RU2036456C1 - Способ определения параметров атмосферы - Google Patents
Способ определения параметров атмосферы Download PDFInfo
- Publication number
- RU2036456C1 RU2036456C1 SU4865684A RU2036456C1 RU 2036456 C1 RU2036456 C1 RU 2036456C1 SU 4865684 A SU4865684 A SU 4865684A RU 2036456 C1 RU2036456 C1 RU 2036456C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radiation
- receiver
- axis
- angle
- rotation
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
Область использования: метеорология, при оперативном метеорологическом обеспечении основными данными о сдвигах ветров в атмосфере в районе аэродрома. Сущность изобретения. Зондироване атмосферы производят вращающейся системой узконаправленных источника и приемника излучения, периодически изменяя, для регулирования объема и высоты зондируемого участка, угол наклона оси источника и приемника излучения к оси вращения, а также угол между плоскостями, проходящими через ось вращения и оси излучения и приема. 1 ил.
Description
Преимущественная область применения метеорология, в частности дистанционно однопозиционное зондирование атмосферы.
В настоящее время широко применяется дистанционное однопозиционное определение параметров атмосферы, при котором окрестность заданной точки в атмосфере зондируют узконаправленным лучом, а информацию о параметрах атмосферы извлекают из излучения, рассеянного в обратном направлении на аэрозолях, находящихся в облучаемом объеме. Для выделения излучения, рассеянного в конкретном объеме, применяют пространственное стробирование рассеянного излучения.
Известен способ определения параметров атмосферы, при котором пространственное стробирование рассеянного излучения осуществляется путем фокусировки излучения в окрестность заданной точки [1] Недостатком данного способа является существенное снижение точности пространственного стробирования с увеличением дальности до зондируемой точки (размер стробируемого объема растет пропорционально квадрату дальности зондирования).
Известен также способ определения параметров атмосферы [2] принятый в предлагаемом решении за прототип, при котором пространственное стробирование рассеянного излучения осуществляют путем посылки в направлении зондируемого объема импульсного излучения на время, за которое импульс проходит до заданного объема рассеивания и обратно. Точность пространственного стробирования рассеянного излучения при таком способе является высокой (может достигать десятков метров), однако потребность в задержке приема рассеянного излучения уменьшает скорость обзора воздушного пространства.
Предлагаемый способ определения параметров атмосферы предназначен для решения задачи дистанционного однопозиционного определения параметров атмосферы путем зондирования ее узконаправленным лучом.
Технический результат, который может быть достигнут за счет изобретения, заключается в высокой точности стробирования излучения, рассеянного на атмосферных аэрозолях и содержащего информацию о параметрах атмосферы, при одновременном обеспечении высокой скорости обзора пространства.
Существенные признаки предлагаемого способа: 1) зондирование атмосферы узконаправленным лучом, формируемым излучателем; 2) прием совмещенным пространственно с излучателем приемником пространственно стробируемого излучения, рассеянного в обратном направлении на атмосферных аэрозолях, находящихся в стробируемом объеме атмосферы; 3) измерение содержащих информацию о параметрах атмосферы параметров принятого излучения; 4) выделение параметров атмосферы.
От прототипа предлагаемый способ определения параметров атмосферы отличается вторым существенным признаком, а именно: прием пространственно стробируемого излучения, рассеянного в стробируемом объеме, обеспечивается не путем посылки импульсного зондирующего и задержки приема рассеянного излучения на время, за которое импульсное излучение проходит расстояние до заданного объема и обратно, а путем вращения зондирующего луча и линии визирования приемника, угол между которыми и определяет расстояние до зондируемого объема атмосферы.
Зондирующий луч, сформированный в результате вращения в коническую спираль, пересекается линией визирования приемника на определенной высоте, задаваемой параметрами приемо-передающей системы. При измерении параметров атмосферы необходимо иметь в виду, что несущая частота рассеянного излучения может быть смещена на доплеровский сдвиг, обусловленный движением носителя измерителя параметров атмосферы и наличием в зондируемом районе атмосферы ветра.
При таком способе зондирования атмосферы происходит совмещение во времени поступательно-возвратного распространения излучения (в обратном направлении распространяется излучение, рассеянное на аэрозолях) и вращательного движения в горизонтальной плоскости разнесенных по направлению зондирующего луча и линии визирования приемника.
При выполнении равенства
, где hизл высота расположения излучателя. hзонд высота расположения зондируемого объема атмосферы, с скорость света в атмосфере, α угол между горизонтальными проекциями линий визирования излучателя и приемника, ω угловая скорость вращения относительно вертикальной оси системы "луч-линия визирования приемника", β половина центрального угла конуса вращения, образованного системой "луч линия визирования приемника", на вход приемника будет поступать отраженное излучение только с высоты hзонд. Излучение, отраженное от атмосферных аэрозолей с высоты hd, превышающих заданную промежуточную высоту зондирования hзонд(т.е. сигналы с расстояния l1 < lзонд, будут возвращаться к системе "луч линия визирования приемника" через интервалы t1 < tзонд (еще до того, как линия визирования приемника повернется на угол отставания от линии визирования излучателя) и, следовательно, не будет восприниматься приемником. Аналогично сигналы, отраженные с высот hj < < hзонд (т.е. при lj > lзонд), будут возвращаться к системе "луч линия визирования приемника" через интервалы времени tj > tзонд (уже после того, как линия визирования приемника повернется на угол отставания ее от линии визирования излучателя).
, где hизл высота расположения излучателя. hзонд высота расположения зондируемого объема атмосферы, с скорость света в атмосфере, α угол между горизонтальными проекциями линий визирования излучателя и приемника, ω угловая скорость вращения относительно вертикальной оси системы "луч-линия визирования приемника", β половина центрального угла конуса вращения, образованного системой "луч линия визирования приемника", на вход приемника будет поступать отраженное излучение только с высоты hзонд. Излучение, отраженное от атмосферных аэрозолей с высоты hd, превышающих заданную промежуточную высоту зондирования hзонд(т.е. сигналы с расстояния l1 < lзонд, будут возвращаться к системе "луч линия визирования приемника" через интервалы t1 < tзонд (еще до того, как линия визирования приемника повернется на угол отставания от линии визирования излучателя) и, следовательно, не будет восприниматься приемником. Аналогично сигналы, отраженные с высот hj < < hзонд (т.е. при lj > lзонд), будут возвращаться к системе "луч линия визирования приемника" через интервалы времени tj > tзонд (уже после того, как линия визирования приемника повернется на угол отставания ее от линии визирования излучателя).
Диапазон высот, с которых принимается отраженный сигнал, содержит заданную высоту hзонд и будет тем меньше, чем уже зондирующий луч (угол θр), выше угловая разрешающая способность приемника (угол Δαпр) и больше скорость вращения h линий визирования системы "луч линия визирования приемника".
Частота вращения линий визирования системы "луч линия визирования приемника" может достигать тысячи оборотов в секунду, как, например, в английской тепловизионной системе 2000А. Очевидно, что может быть применено и электронное сканирование линий визирования излучателя и приемника.
При достигнутом уровне лазерной техники погрешность привязки результатов измерений по высоте при предлагаемом способе зондирования атмосферы, в отличие от известных способов дистанционного измерения параметров, весьма невелика и не превышает 50 м.
Как показали результаты расчетов, выполненных заявителем, с учетом реальных ограничений по энергетике излучения обеспечивается диапазон зондирования атмосферы по промежуточным высотам от 10000 м до нескольких десятков метров.
На чертеже изображена схема образования стробирующего объема.
Параметры атмосферы определяют следующим образом. Известными способами измеряют навигационные параметры подвижного или неподвижного зондирующего устройства, рассчитывают положение зондируемого участка по высоте, зондируют атмосферу вращающейся системой "излучатель приемник", определяют параметры атмосферы, доступные по измерениям с использованием зондирования атмосферы излучением на всех представляющих интерес высотах, и при необходимости высоты зондирования варьируют, для чего изменяют величину угла α или скорости вращения h, а для изменения объема зондируемого участка изменяют угол β.
Claims (1)
- СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ АТМОСФЕРЫ, включающий зондирование атмосферы с помощью узконаправленного источника излучения, вращающегося вокруг оси и ориентированного к этой оси под углом βi прием пространственно-стробируемого излучения, рассеянного на атмосферных аэрозолях в исследуемых участках атмосферы, и обработку результатов измерений с определением высот hy i исследуемых участков, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, прием пространственно-стробируемого излучения осуществляют синхронно вращающимся с источником излучения узконаправленным приемником излучения, ориентированным под углом βi к оси вращения, изменяют при этом угол ориентации источника и приемника излучения и угол между плоскостями, проходящими через ось вращения и оси излучения и приема соответственно источника и приемника излучения, а значение hy i, определяют из выражения
где hи высота расположения источника и приемника излучения;
c скорость распространения излучения;
w угловая скорость вращения источника и приемника излучения;
ci угол между плоскостями, проходящими через ось вращения и оси излучения и приема, рад.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4865684 RU2036456C1 (ru) | 1990-05-03 | 1990-05-03 | Способ определения параметров атмосферы |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4865684 RU2036456C1 (ru) | 1990-05-03 | 1990-05-03 | Способ определения параметров атмосферы |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2036456C1 true RU2036456C1 (ru) | 1995-05-27 |
Family
ID=21535749
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4865684 RU2036456C1 (ru) | 1990-05-03 | 1990-05-03 | Способ определения параметров атмосферы |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2036456C1 (ru) |
-
1990
- 1990-05-03 RU SU4865684 patent/RU2036456C1/ru active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Мендис Р.Т., Хардести Р.М. Когерентный доплеровский лидар для измерения полей ветра. ТИИЭР, т.77, N 3, март 1989, с.57-69. * |
Наставления по метеорологическому обеспечению гражданской авиации (НМО-ГА-82).л.: ГМИ, 1982, с.183. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11237267B2 (en) | Continuous wave laser detection and ranging | |
Clifford et al. | Ground-based remote profiling in atmospheric studies: An overview | |
US3889533A (en) | Acoustic wind sensor | |
US3984685A (en) | Wind measurement system | |
US5110202A (en) | Spatial positioning and measurement system | |
US6535158B2 (en) | Kinematic analysis of conically scanned environmental properties | |
Lawrence et al. | A laser velocimeter for remote wind sensing | |
US5504719A (en) | Laser hydrophone and virtual array of laser hydrophones | |
CN110308454B (zh) | 一种准无盲区多普勒相干激光雷达风速测量系统及方法 | |
CN110161280A (zh) | 混合探测多普勒激光雷达风速测量系统及其测量方法 | |
CN109116322A (zh) | 一种位移和距离激光雷达系统的回光消除方法 | |
US4130360A (en) | Laser altimeter/profilometer apparatus | |
JPH0547785B2 (ru) | ||
RU2036456C1 (ru) | Способ определения параметров атмосферы | |
Stephan et al. | Effectiveness of the MFAS method for determining the wind velocity vector from windcube 200s lidar measurements | |
Chen et al. | System phase calibration of VHF spaced antennas using the echoes of aircraft and incorporating the frequency domain interferometry technique | |
Burnham | Review of vortex sensor development since 1970 | |
JPH11271350A (ja) | 風向・風速測定方法及び装置 | |
RU2793904C1 (ru) | Оптический способ определения микроструктуры дождя | |
Peters et al. | Measurements of momentum flux in the boundary layer by RASS | |
JPS5829845B2 (ja) | レ−ザ−光による波高測定方式 | |
JPH08101272A (ja) | 飛翔物体高度測定方法および測定装置 | |
Peters et al. | Acoustic Doppler and angle of arrival wind detection and comparisons with direct measurements at a 300 m mast | |
JPH11304898A (ja) | 位置標定方法及びその装置 | |
RU812027C (ru) | Способ дистанционного измерени проекции скорости ветра на выбранное направление |