RU2172969C1 - Артиллерийский метеорологический комплекс - Google Patents
Артиллерийский метеорологический комплексInfo
- Publication number
- RU2172969C1 RU2172969C1 RU2000128571A RU2000128571A RU2172969C1 RU 2172969 C1 RU2172969 C1 RU 2172969C1 RU 2000128571 A RU2000128571 A RU 2000128571A RU 2000128571 A RU2000128571 A RU 2000128571A RU 2172969 C1 RU2172969 C1 RU 2172969C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- radiosonde
- meteorological
- artillery
- radar
- computing device
- Prior art date
Links
- 230000001960 triggered Effects 0.000 claims description 6
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 230000002547 anomalous Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000001364 causal effect Effects 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising Effects 0.000 description 1
Abstract
Использование: для метеорологического обеспечения стрельбы наземной артиллерии. Артиллерийский метеорологический комплекс зондирования атмосферы содержит радиолокационную станцию, вычислительное устройство для расчета метеоданных и радиозонды. При этом параметры радиолокационной станции и радиозонда связаны между собой заданным соотношением. Радиолокационная станция и вычислительное устройство взаимно связаны между собой электрически с возможностью получения координат радиозонда и ввода их в вычислительное устройство по мультиплексному каналу с заданной частотой, а также приема метеоданных с радиозонда и ввода их в вычислительное устройство по селекторному каналу. В электрическую цепь селекторного канала дополнительно включены пороговое устройство и устройство экстраполяции текущего значения метеопараметра, срабатывающее одновременно с пороговым устройством. Технический результат: уменьшение времени ветрового зондирования атмосферы при заданной точности определения скорости ветра с одновременным повышением надежности определения метеопараметров, получаемых с радиозонда.
Description
Изобретение относится к артиллерийским метеорологическим комплексам, предназначенным для вооружения ракетно-артиллерийских соединений сухопутных войск, и может найти широкое применение для подготовки стрельбы наземной артиллерии.
Объект изобретения представляет собой артиллерийский метеорологический комплекс, предназначенный для метеорологического обеспечения стрельбы наземной артиллерии.
В состав такого комплекса входят радиолокационная станция, электронно-вычислительная машина для расчета метеопараметров, технические средства автоматизации, запускаемые с земли, и радиозонды с измерительной и телеметрической аппаратурой, снабженные наполняемой водородной оболочкой. При подъеме радиозонда от земли до требуемой высоты радиолокатором фиксируются его текущие координаты, одновременно с радиозонда на землю передаются радиосигналы измерения температуры воздуха, давления, влажности и т.п.
Точность определения метеорологических условий атмосферы (метеопараметров) и быстрота их получения в процессе зондирования атмосферы существенно влияют на выполнение боевых задач, решаемых артиллерийскими подразделениями.
Полет артиллерийских снарядов проходит в широком диапазоне высот, который в части для снарядов реактивной артиллерии может достигать 0...20 км. Поэтому подъем радиозонда может занимать продолжительное время (до 2...3 часов).
Учитывая естественную изменчивость метеопараметров за такое время, процесс их определения в интересах точности и быстроты решения боевой задачи должен занимать минимальное время.
Поэтому при создании новых образцов артиллерийских метеорологических комплексов вопросу минимизации времени зондирования и повышению его точности уделяется главное внимание.
Так, известен артиллерийский метеокомплекс, обеспечивающий зондирование атмосферы (см. в книге Л.С. Савкина, Б.Д. Лебедева, Москва, Воениздат, 1974 г. , с. 132-140), принятый за аналог. Он содержит радиолокационную станцию, пункт управления и обработки результатов измерения метеопараметров, радиозонды. Для повышения точности определения ветра в данном комплексе радиозонд одновременно с радиолокатором сопровождают шаропилотным теодолитом, устанавливаемым в точке выпуска радиозонда. В то же время важнейшие технические характеристики функционально взаимосвязанных основных узлов и элементов комплекса не являются взаимозависимыми, а следовательно, оптимальными с точки зрения минимизации времени определения метеопараметров.
Общими признаками с предлагаемым авторами артиллерийским метеорологическим комплексом является наличие в составе комплекса-аналога радиолокационной станции, запускаемых радиозондов, технических средств автоматизации.
В то же время, для повышения эффективности зондирования атмосферы в метеорологических комплексах широко применяются электронно-вычислительные устройства и технические средства автоматизации, увязанные функционально в единую систему с радиолокационной станцией.
Поэтому наиболее близкой по технической сущности к достигаемому техническому эффекту к изобретению является радиолокационный метеорологический комплекс, описанный в книге А.Б.Рейфера, М.И.Алексеенко и др. "Справочник по гидрометеорологическим приборам и установкам", Ленинград, Гидрометиздат, 1971 г., с.283-285, принятый за прототип. Он содержит радиолокационную станцию и вычислительное устройство, увязанные функционально в единую систему, а также запускаемые радиозонды.
Комплекс, принятый за прототип, функционирует следующим образом. Осуществляется запуск радиозонда. Радиолокационная станция в автоматическом режиме осуществляет слежение за поднимающимся радиозондом с одновременным определением его текущих координат вычислительным устройством. По мере подъема радиозонда его измерительная аппаратура фиксирует текущие метеопараметры атмосферы, которые по радиокомандам передаются на наземное приемное устройство и затем в вычислительное устройство комплекса. Вычислительное устройство по полученной информации осуществляет определение скорости и направления ветра, температуры, давления и влажности в функции высоты.
Общими признаками с предлагаемым артиллерийским метеорологическим комплексом зондирования атмосферы является наличие в комплексе-прототипе радиолокационной станции вычислительного устройства и радиозонда.
В отличие от прототипа в предлагаемом артиллерийском метеорологическом комплексе параметры радиолокационной станции и радиозонда связаны между собой соотношением
Vп = (0,9...1,0)σW/α,
где Vп - скорость вертикального подъема радиозонда, м/с;
α - ширина диаграммы направленности антенны радиолокационной станции, рад;
σW - среднеквадратическая ошибка определения скорости ветра, м/с,
при этом радиолокационная станция и вычислительное устройство взаимно связаны между собой электрически, с возможностью получения координат радиозонда и ввода их в вычислительное устройство по мультиплексному каналу с частотой φ = K1(Vп/α), , где К1 - опытный коэффициент, равный (0.1...0.12) Гц/м/с, а также приема метеоданных с радиозонда и ввода их в вычислительное устройство по селекторному каналу, причем в электрическую цепь селекторного канала дополнительно включены пороговое устройство, срабатывающее при выполнении условия
где K2 - опытный коэффициент, равный 1% м/с;
П1 - текущее значение метеопараметра;
Пi-1 - предыдущее значение метеопараметра,
и устройство экстраполяции текущего значения метеопараметра, срабатывающее одновременно с пороговым устройством.
Vп = (0,9...1,0)σW/α,
где Vп - скорость вертикального подъема радиозонда, м/с;
α - ширина диаграммы направленности антенны радиолокационной станции, рад;
σW - среднеквадратическая ошибка определения скорости ветра, м/с,
при этом радиолокационная станция и вычислительное устройство взаимно связаны между собой электрически, с возможностью получения координат радиозонда и ввода их в вычислительное устройство по мультиплексному каналу с частотой φ = K1(Vп/α), , где К1 - опытный коэффициент, равный (0.1...0.12) Гц/м/с, а также приема метеоданных с радиозонда и ввода их в вычислительное устройство по селекторному каналу, причем в электрическую цепь селекторного канала дополнительно включены пороговое устройство, срабатывающее при выполнении условия
где K2 - опытный коэффициент, равный 1% м/с;
П1 - текущее значение метеопараметра;
Пi-1 - предыдущее значение метеопараметра,
и устройство экстраполяции текущего значения метеопараметра, срабатывающее одновременно с пороговым устройством.
Это позволяет сделать вывод о наличии причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемого технического решения и достигаемым техническим результатом.
Задачей изобретения является создание артиллерийского метеорологического комплекса, обеспечивающего за счет рационального выбора его основных параметров и введения дополнительных технических устройств достижение минимального времени ветрового зондирования атмосферы при заданной точности определения скорости ветра с одновременным повышением надежности определения метеопараметров, получаемых с радиозонда.
Это достигается тем, что в артиллерийском метеорологическом комплексе, содержащем радиолокационную станцию, вычислительное устройство для расчета метеоданных и радиозонды, согласно изобретению параметры радиолокационной станции и радиозонда связаны между собой соотношением
Vп = (0,9...1,0)σW/α,
где Vп - скорость вертикального подъема радиозонда, м/с;
α - ширина диаграммы направленности антенны радиолокационной станции, рад;
σW - среднеквадратическая ошибка определения скорости ветра, м/с, при этом радиолокационная станция и вычислительное устройство взаимно связаны между собой электрически, с возможностью получения координат радиозонда и ввода их в вычислительное устройство по мультиплексному каналу с частотой φ = K1(Vп/α), , где К1 - опытный коэффициент, равный (0.1...0.12) Гц/м/с, а также приема метеоданных с радиозонда и ввода их в вычислительное устройство по селекторному каналу, причем в электрическую цепь селекторного канала дополнительно включены пороговое устройство, срабатывающее при выполнении условия
где K2 - опытный коэффициент, равный 1% м/с;
П1 - текущее значение метеопараметра;
Пi-1 - предыдущее значение метеопараметра,
и устройство экстраполяции текущего значения метеопараметра, срабатывающее одновременно с пороговым устройством.
Vп = (0,9...1,0)σW/α,
где Vп - скорость вертикального подъема радиозонда, м/с;
α - ширина диаграммы направленности антенны радиолокационной станции, рад;
σW - среднеквадратическая ошибка определения скорости ветра, м/с, при этом радиолокационная станция и вычислительное устройство взаимно связаны между собой электрически, с возможностью получения координат радиозонда и ввода их в вычислительное устройство по мультиплексному каналу с частотой φ = K1(Vп/α), , где К1 - опытный коэффициент, равный (0.1...0.12) Гц/м/с, а также приема метеоданных с радиозонда и ввода их в вычислительное устройство по селекторному каналу, причем в электрическую цепь селекторного канала дополнительно включены пороговое устройство, срабатывающее при выполнении условия
где K2 - опытный коэффициент, равный 1% м/с;
П1 - текущее значение метеопараметра;
Пi-1 - предыдущее значение метеопараметра,
и устройство экстраполяции текущего значения метеопараметра, срабатывающее одновременно с пороговым устройством.
Предлагаемый комплекс функционирует следующим образом. После запуска радиозонда радиолокационная станция осуществляет прием его текущих координат и вводит их в вычислительное устройство по мультиплексному каналу. Одновременно с этим радиолокационная станция осуществляет прием метеоданных с радиозонда и ввод их в вычислительное устройство по селекторному каналу через пороговое устройство и устройство экстраполяции. При превышении разницей между двумя последовательными значениями метеопараметра заданного критического значения текущее значение метеопараметра отбраковывается пороговым устройством и одновременно заменяется предыдущим значением посредством его экстраполяции с помощью устройства.
Выполнение комплекса согласно изобретению позволит:
- за счет выполнения соотношения между скоростью подъема радиозонда VП (м/с) и шириной диаграммы направленности антенны радиолокационной станции α (гар) равным
Vп = (0,9...1,0)σW/α,
где σW - среднеквадратическая ошибка определения скорости ветра, м/с,
обеспечить минимальное время ветрового зондирования атмосферы и тем самым повысить эффективность комплекса.
- за счет выполнения соотношения между скоростью подъема радиозонда VП (м/с) и шириной диаграммы направленности антенны радиолокационной станции α (гар) равным
Vп = (0,9...1,0)σW/α,
где σW - среднеквадратическая ошибка определения скорости ветра, м/с,
обеспечить минимальное время ветрового зондирования атмосферы и тем самым повысить эффективность комплекса.
При VП меньше 0.9 σW/α время зондирования возрастает, что приводит к старению получаемой информации и снижает эффективность комплекса. При VП больше 1.0 σW/α резко возрастают ошибки радиолокационного определения текущих координат радиозонда, снижая эффективность комплекса;
- за счет приема координат радиозонда по мультиплексному каналу с частотой
φ = K1×(Vп/α),
где K1 - опытный коэффициент, равный (0.1...0.12) Гц/м/с, обеспечить максимальное значение частоты приема при установленных значениях скорости подъема радиозонда VП и ширины диаграммы направленности антенны радиолокационной станции α. При частоте приема φ, меньшей, чем 0.1Vп/α ухудшается точность определения скорости ветра из-за низкой эффективности сглаживания получаемых координат радиозонда. При частоте приема φ, большей, чем 0.12 Vп/α, возникает риск "подчеркивания" случайных радиолокационных ошибок измерения координат радиозонда, что при их дифференцировании отрицательно влияет на точность определения скорости ветра;
- за счет приема метеоданных с радиозонда по селекторному каналу через пороговое устройство и устройство экстраполяции обеспечить для каждого из регистрируемых метеопараметров - абонентов отбраковку аномальных значении, т. е. измеренных с погрешностью, превышающую уровень определяемый скоростью подъема радиозонда K2VП, с последующей экстраполяцией текущего значения метеопараметра по предыдущему его значению, и тем самым, повысить точность определения метеопараметров.
- за счет приема координат радиозонда по мультиплексному каналу с частотой
φ = K1×(Vп/α),
где K1 - опытный коэффициент, равный (0.1...0.12) Гц/м/с, обеспечить максимальное значение частоты приема при установленных значениях скорости подъема радиозонда VП и ширины диаграммы направленности антенны радиолокационной станции α. При частоте приема φ, меньшей, чем 0.1Vп/α ухудшается точность определения скорости ветра из-за низкой эффективности сглаживания получаемых координат радиозонда. При частоте приема φ, большей, чем 0.12 Vп/α, возникает риск "подчеркивания" случайных радиолокационных ошибок измерения координат радиозонда, что при их дифференцировании отрицательно влияет на точность определения скорости ветра;
- за счет приема метеоданных с радиозонда по селекторному каналу через пороговое устройство и устройство экстраполяции обеспечить для каждого из регистрируемых метеопараметров - абонентов отбраковку аномальных значении, т. е. измеренных с погрешностью, превышающую уровень определяемый скоростью подъема радиозонда K2VП, с последующей экстраполяцией текущего значения метеопараметра по предыдущему его значению, и тем самым, повысить точность определения метеопараметров.
Указанный положительный эффект подтвержден результатами натурных испытаний опытного образца артиллерийского метеорологического комплекса, запланировано его серийное производство.
Claims (1)
- Артиллерийский метеорологический комплекс зондирования атмосферы, включающий радиолокационную станцию, вычислительное устройство для расчета метеоданных и радиозонды, отличающийся тем, что в нем параметры радиолокационной станции и радиозонда связаны между собой соотношением
Vп = (0,9...1,0)σW/α,
где Vп - скорость вертикального подъема радиозонда, м/с;
α - ширина диаграммы направленности антенны радиолокационной станции, рад;
σW - среднеквадратическая ошибка определения скорости ветра, м/с,
при этом радиолокационная станция и вычислительное устройство взаимно связаны между собой электрически, с возможностью получения координат радиозонда и ввода их в вычислительное устройство по мультиплексному каналу с частотой φ = K1(Vп/α), где К1 - опытный коэффициент, равный 0,1-0,12 Гц/м/с, а также приема метеоданных с радиозонда и ввода их в вычислительное устройство по селекторному каналу, причем в электрическую цепь селекторного канала дополнительно включены пороговое устройство, срабатывающее при выполнении условия
где К2 - опытный коэффициент, равный 1%/м/с;
Пi - текущее значение метеопараметра;
Пi-1 - предыдущее значение метеопараметра;
и устройство экстраполяции текущего значения метеопараметра, срабатывающее одновременно с пороговым устройством.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2172969C1 true RU2172969C1 (ru) | 2001-08-27 |
Family
ID=
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Рейфер А.Ф. и др. Справочник по гидрометеорологическим приборам и установкам. - Л.: Гидрометиздат, 1971, с.283-285. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Stroud et al. | Rocket‐grenade measurements of temperatures and winds in the mesosphere over Churchill, Canada | |
| US20190154874A1 (en) | High Altitude UAV for Monitoring Meteorological Parameters | |
| Carter et al. | Developments in UHF lower tropospheric wind profiling at NOAA's Aeronomy Laboratory | |
| US4972195A (en) | Interferometric lightning ranging system | |
| US4801942A (en) | Interferometeric lightning ranging system | |
| Black et al. | High-definition Sounding System (HDSS) for atmospheric profiling | |
| CN112598934A (zh) | 基于北斗定位及无线组网的无人机侦测系统及侦测方法 | |
| RU2172969C1 (ru) | Артиллерийский метеорологический комплекс | |
| Cianos et al. | A technique for accurately locating lightning at close ranges | |
| Golden et al. | Atmospheric sounding systems | |
| KR20170000835A (ko) | 포탄의 오폭이 방지되는 fmcw근접센서 탑재신관 및 이를 이용한 포탄고도 탐지방법 | |
| Nordberg et al. | The rocket-grenade experiment | |
| EP2689279A1 (en) | Method for launching and a radiosonde | |
| Haig et al. | Meteorological sounding systems | |
| Byers et al. | Instruments and techniques for meteorological measurements | |
| Snider et al. | The use of microwave radiometry to determine a cloud seeding opportunity | |
| US7533612B1 (en) | Projectile height of burst determination method and system | |
| Lina et al. | Ground measurements of airplane shock-wave noise at Mach numbers to 2.0 and at altitudes to 60,000 feet | |
| CN108445253B (zh) | 基于正交双地磁线圈的高自旋弹丸转速测试装置及方法 | |
| Brunn et al. | Mach Number Measurements and Calibrations During Flight at High Speeds and at High Altitudes Including Data for the D-558-II Research Airplane | |
| US3260940A (en) | Radiosonde for weather telemetering | |
| KR102494974B1 (ko) | 함정에서 기상 정보를 활용한 함포의 탄착 정확도 오차 개선을 위한 사격 제원 산출 시스템 및 그 방법 | |
| Murphy et al. | Gun-launched probes over Barbados | |
| CN117214550A (zh) | 弹载式大气电场监测系统及其运行方法 | |
| Dexheimer et al. | Development of a Balloon-Borne Barge-Mounted Wind Measurement Platform |