RU2465607C2 - Method for laser-based remote rapid determination of wind speed and direction - Google Patents

Method for laser-based remote rapid determination of wind speed and direction Download PDF

Info

Publication number
RU2465607C2
RU2465607C2 RU2010146461/28A RU2010146461A RU2465607C2 RU 2465607 C2 RU2465607 C2 RU 2465607C2 RU 2010146461/28 A RU2010146461/28 A RU 2010146461/28A RU 2010146461 A RU2010146461 A RU 2010146461A RU 2465607 C2 RU2465607 C2 RU 2465607C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
atmospheric
wind
wind speed
time
measuring
Prior art date
Application number
RU2010146461/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2010146461A (en
Inventor
Михаил Леонидович Белов (RU)
Михаил Леонидович Белов
Виктор Александрович Городничев (RU)
Виктор Александрович Городничев
Сергей Евгеньевич Иванов (RU)
Сергей Евгеньевич Иванов
Валентин Иванович Козинцев (RU)
Валентин Иванович Козинцев
Original Assignee
Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Московский Государственный Технический Университет Имени Н.Э. Баумана"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Московский Государственный Технический Университет Имени Н.Э. Баумана" filed Critical Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Московский Государственный Технический Университет Имени Н.Э. Баумана"
Priority to RU2010146461/28A priority Critical patent/RU2465607C2/en
Publication of RU2010146461A publication Critical patent/RU2010146461A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2465607C2 publication Critical patent/RU2465607C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Indicating Or Recording The Presence, Absence, Or Direction Of Movement (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: atmosphere is irradiated with a horizontally scanning pulsed laser beam at time t1 and t2=t1+Δt, where Δt is much greater than the time for scanning the analysed spatial region with the laser beam. When scanning, the receiver is "opened" to detect signals back-scattered from atmospheric aerosol only at defined time instants which correspond to the arrival of signals of N radial measuring bases, the number of which is selected based on the required accuracy of determining wind direction. The obtained distributions are used to measure the size of atmospheric irregularities along each measuring base. Wind direction is determined as the direction of the measuring base, for which the dimensions of atmospheric irregularities differ the least at time t1 and t2, and the modulus of wind speed is determined using the expression:
Figure 00000011
where ρm is the spatial shift of atmospheric irregularities along the wind direction.
EFFECT: invention enables to reduce the volume of signal information required to determine wind speed and direction.
6 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, в прикладной метеорологии для оперативного дистанционного измерения скорости и направления ветра.The invention relates to measuring technique and can be used, in particular, in applied meteorology for operational remote measurement of wind speed and direction.

Уровень техникиState of the art

Физической основой лазерных измерений скорости ветра является способность атмосферного аэрозоля рассеивать излучение во всех направлениях, в том числе и обратно в направлении на лазерный локатор. Случайно-неоднородная структура атмосферного аэрозоля обуславливает флуктуации сигнала, принимаемого лазерным локатором (являющие таким образом источником информации о неоднородной структуре атмосферного аэрозоля). Перенос аэрозольных неоднородностей ветром дает возможность измерять скорость ветра корреляционными методами.The physical basis of laser measurements of wind speed is the ability of atmospheric aerosol to scatter radiation in all directions, including back to the direction of the laser locator. The randomly inhomogeneous structure of the atmospheric aerosol causes fluctuations in the signal received by the laser locator (which are thus a source of information about the inhomogeneous structure of the atmospheric aerosol). The transfer of aerosol inhomogeneities by wind makes it possible to measure wind speed by correlation methods.

Известны способы измерения скорости газового потока и атмосферного ветра, основанные на регистрации случайных реализаций рассеянных лазерных сигналов и дальнейшем анализе измеренных случайных реализации или результатов их корреляционной обработки [1-5].Known methods for measuring the velocity of a gas stream and atmospheric wind, based on the registration of random implementations of scattered laser signals and further analysis of the measured random implementations or the results of their correlation processing [1-5].

Наиболее близким к предлагаемому способу является лазерный дистанционный способ измерения скорости и направления ветра [4], заключающийся в том, что атмосферу облучают сканирующим в горизонтальной плоскости импульсным лазерным пучком в моменты времени t1 и t2=t1+Δt (Δt много больше времени сканирования лазерным пучком исследуемой пространственной области), во время сканирования регистрируют приемником сигналы обратного рассеяния от атмосферного аэрозоля во всей исследуемой пространственной области, формируют двумерные картины пространственного распределения коэффициента обратного аэрозольного рассеяния атмосферы

Figure 00000001
в моменты времени t1 и t2, вычисляют взаимно корреляционную функцию этих двумерных пространственных распределений
Figure 00000002
находят вектор пространственного сдвига
Figure 00000003
соответствующий максимуму взаимно корреляционной функции, и определяют вектор скорости ветра
Figure 00000004
согласно выражению:
Figure 00000005
Closest to the proposed method is a laser remote method for measuring wind speed and direction [4], which consists in the fact that the atmosphere is irradiated with a horizontal scanning laser pulsed laser beam at times t 1 and t 2 = t 1 + Δt (Δt is much longer scanning with a laser beam of the investigated spatial region), during scanning, the receiver records backscattering signals from atmospheric aerosol in the entire studied spatial region, and two-dimensional patterns of nstvennogo distribution coefficient inverse atmospheric aerosol scattering
Figure 00000001
at time t 1 and t 2 , calculate the cross-correlation function of these two-dimensional spatial distributions
Figure 00000002
find the spatial shift vector
Figure 00000003
corresponding to the maximum of the cross-correlation function, and determine the vector of wind speed
Figure 00000004
according to the expression:
Figure 00000005

Примеры двумерных реализаций поля пространственного распределения коэффициента обратного аэрозольного рассеяния атмосферы в моменты времени t1 и t2 приведены, соответственно, на фиг.1 и 2, где изолиниями показано сечение пространственного распределения коэффициента обратного аэрозольного рассеяния некоторой плоскостью. Стрелка в нижнем левом углу показывает направление ветра. Прямоугольник показывает область, в пределах которой регистрируют пространственное распределение коэффициента обратного аэрозольного рассеяния атмосферы.Examples of two-dimensional realizations of the field of the spatial distribution of the coefficient of backward aerosol scattering of the atmosphere at time t 1 and t 2 are shown, respectively, in FIGS. 1 and 2, where the isolines show the cross section of the spatial distribution of the backward aerosol scattering coefficient by a plane. The arrow in the lower left corner indicates the direction of the wind. The rectangle shows the area within which the spatial distribution of the coefficient of backward aerosol scattering of the atmosphere is recorded.

Недостаток способа [4] (основанного на пространственном корреляционном анализе) - большой объем информации о поле пространственного распределения коэффициента обратного аэрозольного рассеяния атмосферы, который необходимо оперативно запоминать и использовать для формирования корреляционных функций. Это делает трудным (необходимо использовать большой вычислительный комплекс) или невозможным (если большой вычислительный комплекс не может быть использован по каким-то причинам) проведение оперативных измерений, требующих обновление информации с периодичностью в несколько секунд.The disadvantage of the method [4] (based on spatial correlation analysis) is the large amount of information about the field of the spatial distribution of the coefficient of inverse aerosol scattering of the atmosphere, which must be quickly stored and used to form correlation functions. This makes it difficult (it is necessary to use a large computer complex) or impossible (if a large computer complex cannot be used for some reason) to carry out operational measurements that require updating information with a frequency of several seconds.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

При оперативных измерениях (когда промежуток времени Δt составляет единицы секунд) поле пространственного распределения коэффициента обратного аэрозольного рассеяния атмосферы практически не искажается, а только переносится в соответствии с направлением и скоростью атмосферного ветра. В этом случае можно существенно уменьшить объем сигнальной информации, регистрируемой при зондировании атмосферы и затем используемой для определения скорости и направления ветра. Это может быть достигнуто использованием специального способа измерения.In operational measurements (when the time interval Δt is units of seconds), the spatial distribution field of the coefficient of back aerosol scattering of the atmosphere is practically not distorted, but only transferred in accordance with the direction and speed of the atmospheric wind. In this case, it is possible to significantly reduce the amount of signal information recorded during sounding of the atmosphere and then used to determine the speed and direction of the wind. This can be achieved using a special measurement method.

Уменьшить объем регистрируемой сигнальной информации можно тем, что атмосферу облучают сканирующим в горизонтальной плоскости импульсным лазерным пучком в моменты времени t1 и t2=t1+Δt (при этом Δt много больше времени сканирования лазерным пучком исследуемой пространственной области), во время сканирования приемник «открывают» для регистрации сигналов обратного рассеяния от атмосферного аэрозоля только в определенные моменты времени, соответствующие приходу сигналов N измерительных баз (расположенных радиально, как показано на фиг.3 для варианта двенадцати измерительных баз), при этом количество радиальных измерительных баз выбирают исходя из требуемой точности Δφ определения направления ветра:

Figure 00000006
, измеряют размер атмосферных неоднородностей вдоль каждой измерительной базы, определяют направление ветра как направление измерительной базы, для которой размеры атмосферных неоднородностей наименее отличаются в моменты времени t1 и t2, определяют пространственный сдвиг ρm атмосферных неоднородностей вдоль направления ветра и определяют модуль скорости ветра V согласно выражению:
Figure 00000007
.It is possible to reduce the amount of recorded signal information by the fact that the atmosphere is irradiated with a horizontal scanning laser pulsed laser beam at times t 1 and t 2 = t 1 + Δt (in this case, Δt is much longer than the laser beam scanning time of the investigated spatial region), during scanning, the receiver “Open” for recording backscattering signals from atmospheric aerosol only at certain points in time corresponding to the arrival of signals of N measuring bases (arranged radially, as shown in FIG. 3 for a variant of twelve measuring bases), while the number of radial measuring bases is selected based on the required accuracy Δφ of determining the wind direction:
Figure 00000006
measure the size of atmospheric inhomogeneities along each measuring base, determine the direction of the wind as the direction of the measuring base, for which the dimensions of atmospheric inhomogeneities are the least different at times t 1 and t 2 , determine the spatial shift ρ m of atmospheric inhomogeneities along the wind direction and determine the wind speed module V according to the expression:
Figure 00000007
.

Перечень фигур.Enumeration of figures.

Фиг.1, 2 - примеры двумерных реализации поля пространственного распределения коэффициента обратного аэрозольного рассеяния атмосферы соответственно в моменты времени t1 и t2;Figure 1, 2 - examples of two-dimensional implementation of the spatial distribution field of the coefficient of back aerosol scattering of the atmosphere, respectively, at time t 1 and t 2 ;

Фиг.3, 4 - примеры прямоугольной области, в пределах которой регистрируют пространственное распределение коэффициента обратного аэрозольного рассеяния атмосферы только вдоль радиальных линий измерительных баз соответственно в моменты времени t1 и t2;Fig.3, 4 are examples of a rectangular region within which the spatial distribution of the coefficient of back aerosol scattering of the atmosphere is recorded only along the radial lines of the measuring bases, respectively, at time t 1 and t 2 ;

Фиг.5, 6 - примеры графиков одномерных пространственных распределений коэффициента обратного аэрозольного рассеяния атмосферы вдоль измерительных баз.5, 6 are examples of graphs of one-dimensional spatial distributions of the coefficient of back aerosol scattering of the atmosphere along the measuring bases.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Объем регистрируемых сигналов уменьшается по двум причинам (см. фиг.3, 4):The volume of recorded signals is reduced for two reasons (see figure 3, 4):

- запоминается не вся сигнальная информация на исследуемом участке, а информация только вдоль измерительных баз (они показаны тонкими радиальными линиями и для примера проведены через 15°, на фигурах база а-а расположена вдоль направления ветра, а база b-b расположена вдоль произвольного направления);- not all signal information in the studied area is stored, but information only along the measuring bases (they are shown by thin radial lines and, for example, drawn through 15 °, in the figures base aa is located along the direction of the wind, and base b-b is located along an arbitrary direction);

- сам размер области, в пределах которой регистрируют пространственное распределение коэффициента обратного аэрозольного рассеяния атмосферы (она показана на фиг.3, 4 в виде прямоугольника), выбирается гораздо меньше, чем при пространственном корреляционном анализе, так как предлагаемый метод основан на измерении размера всего одной неоднородности или нескольких неоднородностей.- the size of the region within which the spatial distribution of the coefficient of backward aerosol scattering of the atmosphere is recorded (it is shown as a rectangle in Figs. 3 and 4) is chosen much smaller than with spatial correlation analysis, since the proposed method is based on measuring the size of only one heterogeneities or several heterogeneities.

Устройство, реализующее предлагаемый способ, работает следующим образом:A device that implements the proposed method works as follows:

Дистанционный измеритель скорости и направления ветра содержит лазерный источник излучения, передающую оптическую систему, дефлектор (осуществляющий сканирование лазерного луча в горизонтальной плоскости), приемную оптическую систему, фотоприемник, блок управления и блок обработки.The remote wind speed and direction meter contains a laser radiation source transmitting an optical system, a deflector (scanning a laser beam in a horizontal plane), a receiving optical system, a photodetector, a control unit and a processing unit.

Лазерный измеритель облучает атмосферу сканирующим в горизонтальной плоскости лазерным лучом в моменты времени t1 и t2=t1+Δt. Полагается, что сканирование исследуемой области осуществляется за время много меньшее Δt.A laser meter irradiates the atmosphere with a horizontal scanning laser beam at times t 1 and t 2 = t 1 + Δt. It is believed that scanning of the studied area is carried out in a time much smaller than Δt.

Аэрозоль, всегда содержащийся в атмосфере, рассеивает излучение в сторону приемника лазерного измерителя. Пространственное разрешение лазерного измерителя определяется углом расходимости лазерного пучка, расстоянием от измерителя до рассеивающего объема атмосферы и длительностью импульса источника излучения.The aerosol always contained in the atmosphere scatters the radiation towards the receiver of the laser meter. The spatial resolution of the laser meter is determined by the angle of divergence of the laser beam, the distance from the meter to the scattering volume of the atmosphere and the pulse duration of the radiation source.

Принимаемое излучение проходит через приемную оптическую систему, регистрируется фотоприемником и поступает в блок обработки для определения направления и величины скорости ветра.The received radiation passes through the receiving optical system, is recorded by the photodetector and enters the processing unit to determine the direction and magnitude of the wind speed.

Во время сканирования блок управления «открывает» приемник для регистрации сигналов обратного рассеяния от атмосферного аэрозоля только в определенные (синхронизированные со сканированием лазерного пучка) моменты времени, соответствующие приходу сигналов N измерительных баз, отстоящих друг от друга на угол

Figure 00000008
.During scanning, the control unit “opens” the receiver to register backscattering signals from atmospheric aerosol only at certain (in time (synchronized with the scanning of the laser beam) time points corresponding to the arrival of signals of N measuring bases spaced apart by an angle
Figure 00000008
.

Моменты «открытия» приемника заранее определяют (вычисляют) в зависимости от заданного количества измерительных баз и размера исследуемой пространственной области и заносят в блок управления.The moments of "opening" of the receiver are pre-determined (calculated) depending on a given number of measuring bases and the size of the investigated spatial region and entered into the control unit.

В блоке обработки сигналов лазерного измерителя проводят последовательно следующие операции:The following operations are performed sequentially in the signal processing unit of the laser meter:

1. Регистрируют одномерные пространственные распределения коэффициента обратного аэрозольного рассеяния атмосферы

Figure 00000009
в моменты времени t1 и t2 вдоль N измерительных баз.1. Register one-dimensional spatial distribution of the coefficient of back aerosol scattering of the atmosphere
Figure 00000009
at times t 1 and t 2 along N measuring bases.

На графиках фиг.5 и 6 показаны примеры одномерных пространственных распределений α(X) (кривые 1) вдоль измерительных баз а-а (фиг.5) и b-b (фиг.6) в моменты времени t1 и t2 (измерительные базы а-а и b-b показаны на фиг.3 и 4); 2 - некоторое пороговое значение, пересечение которого с кривыми 1 определяет размер аэрозольных неоднородностей (как размер областей выше линии 2); Х - пространственная координата вдоль соответствующей измерительной базы. Из графиков фиг.5 и 6 хорошо видно, что:The graphs of Figures 5 and 6 show examples of one-dimensional spatial distributions of α (X) (curves 1) along the measuring bases aa (Fig. 5) and bb (Fig. 6) at time t 1 and t 2 (measuring bases a a and bb are shown in FIGS. 3 and 4); 2 - a certain threshold value, the intersection of which with curves 1 determines the size of the aerosol inhomogeneities (as the size of the regions above line 2); X is the spatial coordinate along the corresponding measuring base. From the graphs of figure 5 and 6 it is clearly seen that:

- для измерительной базы а-а (совпадающей с направлением ветра) одномерные пространственные распределения α(X) (кривые 1) в моменты времени t1 и t2 оказываются просто сдвинутыми друг относительно друга вдоль оси X;- for the measuring base aa (coinciding with the direction of the wind), the one-dimensional spatial distributions α (X) (curves 1) at times t 1 and t 2 are simply shifted relative to each other along the X axis;

- для измерительной базы b-b (не совпадающей с направлением ветра) одномерные пространственные распределения α(X) (кривые 1) в моменты времени t1 и t2 оказываются разными.- for the measuring base bb (which does not coincide with the direction of the wind), the one-dimensional spatial distributions α (X) (curves 1) at times t 1 and t 2 turn out to be different.

2. Определяют размеры атмосферных неоднородностей di(j,t1) и di(j,t2) (по пересечению одномерных пространственных распределений α(X) с некоторым пороговым значением - см. фиг.5, 6) в моменты времени t1 и t2 вдоль каждой измерительной базы (i - номер по порядку аэрозольной неоднородности, которая целиком расположена на измерительной базе; j - числовое или буквенное обозначение измерительной базы).2. The sizes of atmospheric inhomogeneities di (j, t 1 ) and di (j, t 2 ) are determined (by the intersection of the one-dimensional spatial distributions α (X) with a certain threshold value - see Figs. 5, 6) at times t 1 and t 2 along each measuring base (i is the aerosol inhomogeneity number, which is entirely located on the measuring base; j is the numerical or letter designation of the measuring base).

3. Определяют направление ветра как направление измерительной базы, для которой размеры атмосферных неоднородностей (целиком расположенных на измерительной базе и в момент времени t1 и в момент времени t2) наименее отличаются в моменты времени t1 и t2. Если таких неоднородностей нет ни на одной измерительной базе (что может быть по причине большой скорости ветра, когда неоднородности, зарегистрированные в момент времени t1, выходят из исследуемой пространственной области к моменту времени t2), то сокращают интервал времени t2-t1. Если при сокращении интервала времени t2-t1 ситуация не меняется, то измерение отбраковывается и скорость ветра не измеряется.3. The direction of the wind is determined as the direction of the measuring base, for which the dimensions of atmospheric inhomogeneities (entirely located on the measuring base and at time t 1 and at time t 2 ) are the least different at time t 1 and t 2 . If there are no such inhomogeneities on any measuring base (which can be due to the high wind speed, when the inhomogeneities recorded at time t 1 leave the investigated spatial region at time t 2 ), then reduce the time interval t 2 -t 1 . If the situation does not change when the time interval t 2 -t 1 is shortened, then the measurement is rejected and the wind speed is not measured.

Из графиков фиг.5 и 6 хорошо видно, что:From the graphs of figure 5 and 6 it is clearly seen that:

- для измерительной базы а-а размеры атмосферных неоднородностей (целиком расположенных на измерительной базе и в момент времени t1 и в момент времени t2)- for the measurement base aa, the dimensions of atmospheric inhomogeneities (located entirely on the measurement base at both time t 1 and time t 2 )

совпадают (совпадение связано с тем, что направление ветра для фиг.5 точно совпадает с направлением измерительной базы а-а; в общем случае, когда такого точного совпадения нет, размеры атмосферных неоднородностей моменты времени t1 и t2 будут наименее отличаться для измерительной базы наиболее близкой к направлению ветра);coincide (the coincidence is due to the fact that the wind direction for Fig. 5 exactly coincides with the direction of the measuring base aa; in the general case, when there is no such exact coincidence, the dimensions of atmospheric inhomogeneities moments of time t 1 and t 2 will be the least different for the measuring base closest to wind direction);

- для измерительной базы b-b размеры атмосферных неоднородностей в моменты времени t1 и t2 сильно отличаются.- for the measuring base bb, the dimensions of atmospheric inhomogeneities at time t 1 and t 2 are very different.

4. Определяют пространственный сдвиг ρm (например, по перемещению под действием ветра переднего края одной из атмосферных неоднородностей - например, первой по порядку, как показано на фиг.5) вдоль направления ветра и определяют модуль скорости ветра V согласно выражению:

Figure 00000007
4. Determine the spatial shift ρ m (for example, by moving under the action of the wind the leading edge of one of the atmospheric inhomogeneities - for example, first in order, as shown in Fig. 5) along the wind direction and determine the wind speed module V according to the expression:
Figure 00000007

Описанный способ позволяет обеспечить существенное уменьшение объема сигнальной информации (о поле пространственного распределения коэффициента обратного аэрозольного рассеяния атмосферы), который при оперативных измерениях необходимо регистрировать и использовать для определения скорости и направления ветра.The described method allows to significantly reduce the amount of signaling information (about the spatial distribution field of the coefficient of inverse aerosol scattering of the atmosphere), which during operational measurements must be recorded and used to determine wind speed and direction.

Измерительное устройство для реализации способа может быть собрано из компонент и узлов, изготавливаемых в РФ, и соответствует критерию "промышленная применимость".The measuring device for implementing the method can be assembled from components and assemblies manufactured in the Russian Federation, and meets the criterion of "industrial applicability".

Источники информацииInformation sources

1. Заявка РСТ WO 2005/047908. Optical device and method for sensing multiphase flow. International Publication Date 26.05.2005. International Patent Classification G01P 5/22.1. PCT Application WO 2005/047908. Optical device and method for sensing multiphase flow. International Publication Date 05/26/2005. International Patent Classification G01P 5/22.

2. Заявка РСТ WO 2006/063463. Optical transit time velocimeter. International Publication Date 22.06.2006. International Patent Classification G01P 5/20, G01P 5/26.2. PCT Application WO 2006/063463. Optical transit time velocimeter. International Publication Date 06/22/2006. International Patent Classification G01P 5/20, G01P 5/26.

3. Применение корреляционных методов в атмосферной оптике / В.М.Орлов, Г.Г.Матвиенко, И.В.Самохвалов и др. - Новосибирск: Наука, 1983. - 160 с.3. The use of correlation methods in atmospheric optics / V. M. Orlov, G. G. Matvienko, I. V. Samokhvalov, etc. - Novosibirsk: Nauka, 1983. - 160 p.

4. Корреляционные методы лазерно-локационных измерений скорости ветра / Г.Г.Матвиенко, Г.О.Заде, Э.С.Фердинандов и др. - Новосибирск: Наука, 1985. - С.163-179.4. Correlation methods of laser-location measurements of wind speed / G. G. Matvienko, G. O. Zade, E. S. Ferdinandov et al. - Novosibirsk: Nauka, 1985. - P.163-179.

5. Матвиенко Г.Г., Самохвалов И.В., B.C.Рыбалко и др. Оперативное определение компонентов скорости ветра с помощью лидара // Оптика атмосферы и океана. - 1988. - T.1. - N2. - С.68-72.5. Matvienko GG, Samokhvalov IV, B.C. Rybalko et al. Operational determination of wind speed components using a lidar // Atmospheric and Ocean Optics. - 1988. - T.1. - N2. - S.68-72.

Claims (1)

Способ лазерного дистанционного оперативного определения скорости и направления ветра, заключающийся в том, что атмосферу облучают сканирующим в горизонтальной плоскости импульсным лазерным пучком в моменты времени t1 и t2=t1+Δt, при этом Δt много больше времени сканирования лазерным пучком исследуемой пространственной области, во время сканирования приемник «открывают» для регистрации сигналов обратного рассеяния от атмосферного аэрозоля только в определенные моменты времени, соответствующие приходу сигналов N измерительных баз, расположенных радиально, при этом количество радиальных измерительных баз выбирают, исходя из требуемой точности Δφ определения направления ветра:
Figure 00000006
, измеряют размер атмосферных неоднородностей вдоль каждой измерительной базы, определяют направление ветра как направление измерительной базы, для которой размеры атмосферных неоднородностей наименее отличаются в моменты времени t1 и t2, определяют пространственный сдвиг ρm атмосферных неоднородностей вдоль направления ветра и определяют модуль скорости ветра V согласно выражению:
Figure 00000007
.
The method of laser remote operational determination of wind speed and direction, which consists in the fact that the atmosphere is irradiated with a horizontal scanning laser pulsed laser beam at times t 1 and t 2 = t 1 + Δt, while Δt is much longer than the laser scanning time of the spatial region under study , during scanning, the receiver is “opened” to register backscattering signals from atmospheric aerosol only at certain points in time corresponding to the arrival of signals of N measuring bases, located radially, while the number of radial measuring bases is selected based on the required accuracy Δφ of determining the direction of the wind:
Figure 00000006
measure the size of atmospheric inhomogeneities along each measuring base, determine the direction of the wind as the direction of the measuring base, for which the dimensions of atmospheric inhomogeneities are the least different at times t 1 and t 2 , determine the spatial shift ρ m of atmospheric inhomogeneities along the wind direction and determine the wind speed module V according to the expression:
Figure 00000007
.
RU2010146461/28A 2010-11-16 2010-11-16 Method for laser-based remote rapid determination of wind speed and direction RU2465607C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010146461/28A RU2465607C2 (en) 2010-11-16 2010-11-16 Method for laser-based remote rapid determination of wind speed and direction

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010146461/28A RU2465607C2 (en) 2010-11-16 2010-11-16 Method for laser-based remote rapid determination of wind speed and direction

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010146461A RU2010146461A (en) 2012-05-27
RU2465607C2 true RU2465607C2 (en) 2012-10-27

Family

ID=46231229

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010146461/28A RU2465607C2 (en) 2010-11-16 2010-11-16 Method for laser-based remote rapid determination of wind speed and direction

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2465607C2 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2335786C1 (en) * 2006-12-25 2008-10-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Лазерные системы" Atmospheric lidar (versions)
RU2404435C1 (en) * 2009-06-04 2010-11-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (ГОУ ВПО МГТУ им. Н.Э. Баумана) Method for real-time remote determination of wind speed and direction

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2335786C1 (en) * 2006-12-25 2008-10-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Лазерные системы" Atmospheric lidar (versions)
RU2404435C1 (en) * 2009-06-04 2010-11-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана" (ГОУ ВПО МГТУ им. Н.Э. Баумана) Method for real-time remote determination of wind speed and direction

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
МАТВИЕНКО Г.Г. и др. Корреляционные методы лазерно-локационных измерений скорости ветра. - Новосибирск: Наука, 1985, с.163-179. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2010146461A (en) 2012-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Päschke et al. An assessment of the performance of a 1.5 μm Doppler lidar for operational vertical wind profiling based on a 1-year trial
Blenkinsopp et al. Application of LiDAR technology for measurement of time-varying free-surface profiles in a laboratory wave flume
CN108445471A (en) A kind of range accuracy appraisal procedure under the conditions of single-photon laser radar multi-detector
Sathe et al. Estimating turbulence statistics and parameters from ground-and nacelle-based lidar measurements: IEA Wind expert report
Zha et al. Ranging precision for underwater laser proximity pulsed laser target detection
RU2343502C2 (en) Method and system of positional analysis of object under observation by depth in aqueous medium
Larsen et al. A method for computing the three-dimensional radial distribution function of cloud particles from holographic images
Zhang et al. Fog backscattering interference suppression algorithm for FMCW laser fuze based on normalized frequency spectrum threshold
Wang et al. Online multi-target laser ranging using waveform decomposition on FPGA
RU2465607C2 (en) Method for laser-based remote rapid determination of wind speed and direction
RU2465606C1 (en) Adaptive method for rapid remote measurement of wind speed and direction
RU2494422C2 (en) Laser remote evaluation method of instantaneous speed and direction of wind
RU2404435C1 (en) Method for real-time remote determination of wind speed and direction
RU2545068C1 (en) Measurement method of changes of heading angle of movement of source of sounding signals
RU2396575C1 (en) Method of determining position and motion parametres of object flying over sea surface at supersonic speed and at low altitude from width of trace on sea surface
RU2538105C2 (en) Method of determining coordinates of targets and system therefor
KR101179952B1 (en) 3-demensional measureing system using a noncontact type probe simultaneously
RU2515419C1 (en) Method of measuring change in course angle of probing signal source
US9927457B2 (en) Single beam/detector optical remote cross-flow sensor
Gurvich et al. Impact of pitch angle fluctuations on airborne lidar forward sensing along the flight direction
Gasch et al. Advancing airborne Doppler lidar wind profiling in turbulent boundary layer flow–an LES-based optimization of traditional scanning-beam versus novel fixed-beam measurement systems
Chen et al. Influence of time discrimination methods on ranging distribution of pulsed laser detecting tilted plane
Xu et al. Cramer-Rao lower bound on ranging precision of pulsed laser circular-viewing detection
Li et al. Laser range profile of the sphere
Kozintsev et al. Laser correlation method with adaptive choice of measuring base for on-the-fly measurements of wind velocity

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20171117