilte eller delvis overlappende .

Anordningen (figur 11) omfatter en direktiv eller ikke-direktiv senderantenne 1, anordnet for å sende radarpulser som forplanter seg gjennom atmosfæren, for eksempel i nær-heten av grenseflaten vann/luft (overflatebølge), og en direktiv og orienterbar mottagelsesanordning omfattende en fast direktiv mottagerantenne 2 utstyrt med et visst antall antenneelementer (2a,2b,2c,....2n) adskilt med jevnt mellom-rom og orientert langs en og samme bestemte retning, og som gir en fast retningslobe. Lobeaksen til mottagerantennen 2 er elektronisk orienterbar ved hjelp av en gruppe 3 med faseskiftanordninger (forsinkelseslinjer). Hvert antenneelement (2a,2b,....2n) er forbundet med en spesiell forsinkelseslinje (3a,3b,3c,....3n) i gruppen 3, som er anordnet for å påføre de signalene som mottas av det tilsvarende antenneelement, en variabel bestemt forsinkelse. Som allerede kjent på radarområdet, er det ved hjelp av et passende valg av forsinkelsene som påføres de signalene som henholdsvis mottas ved antannelementene, og ved summering av disse signalene, som er passende forsinket, mulig å oppnå et totalt signal maken til det som ville ha blitt oppnådd med en orienterbar mottagerantenne. De forskjellige resultantsignalene som mottas ved antennen 2 som respons på de sekvensielt utsendte pulsene, blir ført inn i en mottagerkjede 4 som omfatter et mottagerelement 5, en demodulator 6 anordnet for å blande det mottatte signalet fra mottagerelementet 5 med et signal generert av en synt-etisator 7, et lavpassfilter 15 .anordnet for å filtrere signalet fra demodulatoren 6 og en forsterker 8 med variabel forsterkning koblet til utgangen fra lavpassfilteret 15. Lavfrekvenssignalet som avgis fra forsterkeren 8 blir til-ført en analog-digitalomformer 9 og så til et registrerings-og behandlings-system. 10. Det sistnevnte er anordnet for å registrere de mottatte signaler, for å regulere forsterkningen til forsterkeren 8 og for å forandre orienteringen av mottagerantenne. Registrerings- og behandlings-

systemet er anordnet for å generere styresignaler og sende dem til gruppene 3 gjennom et oragan 14 for å styre for-sinkelseslin jene 3a, 3b,....3n, slik at mottagerantennen gis en bestemt orientering. Forsterkningen til forsterkeren 8 blir regulert av registrerings- og behandlingssystemet

10 gjennom innskutte styreorganer som omfatter et digitalt lager 11 hvortil datamaskinen overfører et bestemt for-sterkningsprogram, og en digital-analogomformer 12 for omformning av de digitale signalene som overføres til det digitale lageret, til analoge signaler. Dette analoge signalet blir tilført forsterkningsstyre-inngangen til forsterkeren 8. Syntetisatoren 7 er forbundet med en sender-anordning 13 anordnet for å generere pulser ved frekvensen til signalene fra syntetisatoren og forsterke pulsene før de leveres til senderantennen.

Virkningen av svekningen av signalene i forhold til deres forplantningsavstander kan kanselleres ved å overføre til det digitale lageret 11 et sett av digitale verdier hvis sekvensielle utlesning gjør det mulig å variere forsterkningen til forsterkerene 8 under mottagelsen av hvert av ekkoene.

Hvis suksessive punktprøver må tas fra de ekko som mottas langs forskjellige asimutretninger for antennen,

er registrerings- og behandlingssystemet likeledes anordnet for å generere, mellom mottagelse av to påfølgende pulser, signaler for å variere lengden av hver forsinkelseslinje 3a,3b,....3n, for derved å modifisere retningsdiagrammet til antennen 2 slik at den orienteres suksessivt langs de valgte retninger.

Registrerings- og behandlingssystemet 10 er også innrettet til å beregne gjennomsnittet av verdiene av punkt-prøvene eller punktprøverekkene som oppnås ved enden av hver måleperiode, og til å beregne den hurtige fouriertrans-formasjon for å finne de tilsvarende frekvensspektre. Det er også innrettet til' å korrigere de oppnådde frekvensspektre som er resultatet av fouriertransformasjonene av de ekko som mottas fra forskjellige retninger.

Forut for begynnelsen av måleperiodene blir det utført en foreløbig kalibrering av mottagerkjeden 4. Et signal med kjent amplityde blir innført i mottagerkjeden, og registrerings- og behandlingssystemet 10 blir satt til å justere forsterkningsprogrammet slik at utgangsspeningen blir nær en optimal verdi. Forsterkningskurven blir så kalibrert ved å måle nivåvariasjonen av de mottatte signaler i forhold til deres forplantningsavstand, og så, ved å oppsummere punktprøver som svarer til flere forplantningstidsint-ervaller, slik at hver sum er av samme størrelsesorden. Datainnsamlingen blir så gjennomført.

Claims (5)

1. Fremgangsmåte,for fjerndetektering a<y> tilstanden på havoverflaten, dvs. av amplituden og frekvensen av havbølgene i en valgt sone, innbefattet bestemmelse av frekvensspekteret av ekkoer fra havbølgene i sonen, av sekvensielt utsendte radarpulser, hvor det på suksessive ekkosignaler blir tatt flere samplingsrekker som hver tilsvarer en separat sektor i den valgte sone, karakterisert veda) frekvensspekteret i hver samplingsrekke av signaler blir bestemt, b) idet én av rekkene som tilsvarer den sektor som skal brukes som referansesektor, blir holdt uendret, bevirkes det korreksjoner i hver av de øvrige rekker eller i de tilsvarende frekvensspektra for å bringe deres verdier tilbake til dem som ville ha tilsvart referanse sektoren, ved at de underkastes enten en korreksjonsfaktor som vedrører avstandsforskjellen i forhold til utsendelsespunktet, henholdsvis den sektor som svarer til den betraktede rekke og referansesektoren, for å ta hensyn til den forskjellige svekningsgrad av radarsignalene i forhold til forplantningsdistansen, eller en korreksjonsfaktor som vedrører azimutforskjellen i forhold til utsendelsespunktet, henholdsvis den sektor som svarer til den betraktede rekke og referansesektoren, for å ta hensyn til den forskjellige innfallsvin-kel av vinden, som følge av den forskjellige orientering av den sektor som svarer til den betraktede rekke og referansesektoren, i forhold til vindretningen, eller begge de forannevnte korreksjonsfaktorer på kumulativ måte, og c) . de korrigerte spektra eller spektrene for de korrigerte rekker blir kombinert med den rekke som svarer til referansesektoren.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at kombineringen av spektra i trinn (c) består i å summere disse, fortrinnsvis med veie-koeffisienter.

3. Anordning for utførelse av fremgangsmåten i henhold til krav 1, omfattende en anordning for sekvensiell utsendelse av radarpulser (1,13), et system for å motta ekko fra havbølgene av de utsendte pulser, omfattende direktive og orienterbare mottageranordninger (2) anordnet for sele-ktivt å motta ekkoene langs en bestemt retning, en mottagerkjede (4) som omfatter en demoduleringsanordning (6) og en forsterkeranordning med variabel forsterkning (8), og et system (10) for registrering og behandling av de mottatte signaler, karakterisert ved styreorganer innrettet for å modifisere forsterkningen til forsterker-anordningen og/eller modifisere orienteringen av mottageranordningen, og ved at registrerings- og behandlingssystemet er innrettet for å aktivere styreorganene i avhengighet av den geografiske lokalisering av de forskjellige sektorer av den valgte reflekterende sone i forhold til referansesektoren.

4. Anordning ifølge krav 3, karakterisert ved at styreorganene omfatter et digitalt lager (11) anordnet for å motta en rekke med digitale verdier og en anordning (12) for å omforme digitale verdier til et analogt signal for å regulere forsterkningen til forsterker-anordningen.

5. Anordning ifølge krav 3, hvor den direktive og orienterbare mottageranordning består av en flerhet av faste mo-ttagerelementer (2a,2b,2c,....2n) anordnet på linje og tilkoblet en gruppe (3) av faseskiftanordninger innrettet for å påføre signalene som mottas av hvert mottagerelement, en variabel forsinkelse, karakterisert ved at styreorganene omfatter et organ (14) for til gruppen av faseskiftanordninger å sende styresignaler som er generert av registrerings- og behandlingssystemet (10).