RU2400769C2 - Device for measuring vertical component of wind velocity for wind shift detector - Google Patents
Device for measuring vertical component of wind velocity for wind shift detector Download PDFInfo
- Publication number
- RU2400769C2 RU2400769C2 RU2008137503/09A RU2008137503A RU2400769C2 RU 2400769 C2 RU2400769 C2 RU 2400769C2 RU 2008137503/09 A RU2008137503/09 A RU 2008137503/09A RU 2008137503 A RU2008137503 A RU 2008137503A RU 2400769 C2 RU2400769 C2 RU 2400769C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- input
- correlation function
- wind
- circulator
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
- Y02A90/10—Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation
Abstract
Description
Изобретение относится к радиолокационной метеорологии и может быть использовано в авиационных системах обнаружения зон сдвига ветра.The invention relates to radar meteorology and can be used in aviation systems for detecting wind shear zones.
В настоящее время доказано, что причиной большинства происшествий во время совершения воздушными судами (ВС) взлета/посадки является сдвиг ветра. Сдвиг ветра (СВ) - это атмосферное явление, при котором вектор скорости ветра претерпевает существенные изменения по величине и направлению на малых и средних пространственных масштабах. Пространственный масштаб СВ составляет примерно 1…4 км, временная длительность - 5…15 мин. Наиболее опасным для авиации считается разновидность СВ, получившая в научно-технической литературе название «микровзрыв» (англ. «microburst»). Микровзрыв - это мощный вертикальный порыв влажного холодного воздуха, направленный к поверхности земли, который порождает значительные флюктуации вектора скорости ветра при своем взаимодействии с поверхностью. Чрезвычайная опасность этого явления для ВС, совершающих взлет или посадку, заключается в том, что при попадании в зону микровзрыва экипаж вынужден изменять силу тяги двигателей и угол атаки крыльев ВС вблизи земной поверхности в условиях быстрого изменения ветрового поля. В силу значительной инерционности системы управления ВС это может привести к столкновению с землей.It has now been proven that the cause of most accidents during aircraft takeoff / landing is wind shear. Wind shear (NE) is an atmospheric phenomenon in which the wind speed vector undergoes significant changes in magnitude and direction on small and medium spatial scales. The spatial scale of the NE is approximately 1 ... 4 km, the time duration is 5 ... 15 minutes. The most dangerous type of aircraft for aviation is the SV type, which has received the name "microexplosion" in the scientific and technical literature (English "microburst"). A microexplosion is a powerful vertical outburst of moist cold air directed to the surface of the earth, which generates significant fluctuations in the wind velocity vector when it interacts with the surface. The extreme danger of this phenomenon for aircraft taking off or landing is that when they enter the microexplosion zone, the crew is forced to change the thrust of the engines and the angle of attack of the wings of the aircraft near the earth's surface under conditions of a rapid change in the wind field. Due to the significant inertia of the aircraft control system, this can lead to a collision with the ground.
Опасность СВ оценивается в настоящее время с помощью F-фактора, который представляет собой безразмерный параметр, связанный с скоростью изменения высоты полета ВС в условиях сдвига ветра:The hazard of NE is currently assessed using the F-factor, which is a dimensionless parameter related to the rate of change of aircraft altitude in conditions of wind shear:
где WH и 
Как следует из (1), оценка F-фактора требует знания полного вектора скорости ветра. Существующие в настоящее время когерентные метеорологические радиолокаторы (МРЛ) способны измерять проекцию полного вектора скорости ветра в наблюдаемом разрешаемом объеме на направление визирования (линию, соединяющую фазовый центр антенны МРЛ и центр разрешаемого объема). Это связано с тем, что для измерения скорости ветра используется оценка доплеровского смещения частоты принимаемого сигналаAs follows from (1), the estimation of the F-factor requires knowledge of the total wind velocity vector. Currently existing coherent meteorological radars (SRL) are capable of measuring the projection of the total wind velocity vector in the observed resolvable volume on the direction of sight (the line connecting the phase center of the SRL antenna and the center of the resolved volume). This is due to the fact that the Doppler frequency offset of the received signal is used to measure wind speed
где VR - скорость сближения МРЛ (доплеровская скорость) и метеочастиц (гидрометеоров) в разрешаемом объеме, λ - рабочая длина волны МРЛ. В силу того, что вертикальная составляющая скорости ветра WV направлена практически перпендикулярно линии визирования для МРЛ, находящегося на значительном удалении от наблюдаемого разрешаемо объема, в обычном МРЛ невозможно ее измерить. Сказанное относится (правда, в меньшей степени) и к измерениям горизонтальной составляющей скорости ветра WH, поскольку направление движения воздуха в разрешаемом объеме может быть любым, и в общем случае WH≠VR.where V R is the speed of approach of the XRD (Doppler speed) and meteoric particles (hydrometeors) in the resolved volume, λ is the operating wavelength of the XRD. Due to the fact that the vertical component of the wind speed W V is directed almost perpendicular to the line of sight for the MRL located at a considerable distance from the observed resolvable volume, it is impossible to measure it in a conventional MRL. The aforesaid applies (although to a lesser extent) to measurements of the horizontal component of the wind speed W H , since the direction of air movement in the allowed volume can be any, and in the general case W H ≠ V R.
Для того чтобы иметь возможность вычислить F-фактор при отсутствии информации о вертикальной скорости ветра, в настоящее время используются различные теоретические модели СВ и микровзрыва, которые позволяют по измерениям скорости сближения VR рассчитать WV и WH. Устройства, основанные на подобных моделях, не могут считаться достаточно точными, поскольку СВ представляет собой чрезвычайно сложное физическое явление, которому присуща большая степень априорной неопределенности. Разработанные же математические модели либо являются очень сложными для их реализации в МРЛ в условиях ограничений на доступные вычислительные и временные ресурсы, либо основаны на упрощенных предположениях о характере движения воздушных масс и их взаимодействии с поверхностью земли (например, на гипотезе о несжимаемости воздуха, пространственной симметричности растекания воздуха по поверхности и т.п.).In order to be able to calculate the F-factor in the absence of information about the vertical wind speed, currently used high MW and theoretical models microburst that allow the measurements closing velocity to calculate V R W V and W H. Devices based on such models cannot be considered sufficiently accurate, since SW is an extremely complex physical phenomenon, which is characterized by a large degree of a priori uncertainty. The developed mathematical models are either very complex for their implementation in the SID under conditions of limitations on available computational and temporal resources, or are based on simplified assumptions about the nature of the movement of air masses and their interaction with the earth's surface (for example, the hypothesis of incompressibility of air, spatial symmetry air spreading over the surface, etc.).
Известно устройство для измерения вертикальной составляющей скорости ветра, содержащее антенну, когерентный приемопередатчик, измерители средней доплеровской частоты, ширины спектра принятого сигнала и коэффициента асимметрии спектра принятого сигнала, см. патент US 5130712.A device is known for measuring the vertical component of wind speed, comprising an antenna, a coherent transceiver, meters of average Doppler frequency, the width of the spectrum of the received signal and the asymmetry coefficient of the spectrum of the received signal, see US patent 5130712.
Для определения вертикальной составляющей скорости ветра в этом устройстве осуществляется измерения следующих трех параметров спектра принятого сигнала в каждом разрешаемом объеме контролируемого пространства: среднюю доплеровскую частоту, ширину и коэффициент асимметрии. Устройство содержит отдельный измеритель для каждого параметра. Недостатками этого устройства являются:To determine the vertical component of the wind speed in this device, the following three parameters of the spectrum of the received signal are measured in each resolved volume of the controlled space: the average Doppler frequency, width and asymmetry coefficient. The device contains a separate meter for each parameter. The disadvantages of this device are:
1. Для точного измерения коэффициента асимметрии спектра, величина которого обычно невелика, необходимо большое время наблюдения, что недопустимо при оперативном обнаружении зон сдвига ветра.1. For accurate measurement of the asymmetry coefficient of the spectrum, the magnitude of which is usually small, a large observation time is required, which is unacceptable with the rapid detection of wind shear zones.
2. Для оценки вертикальной составляющей используется предположение о том, что среднеквадратическое значение скорости ветра равно 1 м/с, что не всегда соответствует действительности, поскольку этот параметр вследствие турбулентного характера движения воздуха в зоне сдвига ветра может принимать широкий спектр значений. Указанное выше обуславливает недостаточную точность измерений.2. To estimate the vertical component, the assumption is used that the root-mean-square value of wind speed is 1 m / s, which is not always true, because this parameter, due to the turbulent nature of the air movement in the wind shear zone, can take a wide range of values. The above leads to insufficient measurement accuracy.
Также известен измеритель вертикальной составляющей скорости ветра для обнаружителя зон сдвига ветра, включающий передатчик, циркулятор, первую и вторую антенны с общим приводом, первый и второй приемники, первый и второй блоки узкополосных фильтров, первый и второй вычислители средних доплеровских частот принимаемых сигналов, вычислитель среднего арифметического значения, вычитатель, датчик углового положения антенн и цифровой сигнальный процессор; первое плечо циркулятора соединено волноводом с первой антенной, второе его плечо соединено с входом первого приемника, датчик углового положения антенн механически связан с общим приводом антенн, а его выход соединен с первым входом цифрового сигнального процессора, выход которого соединен с входом обнаружителя сдвига ветра (на схеме не показан), см. патент СА 2125028. Данное техническое решение принято в качестве прототипа настоящего изобретения.Also known is a vertical component of the wind speed for the detector of wind shear zones, including a transmitter, a circulator, the first and second antennas with a common drive, the first and second receivers, the first and second blocks of narrow-band filters, the first and second calculators of the average Doppler frequencies of the received signals, the average calculator arithmetic values, a subtractor, an antenna angle sensor and a digital signal processor; the first arm of the circulator is connected to the first antenna by the waveguide, its second arm is connected to the input of the first receiver, the antenna angle sensor is mechanically connected to the common antenna drive, and its output is connected to the first input of the digital signal processor, the output of which is connected to the input of the wind shear detector (on diagram not shown), see patent CA 2125028. This technical solution is made as a prototype of the present invention.
Максимумы диаграмм направленности (ДН) антенн разнесены по углу места на угол δ. Зондирующие радиоимпульсы, генерируемые передатчиком, через циркулятор подаются на вход первой антенны и периодически излучаются в пространство. Ширина ДН первой антенны выбрана равной сектору наблюдения по вертикали. Отраженные метеочастицами радиосигналы принимаются первой и второй антеннами. Принятые антеннами радиосигналы поступают в первый и второй приемники, где осуществляется их усиление и фильтрация. Выходными сигналами приемником являются оцифрованные синфазная и квадратурная компоненты принятых радиосигналов. Эти сигналы поступают в блоки узкополосных цифровых фильтров, выходные сигналы которых используют для оценки средних доплеровских частот F1 и F2 The maximums of the radiation patterns of the antennas are spaced apart at an angle δ by elevation. The probe radio pulses generated by the transmitter are fed through the circulator to the input of the first antenna and periodically emitted into space. The beam width of the first antenna is chosen equal to the vertical observation sector. The radio signals reflected by the weather particles are received by the first and second antennas. The radio signals received by the antennas arrive at the first and second receivers, where they are amplified and filtered. The receiver output signals are the digitized in-phase and quadrature components of the received radio signals. These signals enter the blocks of narrow-band digital filters, the output signals of which are used to estimate the average Doppler frequencies F 1 and F 2
где N - количество фильтров в одном блоке; fn, n=1, …, N - средние частоты полос пропускания фильтров блока; Sj(fn) - сигнал на выходе n-го фильтра j-го блока. По средним доплеровским частотам на основании (2) F1 и F2 определяют радиальные скорости ветраwhere N is the number of filters in one block; f n , n = 1, ..., N are the average frequencies of the passband filters of the block; S j (f n ) is the signal at the output of the nth filter of the jth block. From the average Doppler frequencies based on (2) F 1 and F 2 determine the radial wind speed
Далее вычисляют среднее арифметическое скоростей 
где θ - угол места максимума ДН первой антенны, который поступает в сигнальный процессор от датчика углового положения.where θ is the elevation angle of the maximum of the bottom of the first antenna, which enters the signal processor from the angle sensor.
Данное устройство позволяет измерить вертикальную составляющую скорости ветра, однако точность этих измерений невысока, поскольку:This device allows you to measure the vertical component of the wind speed, however, the accuracy of these measurements is low, because:
1. При наблюдении в направлении горизонта, что характерно для МРЛ, работающих в режиме обнаружения зон сдвига ветра, значения вертикальной скорости ветра малы, и для ее точного измерения необходимо большое время наблюдения, что недопустимо для оперативного обнаружения зон сдвига ветра.1. When observing in the horizontal direction, which is typical for XRDs operating in the mode of detecting wind shear zones, the values of the vertical wind speed are small, and for its accurate measurement a large observation time is required, which is unacceptable for the rapid detection of wind shear zones.
2. Вследствие смещения ДН антенн углу места принимаемые сигналы формируются разными ансамблями метеочастиц, средние скорости перемещения которых могут быть некоррелированы друг с другом, что приведет к дополнительным ошибкам в оценке значений составляющих скорости ветра.2. Due to the displacement of the antenna antennas at the elevation, the received signals are formed by different ensembles of meteorological particles, the average speed of which can be uncorrelated with each other, which will lead to additional errors in the estimation of the values of the components of the wind speed.
В основу настоящего изобретения положено решение задачи повышения точности измерения составляющих полного вектора скорости ветра в когерентном метеорологическом радиолокаторе и тем самым повышения качества обнаружения в атмосфере зон сдвига ветра.The present invention is based on the solution of the problem of increasing the accuracy of measuring the components of the full vector of wind speed in a coherent weather radar and thereby improving the quality of detection of wind shear zones in the atmosphere.
Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что в измеритель вертикальной составляющей скорости ветра для обнаружителя сдвига ветра, содержащий передатчик, первый и второй приемники, циркулятор, первую и вторую антенны с общим приводом, цифровой сигнальный процессор и датчик углового положения антенн, при этом первое плечо циркулятора соединено с первой антенной, второе плечо циркулятора соединено с входом первого приемника, датчик углового положения антенн механически связан с общим приводом антенн, а его выход соединен с первым входом цифрового сигнального процессора, выход которого соединен с входом обнаружителя сдвига ветра, дополнительно содержит вычислитель взаимной корреляционной функции, определитель положения максимума взаимной корреляционной функции, делитель мощности и дополнительный циркулятор, третье плечо циркулятора соединено с первым выходом делителя мощности, второй выход которого соединен с третьим плечом дополнительного циркулятора, первое плечо которого соединено с второй антенной, а второе плечо соединено с входом второго приемника, выход которого соединен с первым входом вычислителя взаимной корреляционной функции, выход которого соединен с входом определителя положения максимума взаимной корреляционной функции, выход которого соединен с вторым входом цифрового сигнального процессора, выход передатчика соединен с входом делителя мощности, а выход первого приемника соединен со вторым входом вычислителя взаимной корреляционной функции, при этом цифровой сигнальный процессор предназначен для вычисления вертикальной составляющей скорости ветра Wν в соответствии с формулой:According to the invention, this problem is solved due to the fact that the vertical component of the wind speed for the wind shear detector, comprising a transmitter, first and second receivers, a circulator, first and second antennas with a common drive, a digital signal processor and a sensor for the angular position of the antennas, the first arm of the circulator is connected to the first antenna, the second arm of the circulator is connected to the input of the first receiver, the antenna angle sensor is mechanically connected to the common antenna drive, and its output is connected to the first input of the digital signal processor, the output of which is connected to the input of the wind shear detector, additionally contains a mutual correlation function calculator, a maximum position indicator of the mutual correlation function, a power divider and an additional circulator, the third arm of the circulator is connected to the first output of the power divider, the second output of which is connected to the third arm of the additional circulator, the first arm of which is connected to the second antenna, and the second arm is connected to the input of the second receiver the output of which is connected to the first input of the mutual correlation function calculator, the output of which is connected to the input of the maximum position determinant of the mutual correlation function, the output of which is connected to the second input of the digital signal processor, the output of the transmitter is connected to the input of the power divider, and the output of the first receiver is connected to the second input calculating the cross-correlation function, the digital signal processor is arranged to calculate the vertical component W ν wind speed respectively tvii the formula:
Wν=d/τmax·cosθ, где θ - угол наклона диаграммы направленности первой и второй антенн, τmax - значение аргумента взаимной корреляционной функции, при котором взаимная корреляционная функция принимает наибольшее значение, d - расстояние, на которое разнесены фазовые центры первой и второй антенн по вертикали.W ν = d / τ max · cosθ, where θ is the angle of the radiation pattern of the first and second antennas, τ max is the value of the argument of the mutual correlation function, at which the mutual correlation function takes the largest value, d is the distance by which the phase centers of the first and the second antenna vertically.
Скорость движения метеочастиц (ветра) имеет как детерминированную, так и случайную компоненты. Вследствие этого сигналы, принимаемые антеннами, разнесенными по вертикали на определенное расстояние, не тождественны, но являются сильно коррелированными. Мерой этой корреляции является их взаимная корреляционная функция, которая достигает своего максимума при значении ее временного аргумента 
Заявителем не обнаружены какие-либо источники информации, содержащие сведения о влиянии заявленных отличительных признаков на достигаемый вследствие их реализации технический результат. Это, по мнению заявителя, свидетельствует о соответствии данного технического решения критерию «изобретательский уровень».The applicant has not found any sources of information containing information about the impact of the claimed distinctive features on the technical result achieved as a result of their implementation. This, according to the applicant, indicates that this technical solution meets the criterion of "inventive step".
Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображена блок-схема устройства.The invention is illustrated in the drawing, which shows a block diagram of a device.
Измеритель вертикальной составляющей скорости ветра для обнаружителя 1 сдвига ветра содержит передатчик 2, первый 3 и второй 4 приемники, циркулятор 5, первую 6 и вторую 7 антенны с общим приводом (на схеме не показан), цифровой сигнальный процессор 8 и датчик углового положения антенн 9.The vertical component of the wind speed detector for the wind shear detector 1 comprises a transmitter 2, first 3 and second 4 receivers, a circulator 5, first 6 and second 7 antennas with a common drive (not shown in the diagram), a digital signal processor 8 and an antenna angle sensor 9 .
В качестве обнаружителя 1 сдвига ветра в конкретном примере может быть использован обнаружитель, описанный в патенте СА 2125028, Fig. 4, 6. В качестве передатчика 2, первого 3 и второго 4 приемников, циркуляторов 5 и 13, первой 6 и второй 7 антенн, датчика углового положения антенн 9 и делителя мощности 12 могут быть использованы одноименные устройства приемопередающего блока когерентного метеорологического радиолокатора «Контур-СВ», выпускаемого ООО «Контур-НИИРС», Санкт Петербург. Цифровой сигнальный процессор 8 представляет собой в данном примере цифровой сигнальный процессор TIGER SHARC ADSP-TS201S (пр-во Analog Device). Устройство также содержит вычислитель 10 взаимной корреляционной функции и определитель 11 положения максимума взаимной корреляционной функции, которые могут быть реализованы с использованием микросхем программируемой логики типа EP20K100QI240-2V (пр-во Altera) с второй антенной 7, а второе плечо соединено с входом второго приемника 4, выход которого соединен с первым входом вычислителя 10 взаимной корреляционной функции, выход которого соединен с входом определителя 11 положения максимума взаимной корреляционной функции, выход которого соединен с вторым входом цифрового сигнального процессора 8, выход передатчика 2 соединен с входом делителя мощности 12, а выход первого приемника 3 соединен с вторым входом вычислителя 10 взаимной корреляционной функции.As a wind shear detector 1 in a particular example, the detector described in CA 2125028, Fig. 4, 6. As the transmitter 2, the first 3 and second 4 receivers, circulators 5 and 13, the first 6 and second 7 antennas, the angular position sensor of the antennas 9 and the power divider 12, the same name devices of the transceiver unit of the coherent meteorological radar "Contour- SV ”, produced by LLC“ Kontur-NIIRS ”, St. Petersburg. The digital signal processor 8 is in this example a digital signal processor TIGER SHARC ADSP-TS201S (manufactured by Analog Device). The device also contains a cross correlation function calculator 10 and a cross correlation function maximum position determiner 11, which can be implemented using programmable logic chips of type EP20K100QI240-2V (manufactured by Altera) with a second antenna 7, and the second arm is connected to the input of the second receiver 4 the output of which is connected to the first input of the calculator 10 of the mutual correlation function, the output of which is connected to the input of the determinant 11 of the maximum position of the mutual correlation function, the output of which is connected to torym input of the digital signal processor 8, the output of the transmitter 2 is connected to the input of the power divider 12 and the first output of receiver 3 is connected to the second input of the calculator 10, the cross-correlation function.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Высокочастотные импульсные зондирующие сигналы, генерируемые передатчиком 1, поступают на делитель мощности 12 и поступают на плечи 3 циркуляторов 5 и 13. Пройдя в первое плечо циркуляторов 5 и 13, эти сигналы подаются в фидеры первой 6 и второй 7 антенн, которые имеют одинаковые диаграммы направленности, а их фазовые центры разнесены по вертикали на расстояние d. Обе антенны имеют один и тот же привод. Их угловое положение фиксируется датчиком углового положения 9, который механически связан с приводом. Антенны 6 и 7 излучают радиолокационные импульсы в обследуемую зону атмосферы (разрешаемый объем). Отраженные от метеочастиц этой зоны сигналы принимаются первой 6 и второй 7 антеннами и поступают в первое плечо циркуляторов 5 и 13 соответственно. Пройдя во второе плечо, эти сигналы подаются на входы первого 3 и второго 4 приемников. Принятые радиосигналы в приемниках подвергаются фильтрации, преобразованию частоты, усилению, квадратурному преобразованию и оцифровке (преобразованию в цифровой код). В результате на выходе каждого приемника образуются два квадратурных цифровых сигнала, которые объединяются в комплексные сигналыThe high-frequency pulsed sounding signals generated by the transmitter 1 are fed to a power divider 12 and fed to the arms 3 of the circulators 5 and 13. Having passed to the first arm of the circulators 5 and 13, these signals are fed to the feeders of the first 6 and second 7 antennas, which have the same radiation patterns , and their phase centers are spaced vertically at a distance d. Both antennas have the same drive. Their angular position is fixed by the angular position sensor 9, which is mechanically connected to the drive. Antennas 6 and 7 emit radar pulses into the studied area of the atmosphere (resolved volume). The signals reflected from the meteorological particles of this zone are received by the first 6 and second 7 antennas and enter the first arm of the circulators 5 and 13, respectively. Having passed to the second shoulder, these signals are fed to the inputs of the first 3 and second 4 receivers. The received radio signals in the receivers undergo filtering, frequency conversion, amplification, quadrature conversion and digitization (conversion to digital code). As a result, at the output of each receiver, two quadrature digital signals are formed, which are combined into complex signals
где u1(t), ν1(t) -квадратурные цифровые сигналы на выходе первого 3 приемника, u2(t), ν2(t) - квадратурные цифровые сигналы на выходе второго 4 приемника. С выходов приемников комплексные сигналы s1(t) и s2(t) поступают на входы 1 и 2 вычислителя 10 взаимной корреляционной функции (ВКФ), где производится расчет ВКФ в соответствии с формулойwhere u 1 (t), ν 1 (t) are quadrature digital signals at the output of the first 3 receivers, u 2 (t), ν 2 (t) are quadrature digital signals at the output of the second 4 receivers. From the outputs of the receivers, the complex signals s 1 (t) and s 2 (t) are fed to the inputs 1 and 2 of the calculator 10 of the mutual correlation function (VKF), where the calculation of the VKF in accordance with the formula
Результаты расчета поступают на вход определителя 11 положения максимума взаимной корреляционной функции, выходной сигнал которого соответствует значению аргумента ВКФ τmax, при котором ВКФ принимает наибольшее значение. Значение τmax поступает на второй вход сигнального процессора 8, на первый вход которого с датчика 9 углового положения антенн поступает сигнал, пропорциональный углу наклона ДН антенн θ. В сигнальном процессоре 8 в соответствии с формулойThe calculation results are input to the determinant 11 of the maximum position of the mutual correlation function, the output signal of which corresponds to the value of the VKF argument τ max , at which the VKF takes the largest value. The value of τ max is supplied to the second input of the signal processor 8, the first input of which from the sensor 9 of the angular position of the antennas receives a signal proportional to the angle of inclination of the antenna antennas θ. In the signal processor 8 in accordance with the formula
происходит вычисление вертикальной составляющей скорости ветра WV.the vertical component of the wind speed W V is calculated.
Это значение подается в обнаружитель 1 сдвига ветра, где выносится решение о наличии в обследуемой зоне атмосферы (разрешаемом объеме) сдвига ветра.This value is supplied to the wind shear detector 1, where a decision is made on the presence of a wind shear in the examined area of the atmosphere (the allowed volume).
Claims (1)
Wν=d/τmax·cosθ,
где θ - угол наклона диаграммы направленности первой и второй антенн;
τmax - значение аргумента взаимной корреляционной функции, при котором взаимная корреляционная функция принимает наибольшее значение;
d - расстояние, на которое разнесены фазовые центры первой и второй антенн по вертикали. A vertical component of the wind velocity meter for a wind shear detector, comprising a transmitter, first and second receivers, a circulator, first and second antennas with a common drive, a digital signal processor and an antenna angle sensor, the first arm of the circulator connected to the first antenna, the second arm of the circulator connected to the input of the first receiver, the antenna angle sensor is mechanically connected to a common antenna drive, and its output is connected to the first input of a digital signal processor, the output of which o connected to the input of the wind shear detector, characterized in that it further comprises a mutual correlation function calculator, a maximum position indicator of the mutual correlation function, a power divider and an additional circulator, the third arm of the circulator is connected to the first output of the power divider, the second output of which is connected to the third arm of the additional a circulator, the first arm of which is connected to the second antenna, and the second arm is connected to the input of the second receiver, the output of which is connected to the first the cross-correlation function calculator, whose output is connected to the input of the maximum position determinant of the cross-correlation function, the output of which is connected to the second input of the digital signal processor, the output of the transmitter is connected to the input of the power divider, and the output of the first receiver is connected to the second input of the cross-correlation function calculator, when this digital signal processor is designed to calculate the vertical component of the wind speed W ν in accordance with the formula:
W ν = d / τ max cosθ,
where θ is the angle of the radiation pattern of the first and second antennas;
τ max - the value of the argument of the mutual correlation function, in which the mutual correlation function takes the greatest value;
d is the distance by which the phase centers of the first and second antennas are spaced apart vertically.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008137503/09A RU2400769C2 (en) | 2008-09-10 | 2008-09-10 | Device for measuring vertical component of wind velocity for wind shift detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008137503/09A RU2400769C2 (en) | 2008-09-10 | 2008-09-10 | Device for measuring vertical component of wind velocity for wind shift detector |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2008137503A RU2008137503A (en) | 2010-03-20 |
| RU2400769C2 true RU2400769C2 (en) | 2010-09-27 |
Family
ID=42137033
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008137503/09A RU2400769C2 (en) | 2008-09-10 | 2008-09-10 | Device for measuring vertical component of wind velocity for wind shift detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2400769C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2449311C1 (en) * | 2010-09-28 | 2012-04-27 | Учреждение Российской академии наук Институт прикладной астрономии РАН | Method for remote measurement of wind speed and direction |
| RU2468387C1 (en) * | 2011-05-06 | 2012-11-27 | Государственное Учреждение "Арктический и антарктический научно-исследовательский институт" | Device for measuring vertical component of wind velocity for detecting wind shift |
-
2008
- 2008-09-10 RU RU2008137503/09A patent/RU2400769C2/en active IP Right Revival
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2449311C1 (en) * | 2010-09-28 | 2012-04-27 | Учреждение Российской академии наук Институт прикладной астрономии РАН | Method for remote measurement of wind speed and direction |
| RU2468387C1 (en) * | 2011-05-06 | 2012-11-27 | Государственное Учреждение "Арктический и антарктический научно-исследовательский институт" | Device for measuring vertical component of wind velocity for detecting wind shift |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2008137503A (en) | 2010-03-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3335544B2 (en) | Radar apparatus and radar signal processing method thereof | |
| Frehlich et al. | Estimating spatial velocity statistics with coherent Doppler lidar | |
| US3646555A (en) | Method and apparatus for radar turbulence detection | |
| US2837738A (en) | Passive range measuring device | |
| US3491358A (en) | Atmospheric turbulence detection system | |
| Semenets et al. | Registration of refraction phenomenon in the problem of acoustic sounding of atmosphere in airports zone | |
| US9310481B2 (en) | Wide band clear air scatter doppler radar | |
| US20130282285A1 (en) | Method and device for determining the movements of a fluid from remote measurements of radial velocities | |
| Rajkumar et al. | Design and Development of DSP Interfaces and Algorithm for FMCW Radar Altimeter | |
| Shi et al. | Multichannel sense-and-avoid radar for small UAVs | |
| KR20170121393A (en) | Liquid water content calculating system using cloud radar and liquid water content calculation method using the same | |
| RU2400769C2 (en) | Device for measuring vertical component of wind velocity for wind shift detector | |
| Mayor et al. | Validation of NCAR 10.6-μm CO2 Doppler lidar radial velocity measurements and comparison with a 915-MHz profiler | |
| RU2643168C2 (en) | Method of height, aircraft actual velocity and aircraft velocity vector inclination measurement in relation to horizon, on-board radar device using method | |
| Liao et al. | Retrieval of snow and rain from combined X-and W-band airborne radar measurements | |
| RU2660159C1 (en) | Method of side-looking airborne radar determination of aircraft demolition angle | |
| RU2468387C1 (en) | Device for measuring vertical component of wind velocity for detecting wind shift | |
| RU2602274C1 (en) | Radar method and device for remote measurement of full velocity vector of meteorological object | |
| Reinhardt et al. | Size determination in particle streams using a multistatic dual frequency millimeter wave radar | |
| Gilliam | All-weather sense and avoid (SAA) radar clutter modeling and control | |
| Chadwick et al. | Radar probing and measurement of the planetary boundary layer: Part I. Scattering from refractive index irregularities | |
| Adachi et al. | Effects of the acoustic and radar pulse length ratio on the accuracy of radio acoustic sounding system (RASS) temperature measurements with monochromatic acoustic pulses | |
| RU2551896C2 (en) | Method for single-beam measurement of altitude and component velocities of aircraft and radar altimeter therefor | |
| RU2550081C2 (en) | Method for single-beam measurement of altitude and component velocities of aircraft and radar altimeter therefor | |
| Rubio-Cidre et al. | Design and preliminary results of a ground-based cloud profiling radar at 94 GHz |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110911 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20120910 |