RU2672040C2 - Method of providing aircraft with meteorological information - Google Patents
Method of providing aircraft with meteorological information Download PDFInfo
- Publication number
- RU2672040C2 RU2672040C2 RU2017102803A RU2017102803A RU2672040C2 RU 2672040 C2 RU2672040 C2 RU 2672040C2 RU 2017102803 A RU2017102803 A RU 2017102803A RU 2017102803 A RU2017102803 A RU 2017102803A RU 2672040 C2 RU2672040 C2 RU 2672040C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aircraft
- meteorological
- meteorological information
- data
- radar
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 15
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 15
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims abstract description 5
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 8
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 5
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 3
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000010006 flight Effects 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000007319 Avena orientalis Nutrition 0.000 description 1
- 244000075850 Avena orientalis Species 0.000 description 1
- 235000018821 Rhododendron arboreum Nutrition 0.000 description 1
- 244000218234 Rhododendron arboreum Species 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000002592 echocardiography Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000005236 sound signal Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01W—METEOROLOGY
- G01W1/00—Meteorology
Landscapes
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Atmospheric Sciences (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Ecology (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Изобретение относится к радиолокационной метеорологии, а конкретно, к метеообеспечению авиации и может быть использовано для автоматизированного обеспечения в режиме реального времени во время полета воздушных судов всех классов метеорадиолокационной и другой дополнительной метеорологической информацией по трассе полета в поле действия наземных сетей метеорадиолокаторов и других дистанционных измерителей метеорологических параметров.The invention relates to radar meteorology, and specifically to aviation weather support and can be used for automated real-time provision during flight of aircraft of all classes of weather radar and other additional meteorological information along the flight path in the field of action of ground-based networks of weather radars and other remote meteorological meters parameters.
Уровень техникиState of the art
В настоящее время в авиации общепринятым является способ радиолокационного обзора атмосферы по курсу полета летательного аппарата с использованием бортовых метеонавигационных радиолокаторов (МНРЛ) Гроза-М, Буран, и др. [Данилов С.Н., Иванов А.В., Москвитин С.П. Самолетный метеонавигационный радиолокатор: МУ. -Тамбов: ТГТУ, 2012. -24 с.; https://ru.wikipedia.org/wiki/авиационные РЛС].Currently, in aviation, a generally accepted method is the radar-based atmosphere survey at the flight rate of an aircraft using airborne weather navigation radars (MRL) Groza-M, Buran, etc. [Danilov SN, Ivanov AV, Moskvitin S.P. . Aircraft weather navigation radar: MU. -Tambov: TSTU, 2012. -24 p .; https://ru.wikipedia.org/wiki/aviation radars].
Известен способ метеорадиолокационного обзора атмосферы с использованием метеонавигационной радиолокационной станции, «КОНТУР-10Ц», установленной непосредственно на борту воздушного судна [Метеонавигационная радиолокационная станция «Контур-10Ц» ООО Контур НИИРС, e-mail: public@kontur-niirs.ru]. Обзор производится в секторе горизонтальной и вертикальной плоскостей ~ 5 градусов со сканированием в секторе ~180° азимутальной плоскости направления полета. При этом производится обнаружение облаков, облачных систем и зон опасной турбулентности, строится вертикальный профиль облачности в секторе сканирования.A known method of meteorological radar survey of the atmosphere using a meteorological navigation radar station, "KONTUR-10C" installed directly on board the aircraft [Meteorological radar station "Kontur-10C" LLC Kontur NIIRS, e-mail: public@kontur-niirs.ru ] . The survey is carried out in the sector of horizontal and vertical planes ~ 5 degrees with scanning in the sector ~ 180 ° of the azimuthal plane of the flight direction. In this case, clouds, cloud systems and zones of dangerous turbulence are detected, and a vertical cloud profile is constructed in the scanning sector.
Недостатки этого способа: вследствие широкой диаграммы направленности антенны снижается пространственное разрешение, происходит сглаживание турбулентных неоднородностей; максимум отражаемости радиоэхо принимается за источник формирования грозовых зарядов, тогда как исследования показывают, что грозовые разряды часто отмечаются в зоне слабого радиоэхо, а иногда и за ее пределами; отсутствие кругового обзора затрудняет выход борта из грозоопасной зоны без оценки структуры и масштаба атмосферного процесса; точность определения высоты верхней границы облаков имеет большие погрешности, не решена задача обхода облачности по высоте; происходит искажение информации бортовой РЛС при сканировании, вследствие расширения диаграммы направленности антенны и появления боковых лепестков на крайних углах сканирования; установление четких границ облачности возможно лишь в дальней зоне формирования фронта электромагнитной волны антенны РЛС.The disadvantages of this method: due to the wide antenna pattern, the spatial resolution decreases, smoothing of turbulent inhomogeneities occurs; the maximum reflectivity of the radio echo is taken as the source of the formation of lightning charges, while studies show that lightning discharges are often observed in the zone of weak radio echo, and sometimes beyond; the lack of an all-round view makes it difficult for the side to leave the thunderous zone without assessing the structure and scale of the atmospheric process; the accuracy of determining the height of the upper boundary of the clouds has large errors; the problem of bypassing clouds in height has not been solved; there is a distortion of the information on-board radar during scanning due to the expansion of the antenna pattern and the appearance of side lobes at the extreme corners of the scan; the establishment of clear cloud boundaries is possible only in the far zone of the formation of the front of the electromagnetic wave of the radar antenna.
Наиболее близким, к заявляемому, является способ, принятый за прототип, передачи на борт самолета наземной радиолокационной метеорологической информации во время выполнения авиационных работ по активным воздействиям на облака и осадки с использованием наземного метеорологического радиолокатора [А.А. Бычков, Б.П. Колосков, В.П. Корнеев, А.В. Шаповалов, Г.Г. Щукин, С.В. Мельник, A.M. Захаров, М.В. Белоусов. Автоматизированный метеорологический радиолокационный комплекс «АМРК-АТТЕХ». Труды XXIV Всероссийской научной конференции распространение радиоволн РРВ-24, Иркутск, 29 июня-5 июля 2014 г. стр.152-155.]. С помощью наземного метеорологического радиолокатора и программного обеспечения производится: обнаружение и отображение на мониторе наземного командного пункта метеоинформации о полях облачности и осадках, определение их характеристик. Система радиообмена данными «Земля-борт-Земля» обеспечивает по радиозапросам с Земли прием с самолетов метеоданных о состоянии атмосферы в районе работ и их местоположении по сигналам GPS. Также по радиоканалу производится передача радиолокационных карт облачности и осадков для руководителей воздействия, работающих непосредственно на бортах.Closest to the claimed one is the method adopted for the prototype of transmitting ground-based radar meteorological information on board an aircraft while performing aerial work on active impacts on clouds and precipitation using ground-based weather radar [A.A. Bychkov, B.P. Koloskov, V.P. Korneev, A.V. Shapovalov, G.G. Schukin, S.V. Melnik, AM Zakharov, M.V. Belousov. Automated meteorological radar system AMRK-ATTEX. Proceedings of the XXIV All-Russian Scientific Conference Propagation of Radio Waves RRV-24, Irkutsk, June 29 – July 5, 2014, pp. 152-155.]. With the help of a ground-based weather radar and software, the following is detected: meteorological information about cloud fields and precipitation is detected and displayed on the monitor of a ground command post, and their characteristics are determined. The system of radio data exchange "Earth-board-Earth" provides for radio requests from the Earth to receive meteorological data from airplanes about the state of the atmosphere in the area of work and their location using GPS signals. Also, overhead channels transmit cloudiness and precipitation radar maps for exposure managers working directly on board.
Недостатком этого способа является то, что радиолокационные карты облачности и осадков передаются на борт воздушного судна лишь эпизодически, что необходимо для проведения работ по активным воздействиям на облака, но для выполнения навигационных задач при полетах в сложных метеорологических условиях этих сведений явно недостаточно. Данные об облачности и осадках берутся только от одного радиолокатора, установленного в районе работ, чего недостаточно для выполнения трассовых полетов.The disadvantage of this method is that the radar maps of cloudiness and precipitation are transmitted to the aircraft only occasionally, which is necessary to carry out work on the active effects on the clouds, but this information is clearly not enough to perform navigation tasks during flights in difficult meteorological conditions. Clouds and precipitation data are taken from only one radar installed in the area of work, which is not enough to perform route flights.
Отображение радиолокационной метеорологической информации происходит простым переносом сечения метеорадиоэхо, зафиксированного наземной станцией, и обозначения на его фоне местоположения ЛА, зафиксированного на момент запроса с Земли.Radar meteorological information is displayed by simply transferring the meteorological radio echo section recorded by the ground station and designating the location of the aircraft recorded at the time of the request from Earth against its background.
Отображаемые метеорадиоэхо стационарны и не связываются с местоположением ЛА в пространстве, не меняется их форма отображения в зависимости от удаленности ЛА от метеообъектов.The displayed meteorological radio echo is stationary and does not communicate with the location of the aircraft in space; their display form does not change depending on the distance from the aircraft to meteorological objects.
В этом способе аппаратурно-программный комплекс отображает сечения радиоэхо лишь на уровне и в зоне проведения воздействия, а конфигурация облачности в других местах остается неизвестной.In this method, the hardware-software complex displays the radio echo cross sections only at the level and in the zone of exposure, and the cloud configuration in other places remains unknown.
Кроме того, в составе описываемого аппаратурно-программного комплекса отсутствуют датчики дополнительной метеорологической информации, позволяющих повысить вероятность обнаружения особоопасных метеорологических явлений: грозы, града, турбулентности, наличия крупных гидрометеоров (крупа, ливень, зоны интенсивного обледенения).In addition, the described hardware and software complex lacks sensors of additional meteorological information, which make it possible to increase the probability of detecting especially dangerous meteorological phenomena: thunderstorms, hail, turbulence, and the presence of large hydrometeors (groats, heavy rain, heavy icing zones).
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Задачей предлагаемого изобретения является повышение безопасности полета воздушных судов за счет увеличения информативности, достоверности, наглядности отображения метеорадиолокационных и других метеорологических данных во время полета летательных аппаратов в сложных метеорологических условиях, а также упрощение конструкции, удешевление монтажа, увеличение надежности аппаратуры, повышение грузоподъемности воздушного судна.The objective of the invention is to increase the flight safety of aircraft by increasing the information content, reliability, visibility of the display of weather radar and other meteorological data during the flight of aircraft in difficult meteorological conditions, as well as simplifying the design, reducing the cost of installation, increasing the reliability of equipment, increasing the carrying capacity of the aircraft.
Поставленная задача решается следующим образом.The problem is solved as follows.
Информация о состоянии атмосферы по трассе полета формируется на основе данных от сети наземных радиолокационных метеорологических станций и других дистанционных источников метеорологической информации, собирается в пределах зоны контролируемого воздушного пространства, предварительно обрабатывается и стандартными методами по запросу бортового процессора в автоматическом режиме передается на борт воздушного судна во время полета.Information about the state of the atmosphere along the flight path is generated on the basis of data from the network of ground-based radar meteorological stations and other remote sources of meteorological information, is collected within the controlled airspace, pre-processed and standard methods are automatically transmitted to the aircraft during the request of the on-board processor flight time.
Принятый на борту радиосигнал декодируют и, вместе с данными приемника позиционирования воздушного судна о скорости перемещения, направлении и местоположении воздушного судна в режиме реального времени, обрабатывают бортовым процессором по выбранному пилотом алгоритму. Затем информацию отображают на бортовом мониторе в виде различных сечений радиоэхо облаков, с отметками на их фоне обнаруженных метеорологических явлений из данных обработки и источников дистанционной метеоинформации, уже относительно местоположения и направления полета самого воздушного судна.The radio signal received on board is decoded and, together with the real-time speed, direction and location of the aircraft positioning receiver, is processed by the on-board processor according to the algorithm selected by the pilot. Then the information is displayed on the on-board monitor in the form of various sections of the radio echo of the clouds, with marks on their background of detected meteorological phenomena from processing data and sources of remote meteorological information, already relative to the location and direction of flight of the aircraft itself.
Полученные результаты с высоким разрешением метеообстановки могут отображаться одновременно для нескольких высот полета воздушного судна в виде горизонтальных, круговых и вертикальных, в выбранных направлениях, сечений радиоэхо облаков, с индикацией верхней и нижней границ облачности, зон повышенной водности, турбулентности, воздушных потоков, зон локализации ледяных частиц, зон крупнокапельной фракции гидрометеоров, электрических зарядов и др., что обеспечивает высокую надежность и качество штормооповещения.The obtained results with high resolution meteorological conditions can be displayed simultaneously for several altitudes of the aircraft in the form of horizontal, circular and vertical, in selected directions, sections of the radio echo of clouds, with indication of the upper and lower boundaries of cloud cover, areas of high water content, turbulence, air flow, localization zones ice particles, zones of a large-drop fraction of hydrometeors, electric charges, etc., which ensures high reliability and quality of storm alerts.
Перечень фигур, поясняющих реализацию способа автоматизированного обеспечения воздушных судов наземной радиолокационной и дополнительной метеорологической информацией: фигура 1 - Структурная электрическая схема автоматизированного комплекса обеспечения воздушных судов наземной радиолокационной метеорологической информацией во время полета; фигура 2 - Пример отображения наличия опасных атмосферных явлений и их структуры на круговом обзоре по трассе полета воздушного судна по данным трех МРЛ, объединенных в сеть; фигура 3 - Пример перехода от наклонных обзоров по лучу РЛС к горизонтальным сечениям и отображение метеообстановки одновременно на нескольких сечениях радиоэхо по высоте; фигура 4 - Пример вертикальных разрезов радиоэхо облаков в любом направлении от борта воздушного судна для выбора траектории обхода опасных облаков.The list of figures explaining the implementation of the method for the automated provision of aircraft with ground-based radar and additional meteorological information: Figure 1 - Structural electrical diagram of an automated system for providing aircraft with ground-based radar meteorological information during flight; figure 2 - An example of the display of the presence of dangerous atmospheric phenomena and their structure in a circular survey along the flight path of the aircraft according to the three SRL combined in a network; figure 3 - An example of the transition from oblique surveys along the radar beam to horizontal sections and the display of weather conditions simultaneously on several sections of the radio echo in height; figure 4 - An example of vertical sections of the radio echo of clouds in any direction from the side of the aircraft to select the path of evasion of dangerous clouds.
Пример структурной электрической схемы автоматизированного комплекса обеспечения воздушных судов наземной метеорадиолокационной и прочей дистанционной метеоинформацией во время полета, привязанной к скорости перемещения, направлению и местоположению воздушного судна, отображен на фигуре 1. Комплекс включает в себя следующие блоки и устройства:An example of a structural electric circuit of an automated complex for providing aircraft with ground-based weather radar and other remote meteorological information during flight, tied to the speed of movement, direction and location of the aircraft, is shown in figure 1. The complex includes the following blocks and devices:
1 - сеть метеорологических радиолокаторов МРЛ и ДМРЛ; 2 - сеть малогабаритных метеорологических радиолокаторов МРЛ и ДМРЛ; 3 - сеть грозопеленгаторов и грозоотметчиков; 4 - сеть измерителей напряженности атмосферного электрического поля у поверхности Земли; 5 - прочие источники дистанционной метеоинформации; 6 - специализированная сеть метеоинформации; 7 - радиоканалы; 8 - наземная аппаратура сбора, обработки и приема-передачи данных; 9 - бортовая аппаратура приема-передачи, обработки и представления данных; 10 - аппаратура связи; 11, 14 - радиомодемы; 12 -процессор; 13 - монитор; 15 - бортовой процессор; 16 - бортовой монитор; 17 - приемники позиционирования летательного аппарата; 18 - пульт выбора режима отображения специализированной метеоинформации.1 - a network of meteorological radars MRL and DMRL; 2 - a network of small-sized meteorological radars MRL and DMRL; 3 - a network of lightning direction finders and lightning detectors; 4 - a network of meters of atmospheric electric field near the surface of the Earth; 5 - other sources of remote meteorological information; 6 - a specialized network of meteorological information; 7 - radio channels; 8 - ground-based equipment for the collection, processing and reception-transmission of data; 9 - on-board equipment for the transmission, processing and presentation of data; 10 - communication equipment; 11, 14 - radio modems; 12 processor; 13 - monitor; 15 - on-board processor; 16 - on-board monitor; 17 - receivers positioning the aircraft; 18 - remote control display mode specialized weather information.
Информация, поступившая с наземных радиолокационных метеорологических сетей (1, 2), сети грозопеленгаторов и грозоотметчиков (3), сети измерителей напряженности электрического поля у поверхности Земли (4) и других дистанционных источников метеорологической информации (5), в цифровом виде по стандартным каналам радиосвязи поступает на вход специализированной сети метеоинформации (6). Там она формируется во временную последовательность файлов и по стандартному каналу связи поступает на вход наземного блока аппаратуры сбора, обработки и передачи данных (8). С выхода аппаратуры связи (10) сигнал поступает на вход процессора (12), где вся информация обрабатывается определенным образом для передачи через наземный модем (11) по радиоканалу (7) в бортовой модем (14) воздушного судна и далее на вход бортового процессора (15). Монитор (13) необходим для контроля сигналов при настройке программно-аппаратных средств, а также для индикации информационных потоков.Information received from terrestrial radar meteorological networks (1, 2), networks of lightning direction finders and light detectors (3), networks of electric field strength meters at the Earth's surface (4) and other remote sources of meteorological information (5), in digital form via standard radio communication channels arrives at the input of a specialized network of meteorological information (6). There, it is formed into a temporal sequence of files and, through a standard communication channel, enters the input of a ground-based unit of equipment for collecting, processing, and transmitting data (8). From the output of the communication equipment (10), the signal goes to the input of the processor (12), where all the information is processed in a certain way for transmission through the ground modem (11) via the radio channel (7) to the aircraft’s onboard modem (14) and then to the onboard processor’s input ( fifteen). A monitor (13) is necessary for monitoring signals when setting up firmware, as well as for indicating information flows.
Аппаратура автоматизированной обработки, установленная на борту воздушного судна, входит в состав блока (9) бортовой аппаратуры приема, обработки и представления данных. Вся информация с выхода модема (14) поступает на первый порт бортового процессора (15). На второй и третий порты бортового процессора (15) соответственно подается информация с приемника позиционирования воздушного судна (17) о его местоположении в пространстве, и цифровой код, определяющий режим обработки и отображения метеорологической информации на бортовом индикаторе (16). Цифровой код, поступающий на третий порт бортового процессора, формируется в пульте выбора режима отображения (18), задаваемого пилотом.The automated processing equipment installed on board the aircraft is part of the unit (9) of the on-board equipment for receiving, processing and presenting data. All information from the modem output (14) goes to the first port of the on-board processor (15). The second and third ports of the on-board processor (15) respectively receive information from the aircraft positioning receiver (17) about its location in space, and a digital code that determines the processing and display of meteorological information on the on-board indicator (16). A digital code arriving at the third port of the on-board processor is generated in the display mode selection panel (18) set by the pilot.
Поступающая с наземных РЛС информация на первый порт бортового процессора предварительно сформирована в виде отдельных файлов, удобных для дальнейшей обработки и объемно представляет собой информацию о трехмерной структуре радиоэхо облаков и метеоявлений, расположенных в зоне действия радиолокационной сети.The information coming from ground-based radars to the first port of the on-board processor is preliminarily formed in the form of separate files convenient for further processing and voluminously represents information on the three-dimensional structure of the radio echo of clouds and weather phenomena located in the coverage area of the radar network.
Радиолокационная метеорологическая информация отображается на бортовом индикаторе в различных видах, которые задает пилот с помощью пульта выбора режима обработки и отображения (18).Radar meteorological information is displayed on the on-board indicator in various forms, which are set by the pilot using the remote control for the selection of the processing and display mode (18).
В отличие от штатного варианта бортовой РЛС, радиолокационная метеорологическая информация от наземной РЛС отображается не только в секторе по направлению полета борта, но и в режиме кругового обзора относительно местоположения и направления полета самого летательного аппарата. По выбору пилота, отображается метеообстановка на различных эшелонах полета ЛА с включением специфических данных, например, верхней или нижней границ облачности, что значительно облегчает выбор варианта маневра для выхода из зоны опасной метеорологической обстановки или для ее облета и т.д.Unlike the standard version of the airborne radar, radar meteorological information from the ground-based radar is displayed not only in the sector in the direction of flight of the aircraft, but also in the circular viewing mode relative to the location and direction of flight of the aircraft itself. At the pilot’s choice, the meteorological situation at various flight levels of the aircraft is displayed with the inclusion of specific data, for example, upper or lower cloud boundaries, which greatly facilitates the choice of maneuver option for leaving the zone of a dangerous meteorological situation or for its flight, etc.
Кроме того, вследствие технического преимущества наземного МРЛ - высокий потенциал, узкая диаграмма направленности антенны, использование допплеровского и поляризационного режимов - имеются возможности восстановления ослабления электромагнитной волны в мощных радиоэхо, привлечение данных о грозо-градовых характеристиках облачности, турбулентных неоднородностях, сдвигах ветра и т.д. - на индикаторе летательного аппарата может отображаться различная дополнительная метеорологическая информация по выбору пилота. Предупреждение о приближении воздушного судна к опасному метеорологическому объекту автоматически выдается пилоту световыми и звуковыми сигналами.In addition, due to the technical advantage of ground-based radar systems - high potential, narrow antenna radiation pattern, the use of Doppler and polarization modes - there are options for restoring the attenuation of an electromagnetic wave in powerful radio echoes, using data on thunder-hail cloud characteristics, turbulent inhomogeneities, wind shears, etc. d. - on the indicator of the aircraft can be displayed various additional meteorological information at the choice of the pilot. A warning about the aircraft approaching a dangerous meteorological object is automatically issued to the pilot by light and sound signals.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
В настоящее время, в связи с ростом числа случаев и величины наносимого ущерба от опасных атмосферных явлений, кроме космического мониторинга земной поверхности во всем мире, в том числе и в России, функционируют и создаются новые глобальные и региональные радиолокационные метеорологические сети. В России производится расширение существующей радиолокационной сети и замена устаревших метеорадиолокаторов МРЛ-5 современными доплеровскими ДМРЛ-С, имеющими двойную поляризацию антенны и радиус действия 300 км. Уже введено в строй 29 радиолокаторов, объединенных в единую информационную сеть, покрывающую Европейскую территорию России. По Федеральной целевой программе развития метеорологической радиолокационной сети штормооповещения планируется покрыть всю территорию России за счет ввода еще 40 радиолокаторов данного типа.Currently, due to the increase in the number of cases and the amount of damage caused by dangerous atmospheric phenomena, in addition to space monitoring of the earth’s surface throughout the world, including in Russia, new global and regional radar meteorological networks are functioning and are being created. In Russia, the existing radar network is being expanded and outdated weather radars МРЛ-5 are being replaced with modern Doppler DMRL-S with a double polarized antenna and a range of 300 km. 29 radars have already been put into operation, united in a single information network covering the European territory of Russia. According to the Federal Target Program for the Development of the Weather Radar Meteorological Radar Network, it is planned to cover the entire territory of Russia by introducing another 40 radars of this type.
Кроме того, в рамках развития региональной сети аэродромов малой авиации, планируется развертывание малогабаритных радиолокационных станций типа Контур-Метео-01 и др. с радиусом действия до 200 км. Они также войдут в состав единой информационной радиолокационной метеорологической сети. При этом дискретность существующей наблюдательной радиолокационной метеорологической сети значительно сократится. Это позволит получить обширную и подробную радиолокационную карту полей метеоэлементов, пригодную для метеообеспечения летательных аппаратов на большой территории и, особенно, в зоне действия аэродромов. В этом случае актуальной становится задача использования данных наземной метеорадиолокационной сети для обеспечения безопасности пилотирования, особенно малых судов, не имеющих на борту метеорадиолокатора.In addition, as part of the development of a regional network of small aviation aerodromes, it is planned to deploy small-sized radar stations such as Kontur-Meteo-01 and others with a range of up to 200 km. They will also be part of a unified information radar meteorological network. At the same time, the discreteness of the existing observational radar meteorological network will be significantly reduced. This will allow you to get an extensive and detailed radar map of the fields of meteorological elements, suitable for weather support of aircraft in a large area and, especially, in the area of aerodromes. In this case, it becomes urgent to use the data of the ground-based weather radar network to ensure the safety of piloting, especially of small vessels that do not have weather radar on board.
Установка РЛС на борту связана с существенными материальными вложениями, включающими стоимость аппаратуры, конструктивными доработками летательных аппаратов (усиление конструкции, изготовление и монтаж радиопрозрачного обтекателя антенны, увеличение мощности бортовой энергетической установки, повышенные требования к массогабаритным характеристикам и т.д.) и эксплуатационными затратами. Все эти расходы можно значительно сократить, используя данные с наземной радиолокационной метеорологической сети, возможности современной системы связи земля-борт-земля, автоматическую обработку и отображение на бортовом мониторе метеоинформации в режиме виртуальной РЛС. Причем, отображаемые данные, получаемые в режиме онлайн, обладают большими информационными возможностями по сравнению со штатной бортовой метеорадиолокационной станцией.The installation of a radar on board is associated with significant material investments, including the cost of equipment, structural modifications of aircraft (structural reinforcement, manufacturing and installation of a radio-transparent radome antenna, an increase in the power of an onboard power plant, increased requirements for weight and size characteristics, etc.) and operating costs. All these costs can be significantly reduced by using data from the ground-based radar meteorological network, the capabilities of a modern land-to-ground-communication system, automatic processing and display of weather information on the on-board monitor in virtual radar mode. Moreover, the displayed data, obtained online, have great information capabilities compared to the standard airborne weather radar station.
Информация, полученная с использованием наземной радиолокационной сети, выгодно отличается от данных, получаемых бортовой РЛС. Наземные РЛС имеют более высокую чувствительность приемника и большую мощность излучения передатчика, а следовательно, более высокий энергетический потенциал, и более узкую диаграмму направленности антенны (менее 1,5°), а значит и более высокое разрешение.The information obtained using the ground-based radar network compares favorably with the data obtained by the airborne radar. Ground-based radars have a higher receiver sensitivity and a higher transmitter radiation power, and therefore, a higher energy potential, and a narrower antenna pattern (less than 1.5 °), and therefore higher resolution.
Данные, получаемые от наземных РЛС, имеют информацию в полусфере обзора о трехмерной структуре радиоэхо облаков, расположенных в зоне действия сети. Из них на борту по выбору пилота формируются следующие файлы с привязкой к местоположению летательного аппарата:The data received from ground-based radars have information in the hemisphere of the review about the three-dimensional structure of the radio echo of clouds located in the network coverage area. Of these, the following files are formed on board at the choice of the pilot, with reference to the location of the aircraft:
- отображение наличия опасных атмосферных явлений и их структуры на круговом обзоре на любой высоте (эшелоне) полета (фигура 2);- display of the presence of dangerous atmospheric phenomena and their structure in a circular view at any altitude (flight level) of flight (figure 2);
- переход от наклонных обзоров по лучу РЛС к горизонтальным сечениям и отображение метеообстановки одновременно на нескольких сечениях радиоэхо облаков (фигура 3);- the transition from oblique surveys along the radar beam to horizontal sections and the display of meteorological conditions simultaneously on several sections of the cloud echo (figure 3);
- вертикальные разрезы радиоэхо облаков в любом направлении от борта воздушного судна для выбора траектории обхода опасных облаков (фигура 4);- vertical sections of the radio echo of clouds in any direction from the side of the aircraft to select the path of evasion of dangerous clouds (figure 4);
- определение высоты верхней и нижней границ (мощности) облаков при выборе варианта их обхода над облаками, или подготовки к посадке на аэродроме;- determination of the height of the upper and lower boundaries (power) of the clouds when choosing the option of circumventing them above the clouds, or preparing for landing at the airfield;
- определение стадии развития облачности (развитие, диссипация, перспектива грозовой опасности);- determination of the stage of development of clouds (development, dissipation, the prospect of thunderstorm hazard);
- более четкое изображение радиоэха облаков в непосредственной близости от самолета;- a clearer image of the clouds echo in the immediate vicinity of the aircraft;
- автоматическое определение и векторное указание направления, скорости перемещения облачной системы;- automatic detection and vector indication of the direction, speed of movement of the cloud system;
- отображение направления и скорости перемещения радиоэха облака по слоям позволяет по структуре радиоэхо судить о направлении и величине сдвига горизонтальной составляющей воздушных потоков в окрестности облака, и т.д..- displaying the direction and speed of the cloud’s radio echo movement through the layers allows us to judge the direction and magnitude of the shift of the horizontal component of the air flows in the vicinity of the cloud by the structure of the radio echo, etc.
По обработанной доплеровской и поляризационной информации оцениваются:Based on the processed Doppler and polarization information:
- структура воздушных потоков;- air flow structure;
- зоны мелкомасштабной турбулентности;- zones of small-scale turbulence;
- местоположение и виды осадков.- location and types of precipitation.
По данным грозопеленгационной сети, работающей совместно с радиолокационной сетью, дополнительно устанавливается:According to the lightning and direction finding network, working in conjunction with the radar network, it is additionally established:
- стадия зрелости облака;- stage of cloud maturity;
- наличие в облаке грозовых разрядов;- the presence of lightning discharges in the cloud;
- наиболее вероятное местоположение грозовых ячеек;- The most likely location of thunderstorm cells;
- частота наземных и межоблачных разрядов и т.д.- frequency of terrestrial and intercloud discharges, etc.
Кроме задач обеспечения безопасности полетов авиации, данный способ может быть с успехом применен в работах по активным воздействиям на облачные процессы с целью перераспределения осадков, тушения лесных и степных пожаров, уменьшения загрязнения атмосферы в результате природных и техногенных аварий и т.д.In addition to the tasks of ensuring aviation safety, this method can be successfully applied in work on active impacts on cloud processes in order to redistribute precipitation, extinguish forest and steppe fires, reduce atmospheric pollution as a result of natural and man-made accidents, etc.
Поставленная задача в части упрощения и удешевления способа решается за счет замены дорогостоящего бортового метеорологического радиолокатора, или в дополнение к нему, размещением малогабаритной аппаратуры (процессор, монитор, радиостанция, модем и пульт управления), которые для установки не требуют специальной доработки планера, использования дополнительных узлов крепления, установки радиопрозрачного обтекателя антенны РЛС, а также значительного увеличения энергопотребления.The task in terms of simplifying and reducing the cost of the method is solved by replacing the expensive airborne weather radar, or in addition to it, by placing small-sized equipment (processor, monitor, radio station, modem and control panel), which for installation do not require special refinement of the airframe, use of additional attachment points, installation of a radiolucent radome radar antenna, as well as a significant increase in energy consumption.
Поставленная задача - повышение надежности решается за счет исключения из состава бортовой аппаратуры механических узлов вращения (электропривод антенной системы), отказ от применения высоковольтной и СВЧ аппаратуры и т.д.The task is to increase reliability is solved by eliminating from the composition of the on-board equipment mechanical rotation units (electric drive of the antenna system), the rejection of the use of high-voltage and microwave equipment, etc.
Поставленная задача - повышение грузоподъемности летательного аппарата решается за счет замены бортовой РЛС с блоками питания, преобразователями напряжений, антенной системы и т.д., имеющих значительный вес и габариты, малогабаритными блоками вычислительной техники и средств связи.The task is to increase the carrying capacity of the aircraft is solved by replacing the onboard radar with power supplies, voltage converters, antenna systems, etc., having significant weight and dimensions, small-sized blocks of computer equipment and communications.
Повышение достоверности информации и наглядности ее отображения на бортовом мониторе обеспечиваются за счет использования при программной обработке большого объема данных за счет высокого энергетического потенциала наземных метеорологических радиолокаторов, узкой диаграммы направленности антенны МРЛ, наличия допплеровского и поляризационного каналов, а также информации, поступающей от грозопеленгаторов, грозоотметчиков, измерителей напряженности электрического поля у поверхности Земли и других дистанционных источников метеорологической информации.Improving the reliability of information and the visibility of its display on the on-board monitor is ensured by using a large amount of data during software processing due to the high energy potential of ground-based meteorological radars, a narrow radiation pattern of the MRL antenna, the presence of Doppler and polarization channels, as well as information from lightning direction finders, lightning detectors , electric field strength meters at the Earth's surface and other distant sources of meteoro logical information.
Предлагаемый способ сбора, обработки и представления метеорологической информации позволяет пилоту принимать правильное решение за счет поступающих новых данных: о подробной структуре облачных процессов, грозовой активности, местоположении грозовых зарядов, размере, спектре и фазовом составе облачных частиц, видах и интенсивности осадков, горизонтальных и вертикальных воздушных потоках внутри облака, местоположении зон повышенной водности, ледности и атмосферной турбулентности и т.д.The proposed method of collecting, processing and presenting meteorological information allows the pilot to make the right decision due to new data: the detailed structure of cloud processes, thunderstorm activity, location of thunderstorm charges, size, spectrum and phase composition of cloud particles, types and intensity of precipitation, horizontal and vertical air flows inside the cloud, the location of areas of high water content, ice and atmospheric turbulence, etc.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017102803A RU2672040C2 (en) | 2017-01-27 | 2017-01-27 | Method of providing aircraft with meteorological information |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017102803A RU2672040C2 (en) | 2017-01-27 | 2017-01-27 | Method of providing aircraft with meteorological information |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2017102803A RU2017102803A (en) | 2018-07-31 |
| RU2017102803A3 RU2017102803A3 (en) | 2018-07-31 |
| RU2672040C2 true RU2672040C2 (en) | 2018-11-08 |
Family
ID=63113127
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017102803A RU2672040C2 (en) | 2017-01-27 | 2017-01-27 | Method of providing aircraft with meteorological information |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2672040C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2755491C1 (en) * | 2021-02-19 | 2021-09-16 | Акционерное общество "Бортовые аэронавигационные системы" | Method for detecting icing zones in the take-off and landing sectors of aircraft in a meteorological radar complex |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2344448C2 (en) * | 2007-02-19 | 2009-01-20 | Александр Николаевич Добротворский | Method of defining meteorological parameters |
-
2017
- 2017-01-27 RU RU2017102803A patent/RU2672040C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2344448C2 (en) * | 2007-02-19 | 2009-01-20 | Александр Николаевич Добротворский | Method of defining meteorological parameters |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| А.А.Бычков и др. Автоматизированный метеорологический радиолокационный комплекс "АМРК-АТТЕХ" / Труды XXIV Всероссийской научной конференции "Распространение радиоволн" (РРВ-24), г. Иркутск, Институт солнечно-земной физики Сибирского отделения РАН, 2014, стр.152-155. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2755491C1 (en) * | 2021-02-19 | 2021-09-16 | Акционерное общество "Бортовые аэронавигационные системы" | Method for detecting icing zones in the take-off and landing sectors of aircraft in a meteorological radar complex |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2017102803A (en) | 2018-07-31 |
| RU2017102803A3 (en) | 2018-07-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9535158B1 (en) | Weather radar system and method with fusion of multiple weather information sources | |
| US9869766B1 (en) | Enhancement of airborne weather radar performance using external weather data | |
| US10175353B2 (en) | Enhancement of airborne weather radar performance using external weather data | |
| US4996473A (en) | Microburst/windshear warning system | |
| US20200295821A1 (en) | Requesting weather data based on pre-selected events | |
| US10302815B1 (en) | System and method of integrating global convective weather | |
| US9689984B1 (en) | Weather radar system and method with latency compensation for data link weather information | |
| Adachi et al. | High-speed volumetric observation of a wet microburst using X-band phased array weather radar in Japan | |
| US10605912B1 (en) | Storm top adaptive beam scan | |
| Adzhiev et al. | Lightning detection system in the North Caucasus | |
| US20230131160A1 (en) | Weather radar short-term forecast for in-flight cockpit displays | |
| Evans et al. | Development of an automated windshear detection system using Doppler weather radar | |
| RU2561496C1 (en) | Radar station for facilitating safe helicopter landing in conditions without or with limited visibility | |
| Williams et al. | Remote turbulence detection using ground-based Doppler weather radar | |
| RU2672040C2 (en) | Method of providing aircraft with meteorological information | |
| Vasiliev et al. | The Design and Operation Features of the Near-airfield Zone Weather Radar Complex “Monocle” | |
| Gekat et al. | The state of weather radar operations, networks and products | |
| Steen et al. | Candidate technologies survey of airport wind & wake-vortex monitoring sensors | |
| Gheitasi et al. | A review on radar applications in civil aviation | |
| Goshi et al. | Multifunctional millimeter-wave radar system for helicopter safety | |
| RU159895U1 (en) | TWO-BAND LIDAR DEVICE FOR ALL-WEATHER METEOROLOGICAL AERONAUTICAL SUPPORT | |
| Kusuma et al. | Utilization of Doppler Weather Surveillance Radar for Wind-Shear Detection in Airport | |
| Krozel et al. | Detecting convective induced turbulence via total lightning sensing | |
| Yanovsky | Automated dependent surveillance: Aircraft position and weather data | |
| Zavalishin et al. | The Method of Aircraft Landing with the Use of Integrated Satellite Optical Navigation System |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| HE9A | Changing address for correspondence with an applicant | ||
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190128 |