RU2416070C1 - Method for determining sea ice drift - Google Patents
Method for determining sea ice drift Download PDFInfo
- Publication number
- RU2416070C1 RU2416070C1 RU2010106859/28A RU2010106859A RU2416070C1 RU 2416070 C1 RU2416070 C1 RU 2416070C1 RU 2010106859/28 A RU2010106859/28 A RU 2010106859/28A RU 2010106859 A RU2010106859 A RU 2010106859A RU 2416070 C1 RU2416070 C1 RU 2416070C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ice
- sea
- movement
- determining
- tracking
- Prior art date
Links
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области к гидрометеорологии, а более конкретно к определению дрейфа морских ледяных полей преимущественно в бассейне арктических морей.The invention relates to the field of hydrometeorology, and more specifically to the determination of the drift of sea ice fields mainly in the basin of the Arctic seas.
Известен способ определения дрейфа морских льдов путем сопоставления характерных одинаковых деталей ледяного покрова на двух последовательных спутниковых изображениях (Научные исследования в Арктике. Том 3. Дистанционное зондирование морских льдов на северном морском пути: изучение и применение/Иоханнессен О.М., Александров В.Ю., Фролов И.Е. и др. СПб.: Наука, 2007, с.235-238). Недостатком способа является высокая трудоемкость, обусловленная обработкой фотографических изображений по визуальному выявлению характерных одинаковых деталей ледяного покрова.A known method for determining the drift of sea ice by comparing the characteristic identical details of the ice cover in two successive satellite images (Scientific research in the Arctic. Volume 3. Remote sensing of sea ice on the northern sea route: study and application / Johannessen OM, Alexandrov V.Yu. ., Frolov I.E. et al. St. Petersburg: Nauka, 2007, p. 235-238). The disadvantage of this method is the high complexity associated with the processing of photographic images to visually identify the characteristic identical parts of the ice sheet.
В известном способе (Daida J., Samadani R. Object-oriented feature-tracking algorithms for SAR images of the marginal ice zone/IЕЕЕ Transactions on Geoscience and Remote Sensing. 1990, № 28(4), p.573-589) находят узловые точки на изображении низкого разрешения и используют их в качестве центров, около которых находятся узловые точки при более высоком разрешении, следуя по иерархии уровней. Способ применяется при анализе сплоченных льдов в центральных районах Арктики, однако в битых льдах и в случаях значительных углов поворота ледяных полей работает хуже.In a known method (Daida J., Samadani R. Object-oriented feature-tracking algorithms for SAR images of the marginal ice zone / IEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. 1990, No. 28 (4), p. 573-589) find nodal points in the low-resolution image and use them as centers, near which there are nodal points at a higher resolution, following the hierarchy of levels. The method is used in the analysis of cohesive ice in the central regions of the Arctic, however, in broken ice and in cases of significant angles of rotation of the ice fields it works worse.
Известен также способ (Cjllins M.J., Emery W.J. Computational method for estimating sea motion in sequential seasat synthetic aperture radar imagery by matched filtering//j. Geophys. Res. 1988. № 93(C8), p.9241-9251) определения дрейфа льдов, основанный на слежении за характерными деталями ледяного покрова. При этом на первом этапе выполняют сегментацию PCA-изображения и векторизацию границ сегментов. После этого сопоставляют сегменты на последовательных изображениях.There is also a method (Cjllins MJ, Emery WJ Computational method for estimating sea motion in sequential seasat synthetic aperture radar imagery by matched filtering // J. Geophys. Res. 1988. No. 93 (C8), p.9241-9251) for determining ice drift based on tracking the characteristic details of the ice sheet. At the same time, at the first stage, segmentation of the PCA image and vectorization of segment boundaries are performed. After that, the segments on sequential images are compared.
В известном способе (Vesecky J.F., Samadani R., Smith M.P., Daica J.M. et. al/IЕЕЕ Transaction on Geoscience and Remote Sensing. 1988. № 26(1), p.38-48) сопоставляют границы полей и разрывов, представленных в виде отрезков прямых линий.In the known method (Vesecky JF, Samadani R., Smith MP, Daica JM et. Al / IEE Transaction on Geoscience and Remote Sensing. 1988. No. 26 (1), p. 38-48), the boundaries of the fields and discontinuities presented in segments of straight lines.
В известном способе (McConnell R., Kwok R., Curlander J.C., Kober W. et. al. Psi-S correlation and dynamic time warp-ice: two methods for tracking ice floes in SAR images/IЕЕЕ Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 1991, № 29(11), p.1004-1012) выполняют выбор некоторого сегмента на одном изображении и поиск наилучшего совпадения на повторном изображении путем перемещения по всем сегментам с похожими характеристиками и нахождения их одномерной кросскорреляции.In a known method (McConnell R., Kwok R., Curlander JC, Kober W. et. Al. Psi-S correlation and dynamic time warp-ice: two methods for tracking ice floes in SAR images / IEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing , 1991, No. 29 (11), p.1004-1012) select a certain segment in one image and search for the best match in the repeated image by moving across all segments with similar characteristics and finding their one-dimensional cross-correlation.
В известном способе (Banfield J. Automated tracking of ice floes: a stochastic approach/IЕЕЕ Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 1991, № 29(6), p.905-911) используется стохастический подход для нахождения соответствия ледяных полей.The known method (Banfield J. Automated tracking of ice floes: a stochastic approach / IEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 1991, No. 29 (6), p.905-911) uses a stochastic approach to find the correspondence of ice fields.
Известная оперативная система определения дрейфа льдов по PCA-изображениям (Banfield J. Automated tracking of ice floes: a stochastic approach/IЕЕЕ Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 1991, № 29(6), p.905-911) включает комбинацию объектно-ориентированных и зонных методов для слежения за ледяными полями, которые могут перемещаться поступательно и поворачиваться в период между съемками. В центральной Арктике, где движение морских льдов является преимущественно поступательным, достаточно хорошие результаты получаются при использовании пространственной корреляции для нахождения одних и тех же участков изображения.The well-known operational system for determining ice drift from PCA images (Banfield J. Automated tracking of ice floes: a stochastic approach / IEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 1991, No. 29 (6), p.905-911) includes a combination of object-ice oriented and zonal methods for tracking ice fields that can move translationally and rotate between shots. In the central Arctic, where the movement of sea ice is mostly translational, quite good results are obtained when spatial correlation is used to find the same areas of the image.
Однако с увеличением угла поворота льдин пик корреляции расширяется и в конечном итоге становится статистически незначимым. Поэтому для анализа изображений кромки льда в алгоритме предусмотрено слежение за характерными особенностями ледяного покрова и определение их идентичности путем одномерной кросскорреляции сегментов. Недостатком применения объектно-ориентированных подходов к PCA-изображениям является неточность выделения признаков изображения (границы каналов и полей, отдельные поля и т.д.) из-за спекл-шума и низкого контраста изображения.However, with an increase in the angle of rotation of the ice floes, the correlation peak expands and ultimately becomes statistically insignificant. Therefore, for the analysis of ice edge images, the algorithm provides for tracking the characteristic features of the ice cover and determining their identity by means of one-dimensional cross-correlation of segments. The disadvantage of using object-oriented approaches to PCA-images is the inaccuracy of distinguishing image features (channel and field boundaries, individual fields, etc.) due to speckle noise and low image contrast.
В случае значительных углов поворота ледяных полей используется система полярных координат, в которой параметр поворота становится поступательным, что позволяет применить кросскорреляционный метод к преобразованному спектру мощности для определения угла поворота (Sun Y. Ice motion retrieval from SAR imagery in terms of intensive derivative//Proc. of the Intern. Geoscience and Remote Sensing Symp., May 1992, Houston, Texas, USA, vol. 1 IEEE, Piscataway, NJ, 1992, p.585-587). После исключения относительного поворота пик кросскорреляции возрастает, что позволяет получить векторы перемещения первого порядка, определяющие движение льда как твердого тела (перемещение и поворот) (Sun Y. A new correlation technique for ice motion analysis//EARSeL Advances in Remote sensing, 1994, № 3(2), p.2489-2514).In the case of significant rotation angles of ice fields, a polar coordinate system is used in which the rotation parameter becomes translational, which allows the cross-correlation method to be applied to the converted power spectrum to determine the rotation angle (Sun Y. Ice motion retrieval from SAR imagery in terms of intensive derivative // Proc . of the Intern. Geoscience and Remote Sensing Symp., May 1992, Houston, Texas, USA, vol. 1 IEEE, Piscataway, NJ, 1992, p. 585-587). After eliminating the relative rotation, the cross-correlation peak increases, which allows one to obtain first-order displacement vectors that determine the motion of ice as a solid (displacement and rotation) (Sun Y. A new correlation technique for ice motion analysis // EARSeL Advances in Remote sensing, 1994, no. 3 (2), p. 2489-2514).
При «нежестком» движении используют способ «оптического потока», в котором в отличие от объектно-ориентированных способов слежения проблема деформации решается посредством использования локальных частных производных значений яркости ((Sun Y. Ice motion retrieval from SAR imagery in terms of intensive derivative//Proc. of the Intern. Geoscience and Remote Sensing Symp., May 1992, Houston, Texas, USA, vol. 1 IEEE, Piscataway, NJ, 1992, p.585-587). Основой этого алгоритма является использование пространственных и временных изменений яркости соседних точек для получения векторов перемещения. Способ применяется для получения данных о деформации льда при образовании ледяных торосов или разводий. Недостатком является, что при его применении нельзя восстановить поле дрейфа при нарушениях непрерывности движения.For “non-rigid” motion, the “optical flow” method is used, in which, unlike object-oriented tracking methods, the deformation problem is solved by using local partial derivatives of brightness values ((Sun Y. Ice motion retrieval from SAR imagery in terms of intensive derivative // Proc. Of the Intern. Geoscience and Remote Sensing Symp., May 1992, Houston, Texas, USA, vol. 1 IEEE, Piscataway, NJ, 1992, p.585-587) The basis of this algorithm is the use of spatial and temporal changes in brightness neighboring points to obtain displacement vectors. The method is used to obtain data x on the deformation of ice during the formation of ice hummocks or divorce. The downside is that when it is used it is impossible to restore the drift field for violations of traffic continuity.
При использовании кросс -корреляционного способа строится пирамида с различными уровнями разрешения изображения и кинематика льдов вычисляется на каждом уровне, начиная с самого низкого разрешения. Результаты одного уровня используются как начальные значения для следующего (более высокого) уровня. На каждом уровне применяется двумерный бинарный поиск в окне размером d и определяется смещение до d/2 пикселя вверх/вниз/вправо/влево. При этом выбирается пара блоков с наибольшей корреляцией, а соответствующее перемещение позволяет оценить дрейф льда. Для удаления ложных векторов после окончания бинарного поиска выполняется медианная фильтрация полученных векторов и каждый из них замещается медианой девяти векторов. При помощи вспомогательной программы векторы дрейфа могут наноситься на изображение.When using the cross-correlation method, a pyramid is built with different levels of image resolution and the kinematics of ice is calculated at each level, starting with the lowest resolution. The results of one level are used as initial values for the next (higher) level. At each level, a two-dimensional binary search is applied in a window of size d, and an offset up to d / 2 pixels up / down / right / left is determined. In this case, a pair of blocks with the highest correlation is selected, and the corresponding movement allows us to estimate the ice drift. To remove false vectors after the end of the binary search, the median filtering of the obtained vectors is performed and each of them is replaced by the median of nine vectors. Using an auxiliary program, drift vectors can be applied to the image.
В общем случае этот способ не обеспечивает достоверное определение характеристик поверхности при изменяющихся сложных метеорологических условиях и в условиях быстрой изменчивости отражательных и излучаемых характеристик подстилающей поверхности. Это объясняется тем, что общая зависимость принятых сигналов радиолокационной станции бокового обзора и радиометра от параметров ледяного покрова является достаточно сложной, так как в пределах элемента разрешения каждого прибора находятся смешанные поля льдов разного возраста, а система уравнений для оценки эффективности площади рассеяния, определяемой по радиолокационной станции бокового обзора, и эффективной радиояркостной температуры, определяемой по радиометру, содержит четыре неизвестных и соответственно четыре непостоянных параметра (McConnell R., Kwok R., Curlander J.C., Kober W. et. al. Psi-S correlation and dynamic time warp-ice: two methods for tracking ice floes in SAR images/IЕЕЕ Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 1991, №29(11), p.1004-1012), что оказывается неразрешимой задачей для определения значений искомых параметров, а именно частной сплоченности, в пределах разрешения соответственно радиолокатора бокового обзора и радиометра. Устранение данного недостатка в известном способе решается путем использования карт состояния ледового покрова за предшествующую декаду месяца, которые строятся в Гидрометеоцентре по обобщенным данным ледовой авиаразведки для арктического бассейна. При этом на текущие изображения, полученные по полям соответственно радиолокационным и радиометрическим способом, наносят вручную контуры однородных состояний ледяного покрова, соответствующие предыдущим картам-схемам. Далее выполняют идентифицирование областей с однородными состояниями ледяного покрова. После того, как полностью идентифицированными оказались одна или две области на текущем изображении поверхности и предыдущих картах-схемах, определяют направление и среднюю величину смещения между этими областями. С учетом полученных значений среднего смещения и направления границы предшествующего положения областей, занесенные на текущую информацию, смещают для более точного соответствия. Данную операцию необходимо выполнять ввиду того, что на изображениях с текущей информацией, некоторые области перестают различаться, в то время как на предыдущей карте-схеме они могут различаться. Причинами этого являются ситуации, заключающиеся в нарастании присутствующего в пределах области молодого льда (от нилоса к серому льду), отражательные характеристики которого становятся близкими к характеристикам многолетнего льда, изменении частичной сплоченности многолетнего льда из-за появления ветровых трещин и разводий или выпадении на поверхность нескольких областей многолетнего льда влажного снега. Для однозначно опознанных областей выполняется расчет характеристик ледяного покрова, т.е. определение частной сплоченности льдов разного возраста.In the General case, this method does not provide a reliable determination of surface characteristics under changing complex meteorological conditions and in conditions of rapid variability of the reflective and radiated characteristics of the underlying surface. This is because the general dependence of the received signals of the side-view radar and the radiometer on the parameters of the ice cover is quite complicated, since within the resolution element of each device there are mixed ice fields of different ages, and a system of equations for evaluating the efficiency of the scattering area determined by the radar station side view, and the effective radio brightness temperature, determined by the radiometer, contains four unknowns and, accordingly, four are unstable parameter (McConnell R., Kwok R., Curlander JC, Kober W. et. al. Psi-S correlation and dynamic time warp-ice: two methods for tracking ice floes in SAR images / IEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 1991 , No. 29 (11), p.1004-1012), which turns out to be an insoluble task for determining the values of the desired parameters, namely private cohesion, within the resolution of the side-scan radar and radiometer, respectively. The elimination of this disadvantage in the known method is solved by using maps of the state of the ice cover for the previous decade of the month, which are built in the Hydrometeorological Center according to the generalized data of ice reconnaissance for the Arctic basin. At the same time, the contours of homogeneous states of ice cover corresponding to the previous diagram maps are manually applied to the current images obtained from the fields, respectively, by radar and radiometric methods. Next, identification of areas with homogeneous states of ice cover is performed. After one or two areas on the current surface image and previous chart maps have been completely identified, the direction and average displacement between these areas is determined. Taking into account the obtained values of the average displacement and the direction of the boundary of the previous position of the regions, recorded on the current information, are biased for more accurate correspondence. This operation must be performed due to the fact that on the images with current information, some areas cease to differ, while on the previous map-scheme they may differ. The reasons for this are situations consisting in the growth of young ice present within the region (from nilos to gray ice), the reflective characteristics of which become close to the characteristics of perennial ice, a change in the partial cohesion of perennial ice due to the appearance of wind cracks and scatter or the precipitation of several areas of perennial ice wet snow. For uniquely identified areas, the calculation of the characteristics of the ice cover is performed, i.e. determination of private cohesion of ice of different ages.
При выполнении идентификации с использованием нескольких карт-схем при переносе изображений необходимо учитывать масштабы карт, т.е. выполнять генерализацию новых карт, в противном случае возможны существенные искажения изображений, а в некоторых случаях и потеря информации.When performing identification using several schematic maps during image transfer, the scale of the maps must be taken into account, i.e. generalize new cards, otherwise significant image distortions, and in some cases information loss, are possible.
Способ имеет высокую трудоемкость как при обработке вновь полученной информации, так и информации предшествующих наблюдений.The method has a high complexity both when processing newly obtained information and information from previous observations.
Кроме того, необходимо учитывать проявление маскирующего эффекта в арктических районах, который определяется скоростью изменения метеорологических условий, а также изменение условий дрейфа льда, что требует повторения операций способа через несколько часов, особенно при резком изменении пространственного распределения гидрометеорологических параметров.In addition, it is necessary to take into account the manifestation of a masking effect in the Arctic regions, which is determined by the rate of change of meteorological conditions, as well as the change in ice drift conditions, which requires the method to repeat operations after several hours, especially with a sharp change in the spatial distribution of hydrometeorological parameters.
И если при проведении масштабных исследований в арктическом регионе данный способ имеет применимость при составлении прогноза развития ледовой обстановки в сочетании с использованием информации, полученной от других источников информации (гидрометеорологические станции, суда гидрографической службы и т.п.), то для обеспечения безопасной эксплуатации морских терминалов нефтегазовых месторождений в арктической зоне его эффективность не является достаточной.And if, when conducting large-scale research in the Arctic region, this method is applicable in making a forecast for the development of ice conditions in combination with the use of information received from other sources of information (hydrometeorological stations, vessels of the hydrographic service, etc.), then to ensure the safe operation of marine terminals of oil and gas fields in the Arctic zone, its effectiveness is not sufficient.
Задачей заявляемого технического решения является повышение достоверности определения дрейфа ледовых полей, преимущественно в зонах нефтегазовых месторождений, оборудованных добычными платформами и погрузочными морскими терминалами.The objective of the proposed technical solution is to increase the reliability of determining the drift of ice fields, mainly in areas of oil and gas fields equipped with production platforms and loading sea terminals.
Поставленная задача решается за счет того, что в способе определения дрейфа морских льдов, включающем слежение за их перемещением с отображением на мониторе пути перемещения морских льдов, в котором слежение за перемещением морских льдов осуществляют относительно морского опорного пункта с известными координатами путем определения изменения координат ледовых полей, полученных посредством дрифтера, оснащенного приемопередатчиками спутниковой навигационной системы и гидроакустической навигационной системы, при отображении на мониторе пути перемещения льдов выявляют потенциально опасные ледовые поля, определяют дистанцию сближения и запас времени для принятия решения по локализации потенциально опасного ледового поля.The problem is solved due to the fact that in the method for determining the drift of sea ice, including tracking their movement with the display on the monitor of the path of movement of sea ice, in which tracking the movement of sea ice is carried out relative to the sea reference point with known coordinates by determining the coordinates of the ice fields obtained by means of a drifter equipped with transceivers of satellite navigation system and sonar navigation system, when displayed on a monitor Potentially dangerous ice fields are identified during the ice movement route, the distance of approach and the time margin for deciding on the location of a potentially dangerous ice field are determined.
Применение дрифтеров, оснащенных приемником спутниковой навигационной системы и аппаратурой гидроакустического канала связи, в качестве навигационных маяков, расположенных на морской ледовой поверхности, позволяет определить путь движения ледовых полей (дрейф) относительно добычной платформы с большей достоверностью, так как при этом обеспечивается возможность реализации высокоточной навигации по сравнению с известными способами определения дрейфа морских льдов.The use of drifters equipped with a satellite navigation system receiver and sonar channel equipment as navigation beacons located on the sea ice surface allows determining the path of movement of ice fields (drift) relative to the mining platform with greater reliability, as this enables the implementation of high-precision navigation compared with known methods for determining the drift of sea ice.
Очевидно, что расположение навигационного дрифтера на ледяной поверхности не требует проведения относительной и абсолютной калибровок полигона, который необходим при использовании ИСЗ, так как наличие у дрифтера спутникового навигационного приемника позволяет ему «знать» свои географические координаты в реальном масштабе времени с высокой точностью (не хуже 5 метров). Навигация дрифтера, находящегося на ледяной поверхности (ледовом поле) относительно добычной платформы осуществляется по гидроакустическому каналу связи как в режиме с длинной, ультракороткой базой (ДБ и УКБ), так и в комбинированном режиме ДБ/УКБ, а также по спутниковой навигационной системе.Obviously, the location of the navigation drifter on the ice surface does not require relative and absolute calibrations of the landfill, which is necessary when using the satellite, since the drifter has a satellite navigation receiver to “know” its geographical coordinates in real time with high accuracy (no worse 5 meters). The drifter located on the ice surface (ice field) relative to the production platform is navigated via the hydroacoustic communication channel both in the mode with a long, ultrashort base (DB and UKB), and in the combined DB / UKB mode, as well as in the satellite navigation system.
Способ реализуется следующим образом.The method is implemented as follows.
По снимкам, полученным с ИСЗ, воспроизводят на мониторе изображения ледовых полей, находящихся в регионе размещения добычной платформы. На основе полученной информации производят топологический анализ возможных опасных областей и формируют необходимое число информационных массивов координат точек границ областей чрезмерного сближения для каждого ледового поля, формируют формуляр ледовых полей (номер цели, размер ледового поля, скорость и направление движения относительно добычной платформы). На основе анализа данных формуляра выявляют потенциально опасные ледовые поля, которые при сближении с добычной платформой могут нарушить безопасную эксплуатацию как самой добычной платформы, так и инфраструктуры месторождения (погрузочные морские терминалы, подходные судовые пути).According to the images obtained from the satellite, images of ice fields located in the region where the mining platform is located are reproduced on the monitor. Based on the information received, a topological analysis of possible hazardous areas is performed and the required number of information arrays of coordinates of the points of the boundaries of the areas of excessive convergence for each ice field are formed, an ice field form is formed (target number, ice field size, speed and direction of movement relative to the mining platform). Based on the analysis of the form data, potentially dangerous ice fields are identified that, when approaching the production platform, may interfere with the safe operation of both the production platform itself and the field’s infrastructure (loading sea terminals, access routes).
На потенциально опасные ледовые поля устанавливают дрифтеры, оснащенные спутниковыми и гидроакустическими навигационными каналами.Drifters equipped with satellite and sonar navigation channels are installed on potentially dangerous ice fields.
Дрифтер представляет собой телескопический цилиндрический сосуд, выполненный из макролона, выдерживающего высокие ударные нагрузки в условиях возможных подвижек ледовых полей под действием гидрометеорологических факторов.The drifter is a telescopic cylindrical vessel made of macrolon that can withstand high shock loads under conditions of possible movements of ice fields under the influence of hydrometeorological factors.
В верхней части цилиндрический сосуд снабжен распорками, выполненными в виде набора игольчатых трактов, которые предназначены для обеспечения надежного закрепления дрифтера на поверхности льда. Дрифтеры размещают в заранее оборудованные лунки.In the upper part, the cylindrical vessel is equipped with spacers made in the form of a set of needle paths, which are designed to ensure reliable fastening of the drifter on the ice surface. Drifters are placed in pre-equipped holes.
В верхней части дрифтера размещен приемопередатчик спутниковой навигационной системы, а в нижней части дрифтера размещено приемопередающее устройство гидроакустического средства.The transceiver of the satellite navigation system is located in the upper part of the drifter, and the transceiver of the hydroacoustic means is located in the lower part of the drifter.
Добычная платформа оснащается соответствующими режиму работ гидроакустическими приемопередающими антеннами и спутниковой навигационной системой, навигационным контроллером и навигационным программно-математическим обеспечением. Дрифтер работает в режиме «запрос-ответ» и в режиме «пингер» (маяк).The mining platform is equipped with hydroacoustic transceiver antennas and a satellite navigation system, a navigation controller, and navigation software and math software appropriate to the operating mode. The drifter operates in the request-response mode and in the pinger mode (beacon).
При решении навигационных задач с использованием гидроакустического канала при глубинах моря более одного километра целесообразно работать на частотах в диапазоне от 8 до 15 кГц, при этом энергетическая дальность связи с дрифтером будет достигать 10-14 км, а погрешность определения координат аппарата составит 7-10 метров в режиме ДБ и 0,3% от дальности в режиме УКБ и 0,5 град, по углу пеленгации. При глубине моря менее одного километра целесообразно использовать рабочие частоты в диапазоне 25-35 кГц и работать в режиме УКБ. При этом максимальная дальность связи будет достигать порядка 3 км.When solving navigation problems using a sonar channel at sea depths of more than one kilometer, it is advisable to work at frequencies in the range from 8 to 15 kHz, while the energy range of communication with the drifter will reach 10-14 km, and the error in determining the coordinates of the device will be 7-10 meters in the DB mode and 0.3% of the range in the UKB mode and 0.5 degrees, according to the direction finding angle. With a sea depth of less than one kilometer, it is advisable to use operating frequencies in the range of 25-35 kHz and operate in the UKB mode. In this case, the maximum communication range will reach about 3 km.
Каждый сигнал дрифтера имеет специальный формат и кодировку и несет в себе информацию о географических координатах дрифтера (определенных посредством спутниковой навигационной системы), его индивидуальном номере, направлении и скорости его перемещения совместно с ледовым полем.Each drifter signal has a special format and encoding and carries information on the geographic coordinates of the drifter (determined by the satellite navigation system), its individual number, direction and speed of its movement together with the ice field.
Передача гидроакустических сигналов на приемник гидроакустических сигналов, размещенный на добычной платформе, осуществляется в режиме «запрос-ответ» или режиме «пингер». Приемник фиксирует дистанцию и пеленг до дрифтера (режим УКБ) и вычисляет его точные географические координаты, используя информацию, принятую от спутниковой навигационной системы. Скорость передачи по гидроакустическому каналу связи составлять 9600-12400 бод.The sonar signals are transmitted to the sonar receiver located on the production platform in the request-response mode or the pinger mode. The receiver fixes the distance and bearing to the drifter (UKB mode) and calculates its exact geographical coordinates using information received from the satellite navigation system. The sonar transmission rate is 9600-12400 baud.
На добычной платформе полученная от дрифтеров информация о дистанциях и пеленгах ледовых полей преобразуется с помощью преобразователя в цифровую форму и вводится в процессор для расчета скорости и направления движения дрифтеров совместно с ледовыми полями. При этом выполняется топологический анализ потенциально опасных ледовых полей по отношению к инфраструктуре месторождения. Определяется запас времени для принятия решения по локализации потенциально опасного ледового поля.On the mining platform, information received from drifters about the distances and bearings of ice fields is converted using a converter into digital form and entered into the processor to calculate the speed and direction of movement of drifters together with ice fields. In this case, a topological analysis of potentially dangerous ice fields is performed in relation to the infrastructure of the field. The time margin for deciding on the location of a potentially dangerous ice field is determined.
Промышленная реализация дрифтерной технологии и гидроакустических и спутниковых навигационных средств имеет достаточную апробацию, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического предложения условию патентоспособности «промышленная применимость».The industrial implementation of drift technology and sonar and satellite navigation aids has sufficient testing, which allows us to conclude that the claimed technical proposal meets the patentability condition “industrial applicability”.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010106859/28A RU2416070C1 (en) | 2010-02-24 | 2010-02-24 | Method for determining sea ice drift |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010106859/28A RU2416070C1 (en) | 2010-02-24 | 2010-02-24 | Method for determining sea ice drift |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2416070C1 true RU2416070C1 (en) | 2011-04-10 |
Family
ID=44052202
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010106859/28A RU2416070C1 (en) | 2010-02-24 | 2010-02-24 | Method for determining sea ice drift |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2416070C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2582850C2 (en) * | 2014-04-01 | 2016-04-27 | Валерий Викторович Степанов | Method of determining sea ice drift field |
| RU2593411C1 (en) * | 2015-04-02 | 2016-08-10 | Владимир Васильевич Чернявец | Method of determining sea ice drift |
| RU2723437C1 (en) * | 2019-09-03 | 2020-06-11 | Открытое акционерное общество "Авангард" | Method for detection and high-accuracy determination of parameters of sea ice fields and radar system for its implementation |
-
2010
- 2010-02-24 RU RU2010106859/28A patent/RU2416070C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| MCCONNELL R., KWOK R., CURLANDER J.C., KOBER W. et. al. Psi-S correlation and dynamic time warp-ice: two methods for tracking ice floes in SAR images/ЛЕЕЕ Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 1991, №29(11), p.1004-1012. SUN Y. Ice motion retrieval from SAR imagery in terms of intensive derivative//Proc. Of the Intern. Geoscience and Remote Sensing Symp., May 1992, Houston, Texas, USA, vol. 1 IEEE, Piscataway, NJ, 1992, p.585-587. SUN Y. A new correlation technique for ice motion analysis//EARSeL Advances in Remote sensing, 1994, №3(2), p.2489-2514. BANFIELD J. Automated tracking of ice floes: a stochastic approach/JIEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 1991, №29(6), p.905-911. * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2582850C2 (en) * | 2014-04-01 | 2016-04-27 | Валерий Викторович Степанов | Method of determining sea ice drift field |
| RU2593411C1 (en) * | 2015-04-02 | 2016-08-10 | Владимир Васильевич Чернявец | Method of determining sea ice drift |
| RU2723437C1 (en) * | 2019-09-03 | 2020-06-11 | Открытое акционерное общество "Авангард" | Method for detection and high-accuracy determination of parameters of sea ice fields and radar system for its implementation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2712969C2 (en) | Method for remote measurement of ice thickness, method for remote measurement of ice strength, device for remote measurement of ice thickness, device for remote measurement of ice strength and remote measuring module | |
| US10107904B2 (en) | Method and apparatus for mapping and characterizing sea ice from airborne simultaneous dual frequency interferometric synthetic aperture radar (IFSAR) measurements | |
| Piotrowski et al. | Accuracy of bathymetry and current retrievals from airborne optical time-series imaging of shoaling waves | |
| KR100795497B1 (en) | Wave measure method and system using radar | |
| CN104407338B (en) | Based on the polar region sea ice recognition method of No. two satellite microwave scatterometers in ocean | |
| Kohut et al. | Evaluation of two algorithms for a network of coastal HF radars in the Mid-Atlantic Bight | |
| WO2014176168A1 (en) | Ice keel prediction from sar and uls | |
| Choi et al. | Quantitative estimation of suspended sediment movements in coastal region using GOCI | |
| CN103874930A (en) | Method for measuring position of user terminal | |
| Whiton et al. | Urban navigation with LTE using a large antenna array and machine learning | |
| KR20150064909A (en) | Apparatus and method for tracking vessel using ais target information | |
| RU2416070C1 (en) | Method for determining sea ice drift | |
| JP6567665B2 (en) | A method for estimating each drift (floating) vector at all points in a ship's route | |
| RU2453865C1 (en) | Method of determining sea ice draft and system to this end | |
| Forte et al. | Pros and cons in helicopter-borne GPR data acquisition on rugged mountainous areas: critical analysis and practical guidelines | |
| EP2562558B1 (en) | Process for the localization of targets drifting in the sea | |
| RU2506614C2 (en) | Method to detect icebergs | |
| RU2593411C1 (en) | Method of determining sea ice drift | |
| Cuccoli et al. | Coordinate registration method based on sea/land transitions identification for over-the-horizon sky-wave radar: Numerical model and basic performance requirements | |
| CN105158731A (en) | Signal source positioning method based on road test power value | |
| CN104360335A (en) | Ionized layer parametric inversion method based on AIS target indication | |
| Corgnati et al. | The RITMARE Italian coastal radar network: operational system and data interoperability framework | |
| Zhang et al. | Ocean roughness and wind measurements with L-and S-band signals of opportunity (SoOp) reflectometry | |
| JP7279801B2 (en) | Radio wave transmission source position estimation system and radio wave transmission source position estimation method | |
| Parvizi et al. | Multi-sensor study of lake michigan’s surface using GNSS-reflectometry |