RU2523102C2 - Устройство для измерения параметров морских волн - Google Patents
Устройство для измерения параметров морских волн Download PDFInfo
- Publication number
- RU2523102C2 RU2523102C2 RU2012134423/28A RU2012134423A RU2523102C2 RU 2523102 C2 RU2523102 C2 RU 2523102C2 RU 2012134423/28 A RU2012134423/28 A RU 2012134423/28A RU 2012134423 A RU2012134423 A RU 2012134423A RU 2523102 C2 RU2523102 C2 RU 2523102C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- transceiver
- gadget
- output
- computer
- 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
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в метеорологии, навигации, океанографических исследованиях, мореходных испытаниях судов и гидросамолетов для оценки силы волнения морских волн, в автоматизированных системах посадки самолетов-амфибий на водную поверхность в ночное и дневное время. Устройство содержит последовательно включенные антенну 1, приемопередатчик 2, усилитель 3 доплеровского сигнала, аналого-цифровой преобразователь 4 и вычислитель 5, второй вход которого соединен с входом 6 устройства, а первый выход - с управляющим входом приемопередатчика. Кроме того, устройство оснащено индикатором (дисплеем) 7, вход которого соединен со вторым выходом вычислителя 5. Технический результат: сокращение аппаратурной части, упрощение, повышение надежности, повышение быстродействия и точности расчета. 1 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в метеорологии, навигации, океанографических исследованиях, мореходных испытаниях судов и гидросамолетов для оценки силы волнения морских волн, в автоматизированных системах посадки самолетов-амфибий на водную поверхность в ночное и дневное время.
Известны устройства для определения параметров морских волн, защищенные патентами РФ №416563, кл. G01C 13/00, 1971 г., №349683, кл. G01C 13/00, 1974 г., содержащие приемник гидростатического давления с электропреобразователем, нуль-орган, схему сравнения, генератор времени, усредняющий фильтр и индикатор.
Работа этих устройств основана на контактном преобразовании давления морских волн в электрический сигнал и дальнейшем измерении параметров этого сигнала.
Признаками, общими с признаками заявляемого устройства, у этих устройств являются усредняющий фильтр и индикатор.
Причиной, препятствующей достижению в этих устройствах технического результата, обеспечиваемого изобретением, является довольно узкая область применения, обусловленная необходимостью контактного преобразования давления морских волн в электрический сигнал.
Известно также устройство для измерения параметров морских волн, защищенное патентом РФ №726422, кл. G01C 13/00, 1977 г., содержащее приемопередатчик с антенной, нуль-орган, схему сравнения, генератор времени, усредняющий фильтр и индикатор.
В этом устройстве контактное преобразование морских волн заменено бесконтактным с помощью приемопередатчика.
Признаками этого аналога, общими с признаками заявляемого устройства, являются приемопередатчик с антенной, усредняющий фильтр и индикатор.
Причинами, препятствующими достижению в этом аналоге технического результата, обеспечиваемого изобретением, являются ограниченность области измеряемых параметров и относительно низкая точность их измерения. Следует отметить, что эти недостатки присущи и устройствам, защищенным патентами РФ №№416563 и 549683.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому (прототипом) является устройство для измерения параметров морских волн, защищенное патентом РФ №2036429, кл. G01C 13/00, 1990 г. Оно содержит приемопередатчик с антенной, усилитель доплеровского сигнала, индикатор и автокоррелятор, включающий в себя смеситель, линию задержки с отводами, коммутатор, усредняющий фильтр, компаратор, генератор импульсов, счетчик импульсов, дешифратор и управляющий ключ.
Признаками, общими с признаками заявляемого устройства, у устройства-прототипа являются приемопередатчик с антенной, усилитель доплеровского сигнала и индикатор.
Работа прототипа основана на облучении морской поверхности радиоимпульсами с постоянными параметрами, выделении из радиолокационного (отраженного от морской поверхности) сигнала доплеровской составляющей, обусловленной скоростью перемещения морских волн, определении автокорреляционной функции этой составляющей и измерении времени спадания этой функции от максимального значения до нуля. Это время характеризует степень волнения моря и в принципе может быть пересчитано в баллы по шкале Бофорта. Время спадания автокорреляционной функции от максимального значения до нуля отображается на индикаторе.
Причинами, препятствующими достижению в устройстве-прототипе технического результата, обеспечиваемого изобретением, являются относительно низкие точность, быстродействие и надежность прототипа. Это обусловлено тем, что автокоррелятор выполнен аналоговым и содержит достаточно большое число элементов, что делает его сложным, а следовательно, и отрицательно сказывается на его надежности. Само по себе аналоговое выполнение автокоррелятора не позволяет реализовать высокую точность расчета корреляционной функции, а наличие аналогового блока, выполняющего функцию усредняющего фильтра, требует на реализацию этой функции значительных затрат времени.
Еще одной причиной, препятствующей достижению в прототипе технического результата, обеспечиваемого изобретением, являются достаточно ограниченные функциональные возможности прототипа. Он позволяет определить лишь автокорреляционную функцию доплеровской составляющей отраженного от морской поверхности сигнала и время спадания этой функции от максимума до нулевого уровня. Это время собственно и является результатом измерения и отражается на индикаторе. Оно недостаточно полно характеризует морское волнение. Для более полной характеристики волнения морской поверхности желательно иметь полную автокорреляционную функцию доплеровской составляющей отраженного от морской поверхности сигнала, а также ее спектр и закон распределения. Получить эти характеристики устройство-прототип не позволяет.
Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является упрощение и расширение функциональных возможностей устройства, а также повышение его быстродействия, точности и надежности.
Для достижения указанного технического результата в известное устройство для измерения параметров морских волн, содержащее приемопередатчик с антенной, усилитель доплеровского сигнала, вход которого соединен с выходом приемопередатчика, и индикатор, введены последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь, вход которого соединен с выходом усилителя доплеровского сигнала, и вычислитель, второй вход которого является входом устройства, первый выход соединен с управляющим входом приемопередатчика, а второй выход - со входом индикатора.
Отсутствуют какие-либо источники информации, в которых вновь введенные элементы были бы описаны в совокупности с остальными элементами заявляемого устройства. Поэтому предлагаемое устройство следует считать новым и имеющим изобретательский уровень.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором приведена структурная схема заявляемого устройства.
Устройство содержит последовательно включенную антенну 1, приемопередатчик 2, усилитель 3 доплеровского сигнала, аналого-цифровой преобразователь 4 и вычислитель 5, второй вход которого соединен со входом 6 устройства, а первый выход - с управляющим входом приемопередатчика. Кроме того, устройство оснащено индикатором (дисплеем) 7, вход которого соединен со вторым выходом вычислителя 5.
Работа устройства состоит в следующем.
Приемопередатчик 2 генерирует и излучает через антенну 1 в направлении морской поверхности радиоимпульсы зондирующего сигнала с заданными параметрами. Параметры зондирующего сигнала (мощность, длительность, скважность, несущая частота) вырабатываются вычислителем 5 в соответствии с высотой полета носителя устройства, код которой поступает на вход 6 устройства. Выработанные вычислителем 5 заданные параметры зондирующего сигнала поступают с его первого выхода на управляющий вход приемопередатчика 2.
Отражаясь от морской поверхности, излученный зондирующий сигнал превращается в эхо-сигнал, имеющий случайный характер. Он принимается антенной 1 и поступает в приемник приемопередатчика 2, где из него выделяется доплеровская составляющая, обусловленная скоростью перемещения морских волн. Эта составляющая с выхода приемника приемопередатчика 2 поступает на вход усилителя 3. В усилителе 3 поступивший на его вход сигнал дополнительно фильтруется (из него выделяются только доплеровские частоты), усиливается и поступает на вход преобразователя 4.
В преобразователе 4 аналоговый доплеровский сигнал преобразуется в цифровую форму (квантуется), то есть преобразуется в последовательность отстоящих друг от друга по времени t на шаг квантования Δt цифровых кодов, соответствующих уровням отстоящих на этот шаг входного аналогового сигнала. Шаг Δt квантования в соответствии с теоремой Котельникова выбирается из условия:
где Fmax - максимальная частота в спектре доплеровского сигнала.
С выхода преобразователя 4 преобразованный в последовательность цифровых кодов доплеровский сигнал поступает на вход вычислителя 5.
В вычислителе 5 рассчитывается гистограмма распределения численных значений поступивших на его вход цифровых кодов, соответствующая плотности распределения вероятностей текущего уровня x(t) доплеровского сигнала (закону распределения).
Кроме того, в вычислителе 5 рассчитывается автокорреляционная функция Rx:(τ) доплеровского сигнала x(t). Расчет ведется в соответствии с уравнением:
где τ - аргумент автокорреляционной функции, то есть временная задержка между исследуемым сигналом и его копией.
Черта над произведением x(t)·x(t+τ) означает его усреднение.
В вычислителе 5 рассчитывается также спектр (спектральная плотность) Sx(ω) доплеровского сигнала x(t), связанный с корреляционной функцией Rx(τ) преобразованием Фурье:
Устройство достаточно легко реализуемо.
В качестве вычислителя 5 может служить бортовой компьютер носителя устройства. Результаты расчета могут быть получены как в виде таблиц, так и в виде графиков. Они выносятся на индикатор 7, в качестве которого может быть использован дисплей, с помощью которого осуществляется программирование и отладка программ, реализующих описанные расчеты. В качестве остальных элементов устройства могут быть использованы те же элементы, что и в устройстве-прототипе.
Нетрудно видеть, что в заявляемом устройстве по сравнению с прототипом значительно сокращена аппаратурная часть, так как аналоговое исполнение автокоррелятора заменено дополнительным программированием компьютера, который, как правило, уже входит в состав носителя устройства. Сокращение аппаратурного состава устройства значительно упрощает его и повышает его надежность. Кроме того, это повышает быстродействие и точность расчета автокорреляционной функции, так как компьютер, работая с сигналами в цифровой форме, позволяет выполнить все расчеты быстрее и точнее, чем аналоговый автокоррелятор, реализованный на физических блоках (смеситель, линия задержки с отводами, коммутатор, усредняющий фильтр, управляемый ключ, компаратор, счетчик импульсов, дешифратор). Очевидно также, что функциональные возможности заявляемого устройства значительно шире, чем у устройства-прототипа, так как оно позволяет определить не только время спадания корреляционной функции от максимума до нуля, а и всю корреляционную функцию. Кроме того, оно позволяет определить и отразить на экране дисплея как корреляционную функцию, так и закон распределения и спектр доплеровского сигнала.
Claims (1)
- Устройство для измерения параметров морских волн, содержащее приемопередатчик с антенной, усилитель доплеровского сигнала, вход которого соединен с выходом приемопередатчика, и индикатор, отличающееся тем, что в него введены последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь, вход которого соединен с выходом усилителя доплеровского сигнала, и вычислитель, второй вход которого является входом устройства, первый выход соединен с управляющим входом приемопередатчика, а второй выход - со входом индикатора.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012134423/28A RU2523102C2 (ru) | 2012-08-10 | 2012-08-10 | Устройство для измерения параметров морских волн |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012134423/28A RU2523102C2 (ru) | 2012-08-10 | 2012-08-10 | Устройство для измерения параметров морских волн |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012134423A RU2012134423A (ru) | 2014-02-20 |
RU2523102C2 true RU2523102C2 (ru) | 2014-07-20 |
Family
ID=50113869
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012134423/28A RU2523102C2 (ru) | 2012-08-10 | 2012-08-10 | Устройство для измерения параметров морских волн |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2523102C2 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2689539C1 (ru) * | 2017-11-30 | 2019-05-29 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского" | Устройство для измерения параметров морской волны |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2275777A1 (fr) * | 1974-06-18 | 1976-01-16 | Yung Jean Marie | Dispositifs permettant de mesurer et d'enregistrer la direction de la houle |
EP0106777A1 (fr) * | 1982-10-14 | 1984-04-25 | Etablissement Public dit "Centre National d'Exploitation des Océans" (CNEXO) | Appareil de mesures de caractéristiques de la houle en mer |
RU2036429C1 (ru) * | 1990-06-13 | 1995-05-27 | Климашов Борис Михайлович | Устройство для измерения параметров морских волн |
RU2137153C1 (ru) * | 1996-01-16 | 1999-09-10 | Войсковая часть 62728 | Устройство измерения параметров волнения |
RU2002114563A (ru) * | 2002-06-03 | 2004-02-10 | Институт прикладной физики РАН | Радиолокационный способ определения параметров состояния приповерхностного слоя океана со спутника |
RU2384861C1 (ru) * | 2008-06-30 | 2010-03-20 | Юрий Владимирович Румянцев | Устройство измерения параметров волнения |
-
2012
- 2012-08-10 RU RU2012134423/28A patent/RU2523102C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2275777A1 (fr) * | 1974-06-18 | 1976-01-16 | Yung Jean Marie | Dispositifs permettant de mesurer et d'enregistrer la direction de la houle |
EP0106777A1 (fr) * | 1982-10-14 | 1984-04-25 | Etablissement Public dit "Centre National d'Exploitation des Océans" (CNEXO) | Appareil de mesures de caractéristiques de la houle en mer |
RU2036429C1 (ru) * | 1990-06-13 | 1995-05-27 | Климашов Борис Михайлович | Устройство для измерения параметров морских волн |
RU2137153C1 (ru) * | 1996-01-16 | 1999-09-10 | Войсковая часть 62728 | Устройство измерения параметров волнения |
RU2002114563A (ru) * | 2002-06-03 | 2004-02-10 | Институт прикладной физики РАН | Радиолокационный способ определения параметров состояния приповерхностного слоя океана со спутника |
RU2384861C1 (ru) * | 2008-06-30 | 2010-03-20 | Юрий Владимирович Румянцев | Устройство измерения параметров волнения |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Булатов М.Г., Раев М.Д., Скворцов Е.И. "Новый прибор для определния дисперсионных характеристик гравитационно-капилярных волн". Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. Сборник научных статей. РАН Институт космических исследований. Москва. 2007. Выпуск 4, Том 1, стр. 273-277. Булатов М.Г., Раев М.Д., Скворцов Е.И. "Исследование динамики морских волн в прибрежной зоне по данным радиолокационных наблюдений высокого разрешения". Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. Сборник научных статей. РАН Институт космических исследований. Москва. 2005. Выпуск 2, Том 2, стр. 76-81. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2689539C1 (ru) * | 2017-11-30 | 2019-05-29 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского" | Устройство для измерения параметров морской волны |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2012134423A (ru) | 2014-02-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Evans | Radio techniques for the measurement of ice thickness | |
RU2416105C1 (ru) | Способ определения параметров движения воздушных объектов в обзорных радиолокаторах за счет использования когерентных свойств отраженных сигналов | |
Berkut et al. | Deep penetration subsurface radar: Hardware, results, interpretation | |
RU2523102C2 (ru) | Устройство для измерения параметров морских волн | |
RU2585401C1 (ru) | Устройство обнаружения объектов в водной среде | |
RU2143708C1 (ru) | Способ формирования радиолокационного изображения объекта и устройство формирования радиолокационного изображения | |
RU2581416C1 (ru) | Способ измерения скорости звука | |
RU2433423C1 (ru) | Устройство подповерхностного зондирования | |
RU2515580C1 (ru) | Способ измерения внешнебаллистических характеристик снаряда и устройство для его осуществления | |
RU2545068C1 (ru) | Способ измерения изменения курсового угла движения источника зондирующих сигналов | |
CN108195443A (zh) | 水位测量方法、系统及设备 | |
RU2439490C2 (ru) | Способ определения толщины морского льда | |
RU2399888C1 (ru) | Способ измерения уровня материала в резервуаре | |
RU2300781C1 (ru) | Устройство гидрометеорологоакустических наблюдений за акваторией морского полигона | |
Pochanin et al. | GPR for pavement monitoring | |
RU2548120C1 (ru) | Способ дистанционного определения скорости приводного ветра | |
RU2554321C1 (ru) | Устройство для определения направления и дальности до источника сигнала | |
RU2733938C1 (ru) | Способ отображения гидроакустической информации | |
EP3441785B1 (en) | System and method for tracking a sling load and terrain with a radar altimeter | |
RU2541733C1 (ru) | Параметрический профилограф | |
RU2548129C1 (ru) | Способ дистанционного определения характеристик морской поверхности | |
RU2534731C1 (ru) | Система автоматической классификации гидролокатора ближнего действия | |
RU2654215C1 (ru) | Способ измерения расстояния радиодальномером с частотной модуляцией | |
RU103936U1 (ru) | Метеорологическая радиолокационная станция | |
RU193652U1 (ru) | Устройство обнаружения объектов по дальностному портрету с многоуровневым квантованием |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150811 |