RU2624834C2 - Method of distant optical probing of inhomogeneous atmosphere - Google Patents

Method of distant optical probing of inhomogeneous atmosphere Download PDF

Info

Publication number
RU2624834C2
RU2624834C2 RU2015156982A RU2015156982A RU2624834C2 RU 2624834 C2 RU2624834 C2 RU 2624834C2 RU 2015156982 A RU2015156982 A RU 2015156982A RU 2015156982 A RU2015156982 A RU 2015156982A RU 2624834 C2 RU2624834 C2 RU 2624834C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
atmosphere
points
light pulses
paths
additional
Prior art date
Application number
RU2015156982A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2015156982A (en
Inventor
Александр Дмитриевич Егоров
Александр Владиславович Дикинис
Ирина Александровна Потапова
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный гидрометеорологический университет"
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 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный гидрометеорологический университет" filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный гидрометеорологический университет"
Priority to RU2015156982A priority Critical patent/RU2624834C2/en
Publication of RU2015156982A publication Critical patent/RU2015156982A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2624834C2 publication Critical patent/RU2624834C2/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/95—Lidar systems specially adapted for specific applications for meteorological use
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01W—METEOROLOGY
    • G01W1/00—Meteorology
    • 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

  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: remote sensing optical method of heterogeneous atmosphere contains stage parcels into the atmosphere light pulses of points separated in space, on the road, intersects the specified point, and on additional routes, crossing these lines with the formation of areas of sensing, limited lines between points where they intersect, receive signals, scattered in the opposite direction. Based on the signals, the characteristics of the inhomogeneous atmosphere are determined by their power. Also, the sensing region is reduced by sending light pulses along additional paths, alternately, at angles of inclination smaller and greater than the angle of inclination to a predetermined point. Also, the light pulses are sent along additional third paths passing through the intersection points of the traces in which the characteristics of the atmosphere are determined.
EFFECT: increasing the accuracy of the definitions due to the correct coupling of the backscatter factor and the attenuation coefficient.
1 dwg

Description

Изобретение относится к области метеорологии, а более конкретно к способам определения оптических характеристик атмосферы, и может использоваться, например, для измерения прозрачности атмосферы лидарами при определении аэрозольного загрязнения воздуха.The invention relates to the field of meteorology, and more particularly to methods for determining the optical characteristics of the atmosphere, and can be used, for example, to measure the transparency of the atmosphere by lidars in determining aerosol air pollution.

Известен способ дистанционного оптического зондирования неоднородной атмосферы [1], при котором осуществляют посылку в атмосферу светового импульса малой длительности и регистрацию рассеянного в обратном направлении света, преобразованного в электрические сигналы. В этом способе осуществляют посылку в атмосферу световых импульсов из точек, разнесенных в пространстве, по трассам, пересекающимся в заданной точке, и по дополнительным трассам, пересекающим эти трассы с образованием областей зондирования, ограниченных отрезками между точками их пересечения, приема сигналов, рассеянных в обратном направлении, определения характеристик неоднородной атмосферы по мощностям сигналов, принятых и накопленных, с использованием расчетных формул, уменьшения областей зондирования и повторения процедуры измерений до задаваемого уровня совпадения двух последовательно полученных результатов определения характеристик атмосферы.A known method of remote optical sensing of a heterogeneous atmosphere [1], in which a light pulse of short duration is sent to the atmosphere and the light scattered in the opposite direction is converted into electrical signals. In this method, light pulses are sent to the atmosphere from points spaced in space along paths intersecting at a given point, and along additional paths intersecting these paths with the formation of sounding areas bounded by segments between their intersection points, receiving signals scattered in the opposite direction, determining the characteristics of the inhomogeneous atmosphere by the power of the signals received and accumulated using calculation formulas, reducing the sensing areas and repeating the measurement procedure eny to a prescribed level of coincidence of two successively received results of determining characteristics of the atmosphere.

Этот известный способ обладает недостаточной точностью, поскольку он основан на предположении о существовании связи коэффициента обратного рассеяния и коэффициента ослабления на исследуемой трассе зондирования. Это предположение не выполняется в условиях реальной неоднородной атмосферы.This known method has insufficient accuracy, since it is based on the assumption that there is a relationship between the backscattering coefficient and the attenuation coefficient on the probing path under study. This assumption is not fulfilled in a real inhomogeneous atmosphere.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является известный способ определения характеристик неоднородной атмосферы [2], при котором осуществляют посылку в неоднородную атмосферу световых импульсов из точек, разнесенных в пространстве, по трассам, пересекающимся в заданной точке, и по дополнительным трассам, пересекающим эти трассы с образованием областей зондирования, ограниченных отрезками между точками их пересечения, приема сигналов, рассеянных в обратном направлении, определения характеристик неоднородной атмосферы по мощностям сигналов, принятых и накопленных, с использованием расчетных формул, уменьшения областей зондирования путем осуществления посылки световых импульсов по дополнительным трассам, поочередно, под углами наклона, меньшими и большими угла наклона дополнительной трассы, проходящей через заданную точку, и повторения процедуры измерений до задаваемого уровня совпадения двух последовательно полученных результатов определения характеристик атмосферы.Closest to the proposed invention is a known method for determining the characteristics of an inhomogeneous atmosphere [2], in which light pulses are sent to the inhomogeneous atmosphere from points spaced in space along paths intersecting at a given point and along additional paths intersecting these paths to form sounding areas bounded by the segments between the points of their intersection, receiving signals scattered in the opposite direction, determining the characteristics of the inhomogeneous atmosphere by the rest of the signals received and accumulated, using calculation formulas, to reduce the sensing areas by sending light pulses along additional paths, alternately, at tilt angles smaller and larger than the tilt angle of the additional path passing through the given point, and repeating the measurement procedure to the specified level coincidence of two sequentially obtained results of determining the characteristics of the atmosphere.

В этом известном решении повышена точность определения характеристик загрязнения неоднородной атмосферы благодаря использованию точек посылки в атмосферу световых импульсов, разнесенных в пространстве, и осуществлению посылки световых импульсов по дополнительным трассам, поочередно, под углами наклона, меньшими и большими угла наклона дополнительной трассы, проходящей через заданную точку.In this known solution, the accuracy of determining the characteristics of pollution of an inhomogeneous atmosphere is improved by using points of sending light pulses into the atmosphere spaced in space, and sending light pulses along additional paths, alternately at angles of inclination smaller and larger than the angle of inclination of the additional path passing through a given point.

Однако в решении [2] не учитывается возможность существования в процессе измерений значительной неопределенности связи коэффициента обратного рассеяния и коэффициента ослабления.However, the solution [2] does not take into account the possibility of the existence of a significant uncertainty in the measurement process between the backscattering coefficient and the attenuation coefficient.

Техническим результатом изобретения является повышение точности определения характеристик атмосферы за счет корректного установления связи коэффициента обратного рассеяния и коэффициента ослабления.The technical result of the invention is to increase the accuracy of determining the characteristics of the atmosphere due to the correct establishment of the relationship of the coefficient of backscattering and attenuation coefficient.

В предлагаемом способе используют некоторые существенные признаки прототипа, а именно: в нем осуществляют посылку в неоднородную атмосферу световых импульсов из точек, разнесенных в пространстве, по трассам, пересекающимся в заданной точке, и по дополнительным трассам, пересекающим эти трассы с образованием областей зондирования, ограниченных отрезками между точками их пересечения, приема сигналов, рассеянных в обратном направлении, определения характеристик неоднородной атмосферы по мощностям сигналов, принятых и накопленных, с использованием расчетных формул, уменьшения областей зондирования путем осуществления посылки световых импульсов по дополнительным трассам, поочередно, под углами наклона, меньшими и большими угла наклона на заданную точку, и повторения процедуры измерений до задаваемого уровня совпадения двух последовательно полученных результатов определения характеристик атмосферы.In the proposed method, some essential features of the prototype are used, namely: it sends light pulses into the inhomogeneous atmosphere from points spaced in space along paths intersecting at a given point and along additional paths intersecting these paths with the formation of sensing areas bounded segments between the points of their intersection, the reception of signals scattered in the opposite direction, determining the characteristics of an inhomogeneous atmosphere by the powers of the signals received and accumulated, using lzovaniem calculation formulas, reduction of area sensed by sending light pulses on additional tracks, alternately at angles of inclination smaller and larger angle of inclination to a predetermined point, and repeating the measurement procedure to a prescribed level of coincidence of two successively received results of determining characteristics of the atmosphere.

Существенными отличительными признаками предлагаемого способа является то, что осуществляют посылку световых импульсов по дополнительным третьим трассам из точек посылки импульсов, проходящим через точки проходящим через точки пересечения трасс, в которых определяют характеристики атмосферы.The salient features of the proposed method is that they send light pulses along additional third paths from the points of the pulse sending, passing through the points passing through the intersection points of the paths, in which the atmospheric characteristics are determined.

Оптические характеристики загрязнения неоднородной атмосферы, в частности,Optical characteristics of inhomogeneous atmosphere pollution, in particular,

Figure 00000001
Figure 00000001

находят в общих точках многоугольников из систем уравнений, записанных для сторон многоугольников, образованных пересечением трасс зондированияfound at the common points of the polygons from systems of equations written for the sides of the polygons formed by the intersection of sensing paths

Figure 00000002
Figure 00000002

где

Figure 00000003
Where
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

Figure 00000005
Figure 00000005

мощность сигнала обратного рассеяния, скорректированная на геометрический фактор лидара,backscatter signal power corrected for the lidar geometric factor,

Pi, j - мощность сигнала обратного рассеяния,P i, j is the power of the backscatter signal,

Figure 00000006
- геометрический фактор лидара,
Figure 00000006
- geometric factor of lidar,

β - коэффициент обратного рассеяния,β is the backscattering coefficient,

σ - коэффициент ослабления,σ is the attenuation coefficient,

m=1/g, причем определяется и постоянная g в степенной связи коэффициента обратного рассеяния с коэффициентом ослабления,m = 1 / g, and the constant g is also determined in the power-law relationship of the backscattering coefficient with the attenuation coefficient,

Figure 00000007
- радиус-вектор точки посылки световых импульсов и приема сигналов обратного рассеяния (i-й точке расположения приемопередатчика соответствует радиус-вектор
Figure 00000008
),
Figure 00000007
- the radius vector of the point of sending light pulses and receiving backscattering signals (the i-th location point of the transceiver corresponds to the radius vector
Figure 00000008
),

Figure 00000009
- радиус-вектор зондируемого рассеивающего элемента,
Figure 00000009
is the radius vector of the probed scattering element,

Figure 00000010
- текущий радиус-вектор точки прямой, проходящей через точки i, j,
Figure 00000010
is the current radius vector of the point of the line passing through points i, j,

ci - отрезок

Figure 00000011
, по которому вычисляются интегралы,c i - segment
Figure 00000011
by which the integrals are calculated,

dr - элемент длины отрезка.dr is the element of the length of the segment.

Сущность изобретения пояснена на чертеже. На фиг. 1 представлена схема посылок зондирующих импульсов и приема эхо-сигналов для примера трех приемопередатчиков (лидаров).The invention is illustrated in the drawing. In FIG. 1 is a diagram of the sending of probe pulses and receiving echo signals for an example of three transceivers (lidars).

Способ реализуют следующим образом.The method is implemented as follows.

Приемопередатчики 1, 2 и 3 располагают с разнесением в пространстве в точках

Figure 00000012
,
Figure 00000013
и
Figure 00000014
.The transceivers 1, 2, and 3 are spaced apart at points
Figure 00000012
,
Figure 00000013
and
Figure 00000014
.

Осуществляют посылку в атмосферу световых импульсов из точек

Figure 00000012
,
Figure 00000015
,
Figure 00000016
разнесенных в пространстве, по трассам, пересекающимся в заданной точке
Figure 00000017
.Light pulses are sent to the atmosphere from points
Figure 00000012
,
Figure 00000015
,
Figure 00000016
spaced in space along paths intersecting at a given point
Figure 00000017
.

Осуществляют посылку импульсов из точки

Figure 00000018
по дополнительным трассам, пересекающим эти трассы с образованием областей зондирования, ограниченных отрезками между точками их пересечения
Figure 00000019
: областей зондирования, которые ограничены, например, точками i=1, 2, 3, i=2, 5, 6.Send pulses from a point
Figure 00000018
along additional routes intersecting these routes with the formation of sounding areas bounded by segments between the points of their intersection
Figure 00000019
: sounding regions, which are limited, for example, by points i = 1, 2, 3, i = 2, 5, 6.

При этом осуществляют посылку импульсов, поочередно, под углами наклона, меньшими и большими угла наклона, зависящего от точек

Figure 00000020
,
Figure 00000021
, например, соответственно, область зондирования, ограниченная точками i=1, 2, 3, и область зондирования, ограниченная точками i=2, 5, 6.In this case, the pulses are sent alternately at angles of inclination smaller and larger than the angle of inclination, depending on the points
Figure 00000020
,
Figure 00000021
for example, respectively, the sounding region bounded by points i = 1, 2, 3, and the sounding region bounded by points i = 2, 5, 6.

Принимают сигналы (5), рассеянные в обратном направлении, определяют характеристики неоднородной атмосферы по мощностям сигналов, принятых и накопленных в соответствии с формулой (4) с использованием расчетных формул (1)-(5). Уменьшают области зондирования, например, область зондирования, ограниченной точками i=1, 2, 3. Повторяют процедуры измерений до задаваемого уровня совпадения двух последовательно полученных результатов определения характеристик атмосферы z2 в заданной точке

Figure 00000022
, что означает достижение требуемой точности. Посылают дополнительный третий импульс из точки
Figure 00000023
на объем
Figure 00000024
и дополнительный третий импульс из точки
Figure 00000025
на объем
Figure 00000026
. Таким образом, посылают дополнительные импульсы в направлении на точки пересечения трасс, в которых определяют искомые характеристики. При этом формируются дополнительные области, например,
Figure 00000027
,
Figure 00000028
,
Figure 00000029
, что позволяет повысить точность определения искомых характеристик.Signals are received (5), scattered in the opposite direction, the characteristics of the inhomogeneous atmosphere are determined from the powers of the signals received and accumulated in accordance with formula (4) using calculation formulas (1) - (5). The sounding regions are reduced, for example, the sounding region bounded by points i = 1, 2, 3. Repeat the measurement procedure to a predetermined level of coincidence of two successively obtained results of determining the atmospheric characteristics z 2 at a given point
Figure 00000022
, which means achieving the required accuracy. Send an additional third impulse from the point
Figure 00000023
per volume
Figure 00000024
and an additional third impulse from the point
Figure 00000025
per volume
Figure 00000026
. Thus, additional impulses are sent in the direction to the intersection points of the paths at which the desired characteristics are determined. In this case, additional areas are formed, for example,
Figure 00000027
,
Figure 00000028
,
Figure 00000029
, which allows to increase the accuracy of determining the desired characteristics.

Указанные существенные отличия позволяют повысить точность из-за учета возможности существования в процессе измерений значительной неопределенности связи коэффициента обратного рассеяния и коэффициента ослабления.These significant differences make it possible to increase accuracy due to the possibility of the existence of a significant uncertainty in the relationship between the backscattering coefficient and the attenuation coefficient during measurements.

Физические принципы, на которых основаны измерения предлагаемым способом, состоят в том, что измеренные мощности эхо-сигналов связаны с оптическими характеристиками неоднородной атмосферы известным лидарным уравнением. На основе этого уравнения разработаны новые, ранее не использовавшиеся расчетные алгоритмы для определения оптических характеристик. В этих алгоритмах корректно учтены влияющие факторы.The physical principles on which measurements are based on the proposed method are that the measured power of the echo signals is associated with the optical characteristics of the inhomogeneous atmosphere by the known lidar equation. Based on this equation, new, previously unused computational algorithms for determining optical characteristics are developed. In these algorithms, influencing factors are correctly taken into account.

Пример реализации способаAn example implementation of the method

В пунктах

Figure 00000030
,
Figure 00000031
и
Figure 00000032
, находящихся на одной прямой, размещают лидары 1, 2 и 3 на основе ЛИБО. Излучение зондирующих импульсов осуществляется на рабочей длине волны 0,69 мкм в окне прозрачности водяного пара. Энергия в импульсе 0.07-0.1 Дж. Длительность импульса 30 нс. Расстояние между лидарами 1, 2 и 2, 3 не превышает 0.5 км. Зондирование неоднородной атмосферы осуществляется в вертикальной плоскости, проходящей через линию размещения лидаров.In points
Figure 00000030
,
Figure 00000031
and
Figure 00000032
located on one straight line, place lidars 1, 2 and 3 on the basis of OR. The radiation of the probe pulses is carried out at a working wavelength of 0.69 μm in the window of transparency of water vapor. Pulse energy 0.07-0.1 J. Pulse duration 30 ns. The distance between lidars 1, 2 and 2, 3 does not exceed 0.5 km. Sounding of the inhomogeneous atmosphere is carried out in a vertical plane passing through the line of lidar placement.

Осуществляют посылку световых импульсов лидаром 1 по трассе, проходящей через точки

Figure 00000033
,
Figure 00000034
и, дополнительно, через точку
Figure 00000035
, лидаром 2 - через точки
Figure 00000036
,
Figure 00000037
и, дополнительно через точки,
Figure 00000038
,
Figure 00000039
Figure 00000040
; лидаром 3 - через точки
Figure 00000041
,
Figure 00000042
,
Figure 00000043
,
Figure 00000044
,
Figure 00000035
,
Figure 00000040
с образованием треугольной области зондирования под углами наклона, меньшими угла наклона дополнительной трассы, проходящей через
Figure 00000045
и заданную точку
Figure 00000046
.Light pulses are sent by lidar 1 along the path passing through the points
Figure 00000033
,
Figure 00000034
and, optionally, through a point
Figure 00000035
, lidar 2 - through the points
Figure 00000036
,
Figure 00000037
and, additionally through points,
Figure 00000038
,
Figure 00000039
Figure 00000040
; lidar 3 - through the dots
Figure 00000041
,
Figure 00000042
,
Figure 00000043
,
Figure 00000044
,
Figure 00000035
,
Figure 00000040
with the formation of a triangular sensing region at inclination angles smaller than the inclination angle of the additional path passing through
Figure 00000045
and given point
Figure 00000046
.

Осуществляют посылку световых импульсов лидаром 1 по трассе, проходящей через точки

Figure 00000036
,
Figure 00000040
, лидаром 2 - через точки
Figure 00000047
,
Figure 00000048
; лидаром 3 - через точки
Figure 00000049
,
Figure 00000048
с образованием дополнительной треугольной области зондирования под углами наклона, большими угла наклона дополнительной трассы, проходящей через
Figure 00000050
и заданную точку
Figure 00000051
.Light pulses are sent by lidar 1 along the path passing through the points
Figure 00000036
,
Figure 00000040
, lidar 2 - through the points
Figure 00000047
,
Figure 00000048
; lidar 3 - through the dots
Figure 00000049
,
Figure 00000048
with the formation of an additional triangular sensing region at angles of inclination greater than the angle of inclination of the additional path passing through
Figure 00000050
and given point
Figure 00000051
.

Осуществляют посылку световых импульсов лидаром 1 по трассе, проходящей через точки

Figure 00000052
,
Figure 00000053
, лидаром 2 - через точки
Figure 00000054
,
Figure 00000055
; лидаром 3 - через точки
Figure 00000056
,
Figure 00000057
с образованием дополнительной треугольной области зондирования под углами наклона, меньшими угла наклона дополнительной трассы, проходящей через
Figure 00000058
и заданную точку
Figure 00000059
, а также дополнительных треугольных областей с вершинами в точках 1, 2, 4 и 2, 5, 6, а также 1, 5, 7, что позволяет повысить точность определения искомых характеристик.Light pulses are sent by lidar 1 along the path passing through the points
Figure 00000052
,
Figure 00000053
, lidar 2 - through the points
Figure 00000054
,
Figure 00000055
; lidar 3 - through the dots
Figure 00000056
,
Figure 00000057
with the formation of an additional triangular sensing region at inclination angles smaller than the inclination angle of the additional path passing through
Figure 00000058
and given point
Figure 00000059
, as well as additional triangular regions with vertices at points 1, 2, 4 and 2, 5, 6, as well as 1, 5, 7, which allows to increase the accuracy of determining the desired characteristics.

Эти треугольные области зондирования общую точку

Figure 00000060
. Кроме того, имеется возможность определить оптические характеристики, например, в точке
Figure 00000061
.These triangular sensing areas are a common point
Figure 00000060
. In addition, it is possible to determine the optical characteristics, for example, at a point
Figure 00000061
.

Продолжают осуществлять посылку импульсов, поочередно, под углами наклона, меньшими и большими угла наклона дополнительной трассы, проходящей через

Figure 00000062
и заданную точку
Figure 00000063
They continue to send pulses, alternately, at angles of inclination smaller and larger than the angle of inclination of the additional path passing through
Figure 00000062
and given point
Figure 00000063

В точках посылки осуществляют прием эхо-сигналов:At the points of sending receive echoes:

в точке

Figure 00000064
от отрезков, ограниченных точками:
Figure 00000065
,
Figure 00000066
и
Figure 00000067
,
Figure 00000068
;at the point
Figure 00000064
from segments bounded by points:
Figure 00000065
,
Figure 00000066
and
Figure 00000067
,
Figure 00000068
;

в точке

Figure 00000069
от отрезков, ограниченных точками:
Figure 00000066
,
Figure 00000070
и
Figure 00000071
,
Figure 00000072
, а также
Figure 00000073
,
Figure 00000074
и
Figure 00000075
,
Figure 00000048
;at the point
Figure 00000069
from segments bounded by points:
Figure 00000066
,
Figure 00000070
and
Figure 00000071
,
Figure 00000072
, as well as
Figure 00000073
,
Figure 00000074
and
Figure 00000075
,
Figure 00000048
;

в точке

Figure 00000076
от отрезков, ограниченных точками:
Figure 00000077
,
Figure 00000078
и
Figure 00000079
,
Figure 00000080
, а также
Figure 00000081
,
Figure 00000048
;at the point
Figure 00000076
from segments bounded by points:
Figure 00000077
,
Figure 00000078
and
Figure 00000079
,
Figure 00000080
, as well as
Figure 00000081
,
Figure 00000048
;

Принятые эхо-сигналы накапливают в соответствии с формулой (4). Продолжают осуществлять прием эхо-сигналов.Received echoes accumulate in accordance with the formula (4). Continue to receive echoes.

Определяют характеристики неоднородной атмосферы z2 из уравнений (2).The characteristics of the inhomogeneous atmosphere z 2 are determined from equations (2).

Измерения имеют требуемую точность в случаях, когда результаты, полученные по расчетным формулам (2), отличаются друг от друга для последовательных измерений в пределах величины заданной погрешности, в данном случае ±30%.The measurements have the required accuracy in cases where the results obtained by the calculation formulas (2) differ from each other for successive measurements within the specified error, in this case ± 30%.

Обоснование существенности признаков. Как следует из описания, каждый из указанных признаков необходим, а вся их неразрывная совокупность достаточна для достижения технического результата - повышения точности измерений за счет более корректного учета влияющих факторов.Justification of the materiality of signs. As follows from the description, each of these signs is necessary, and their entire inextricable combination is sufficient to achieve a technical result - to increase the accuracy of measurements due to a more correct consideration of the influencing factors.

Обоснование изобретательского уровня. Заявляемый способ был проанализирован на соответствие критерию «изобретательский уровень». Для этого были исследованы близкие признаки известных решений как в данной, так и в смежных областях техники. Так по источнику [3] был выявлен признак приема эхо-сигналов от общего рассеивающего объема неоднородной атмосферы. Однако в этом известном решении [3] общий рассеивающий объем атмосферы принадлежит лишь трассам зондирования, проходящим не менее чем по трем неколлинеарным направлениям. Именно благодаря такому осуществлению посылок в атмосферу световых импульсов из точек, разнесенных в пространстве, достигается технический результат способа [3]. В заявляемом же способе общий рассеивающий объем атмосферы принадлежит областям зондирования, имеющим общие трассы и рассеивающие объемы на них, разнесенные на сравнительно большое расстояние за счет посылки импульсов, поочередно, под углами наклона, меньшими и большими угла наклона дополнительной трассы, проходящей через заданную точку. При этом осуществляют посылку световых импульсов по дополнительным третьим трассам, проходящим через точки пересечения трасс, в которых определяют характеристики атмосферы.Justification of inventive step. The inventive method was analyzed for compliance with the criterion of "inventive step". To this end, close features of known solutions have been investigated both in this and related fields of technology. So, according to the source [3], a sign of receiving echo signals from the total scattering volume of the inhomogeneous atmosphere was revealed. However, in this well-known solution [3], the total scattering volume of the atmosphere belongs only to sensing paths passing in at least three noncollinear directions. Thanks to such an implementation of sending to the atmosphere of light pulses from points spaced in space, the technical result of the method is achieved [3]. In the inventive method, the total scattering volume of the atmosphere belongs to the sounding regions having common paths and scattering volumes on them, spaced apart by a relatively large distance due to the sending of pulses, alternately, at tilt angles smaller and larger than the tilt angle of the additional path passing through the given point. In this case, light pulses are sent along additional third paths passing through the intersection points of the paths at which the atmospheric characteristics are determined.

Таким образом, по мнению заявителя и авторов, предлагаемое техническое решение способа оптического зондирования неоднородной атмосферы в своей неразрывной совокупности признаков является новым, явным образом не следует из уровня техники и позволяет получить важный технический результат - повышение точности определений за счет более корректного учета влияющих факторов.Thus, in the opinion of the applicant and the authors, the proposed technical solution to the method of optical sensing of a heterogeneous atmosphere in its inextricable combination of features is new, does not explicitly follow from the prior art and allows one to obtain an important technical result - improving the accuracy of determinations due to a more correct consideration of influencing factors.

Источники информацииInformation sources

1. АС №1597815 А1, МКИ5 G01W 1/00. Способ определения показателя ослабления атмосферы // Егоров А.Д., Емельянова В.Н. - Опубл. 07.10.1990, бюл. изобр. №37.1. AC No. 1597815 A1, MKI 5 G01W 1/00. The method for determining the attenuation of the atmosphere // Egorov A.D., Emelyanova V.N. - Publ. 10/07/1990, bull. fig. Number 37.

2. Патент №2473931. Способ оптического зондирования неоднородной атмосферы // Егоров А.Д., Потапова И.А., Ржонсницкая Ю.Б., Саноцкая Н.А. - Опубликовано: 27.01.2013, бюл. №3 (прототип).2. Patent No. 2473931. The method of optical sensing of a heterogeneous atmosphere // Egorov A.D., Potapova I.A., Rzhonsnitskaya Yu.B., Sanotskaya N.A. - Posted: 01/27/2013, bull. No. 3 (prototype).

3. АС №966639. Способ определения оптических характеристик рассеивающих сред / Сергеев Н.М., Кугейко М.М. Ашкинадзе Д.А. Бюллетень изобретений №38, 1982.3. AC No. 966639. A method for determining the optical characteristics of scattering media / Sergeev N.M., Kugeiko M.M. Ashkinadze D.A. Bulletin of inventions No. 38, 1982.

Claims (1)

Способ дистанционного оптического зондирования неоднородной атмосферы путем посылки в атмосферу световых импульсов из точек, разнесенных в пространстве, по трассам, пересекающимся в заданной точке, и по дополнительным трассам, пересекающим эти трассы с образованием областей зондирования, ограниченных отрезками между точками их пересечения, приема сигналов, рассеянных в обратном направлении, определения характеристик неоднородной атмосферы по мощностям сигналов, принятых и накопленных, с использованием расчетных формул, уменьшения областей зондирования путем осуществления посылки световых импульсов по дополнительным трассам, поочередно, под углами наклона, меньшими и большими угла наклона на заданную точку, и повторения процедуры измерений до задаваемого уровня совпадения двух последовательно полученных результатов определения характеристик атмосферы, отличающийся тем, что осуществляют посылку световых импульсов по дополнительным третьим трассам, проходящим через точки пересечения трасс, в которых определяют характеристики атмосферы.A method for remote optical sensing of an inhomogeneous atmosphere by sending light pulses to the atmosphere from points spaced in space along paths intersecting at a given point and along additional paths intersecting these paths with the formation of sounding regions bounded by the segments between the points of their intersection, signal reception, scattered in the opposite direction, determining the characteristics of an inhomogeneous atmosphere by the power of signals received and accumulated, using calculation formulas, reducing sensing areas by sending light pulses along additional paths, alternately, at tilt angles smaller and larger than the tilt angle to a given point, and repeating the measurement procedure to a given level of coincidence of two sequentially obtained results of determining atmospheric characteristics, characterized in that they send light pulses on additional third routes passing through the intersection points of the routes at which the atmospheric characteristics are determined.
RU2015156982A 2015-12-29 2015-12-29 Method of distant optical probing of inhomogeneous atmosphere RU2624834C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015156982A RU2624834C2 (en) 2015-12-29 2015-12-29 Method of distant optical probing of inhomogeneous atmosphere

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015156982A RU2624834C2 (en) 2015-12-29 2015-12-29 Method of distant optical probing of inhomogeneous atmosphere

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015156982A RU2015156982A (en) 2017-07-04
RU2624834C2 true RU2624834C2 (en) 2017-07-07

Family

ID=59309455

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015156982A RU2624834C2 (en) 2015-12-29 2015-12-29 Method of distant optical probing of inhomogeneous atmosphere

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2624834C2 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5751830A (en) * 1995-05-24 1998-05-12 Lockheed Martin Energy Systems, Inc. Method and apparatus for coherent imaging of infrared energy
RU2439626C2 (en) * 2009-11-27 2012-01-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Российский государственный гидрометеорологический университет Method of determining atmospheric characteristics
RU2473931C1 (en) * 2011-07-18 2013-01-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный гидрометеорологический университет" (РГГМУ) Method for optical probing inhomogeneous atmosphere

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5751830A (en) * 1995-05-24 1998-05-12 Lockheed Martin Energy Systems, Inc. Method and apparatus for coherent imaging of infrared energy
RU2439626C2 (en) * 2009-11-27 2012-01-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Российский государственный гидрометеорологический университет Method of determining atmospheric characteristics
RU2473931C1 (en) * 2011-07-18 2013-01-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный гидрометеорологический университет" (РГГМУ) Method for optical probing inhomogeneous atmosphere

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Потапова И.А., ВОССТАНОВЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК АТМОСФЕРЫ ПО ДАННЫМ ЛИДАРНОГО ЗОНДИРОВАНИЯ, АВТО, Санкт - Петербург 2008. *
Потапова И.А., ВОССТАНОВЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК АТМОСФЕРЫ ПО ДАННЫМ ЛИДАРНОГО ЗОНДИРОВАНИЯ, АВТОРЕФЕРАТ, Санкт - Петербург 2008. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015156982A (en) 2017-07-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10698094B2 (en) 3D-position determination method and device
CN108445471B (en) A kind of range accuracy appraisal procedure under the conditions of single-photon laser radar multi-detector
RU2439626C2 (en) Method of determining atmospheric characteristics
CN110207608A (en) A kind of subway tunnel deformation detecting method based on 3 D laser scanning
CN103090812A (en) System and method for tunnel deformation monitoring
CN108594254A (en) A method of improving TOF laser imaging radar range accuracies
CN106291542B (en) A kind of tunnel three-D imaging method
CN106383207A (en) Computing method applied to atmospheric aerosol mass concentration horizontal route distribution
CN106918820B (en) A kind of processing method and processing device of multiple-reflection echoes
EP3351967B1 (en) Controlled sampling volume of clouds for measuring cloud parameters
RU2011124059A (en) METHOD FOR LANDING A HELICOPTER AND A DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION
CN104007088B (en) The measuring method of back scattering laser radar geometric factor
CN205845308U (en) A kind of model recognition system based on laser array range finding
Banakh et al. Determination of optical turbulence intensity by atmospheric backscattering of laser radiation
RU2624834C2 (en) Method of distant optical probing of inhomogeneous atmosphere
CN104464055A (en) PSD linear array and ultrasonic linear array combined passenger flow volume calculation system
RU2650797C1 (en) Method for determining transparency of inhomogeneous atmosphere
RU2441261C1 (en) Method for optical atmospheric probing
CN103163524A (en) Auxiliary ranging and collimating equipment
RU2473931C1 (en) Method for optical probing inhomogeneous atmosphere
RU2538028C1 (en) Method for multi-position determination of optical atmospheric characteristics
RU2495452C2 (en) Method for remote optical probing of weakly scattering atmosphere
RU2560026C1 (en) Method for remote determination of transparency of region of inhomogeneous atmosphere
CN214372270U (en) Width measuring equipment
RU2547474C1 (en) Method for remote sounding of non-homogeneous atmosphere