RU53445U1 - Радиолокационная система обнаружения нефтяных пятен на воде - Google Patents
Радиолокационная система обнаружения нефтяных пятен на воде Download PDFInfo
- Publication number
- RU53445U1 RU53445U1 RU2005137028/22U RU2005137028U RU53445U1 RU 53445 U1 RU53445 U1 RU 53445U1 RU 2005137028/22 U RU2005137028/22 U RU 2005137028/22U RU 2005137028 U RU2005137028 U RU 2005137028U RU 53445 U1 RU53445 U1 RU 53445U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- output
- amplitude
- block
- width
- unit
- Prior art date
Links
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к радиолокационным системам обнаружения нефтяных пятен на воде. В предлагаемой системе используется когерентный приемо-передатчик и блоки, осуществляющие доплеровский анализ отраженных сигналов. В систему также вводится измеритель скорости ветра, и информация о скорости ветра используется при анализе амплитуд и доплеровских спектров отраженных сигналов. Технический результат: значительно уменьшается число ложных тревог.
Description
Полезная модель относится к радиолокационным системам обнаружения нефтяных пятен на воде. Радиолокационное обнаружение нефтяных пятен на воде основано на том физическом факте, что рябь на воде, которая, как было теоретически и экспериментально доказано [1, 2], ответственна за отражение СВЧ волн от водной поверхности, изменяет свои характеристики (натяжение поверхностной пленки и высоту) при наличии нефти на поверхности.
В связи с этим при наличии нефти уменьшается эффективная поверхность рассеяния участка водной поверхности, т. е. уменьшается амплитуда отраженного сигнала [3].
Экспериментально было установлено [4], что доплеровские спектры отражений от водной поверхности варьируются в значительных пределах во времени и по дистанции.
При наличии нефтяной пленки уменьшается дисперсия параметров ряби и благодаря этому уменьшается ширина доплеровского спектра сигнала.
Перечисленные факторы используются в предлагаемой полезной модели.
Основным преимуществом радиолокационных систем обнаружения перед оптическими и инфракрасными системами обнаружения является возможность использования радиолокационных систем в темное время суток, а также при дымке и тумане над водной поверхностью.
Наиболее близким аналогом является радиолокационная голландская система обнаружения разливов нефти на воде SeaDarQ Spill Master (TNO Phystes and Electronics Laboratory), в которой используется некогерентная импульсная навигационная РЛС СВЧ диапазона (9 ГТц) кругового обзора (с приводом горизонтального вращения) с направленной антенной размером 2,7 м (ширина диаграммы по азимуту около 1°) и разрешением по дальности 20 м и индикатором на TFT трубке диаметром 19 дюймов. В приемнике используется логарифмический усилитель. Имеется устройство первичной обработки (видеопроцессор) и устройство вторичной обработки, которая судя по краткому описанию может вычислять скорость и направление перемещения нефтяного пятна.
Основными недостатками системы SeaDarQ Spill Master являются: отсутствие доплеровской информации (данных о доплеровских спектрах отраженного сигнала) в связи с некогерентным типом приемопередатчика. Это затрудняет выделение отражений от нефтяного пятна на фоне других отражений; неучет изменений на 20-25 дБ амплитуды отраженного сигнала при изменении скорости ветра. Поэтому сгладить большие изменения амплитуды не удается и выделить амплитудный контраст (нефтяное пятно-чистая вода) весьма затруднительно.
Задачей заявляемой полезной модели является устранение этих недостатков.
Это задача достигается за счет того, что в предлагаемой системе используется когерентный приемопередатчик и блоки, осуществляющие доплеровский анализ отраженных сигналов. В систему также вводится измеритель скорости ветра, и информация о скорости ветра используется при анализе амплитуд и доплеровских спектров отраженных сигналов.
Эти технические решения позволяют значительно уменьшить число ложных тревог, т.к. сигналы, не отвечающие требованиям по ширине доплеровского спектра и по диапазону флюктуаций амплитуды, будут отсеяны в блоках предлагаемого в данной полезной модели устройства обработки сигналов (см. Фиг.1 и Фиг.2).
Краткое описание чертежей
На Фиг.1 показана блок-схема радиолокационной системы обнаружения, где 1 - передатчик, 2 - блок управления, 3 - СВЧ антенна, 4 - устройство первичной обработки сигналов (УПОС), 5 - измеритель скорости ветра, 6 - индикатор, 7 - устройство вторичной обработки сигналов. На Фиг.2 показана блок-схема устройства первичной обработки сигналов, где 8 - усилитель, 9 - АЦП, 10 - блок БПФ, 11 - блок оценки ширины доплеровского спектра ΔSƒ, 12 - узел хранения оценок ΔSƒ, 13 - узел хранения амплитуд, 14 - узел оценки вариации (разброса) амплитуд, 15 - узел оценки вариации ΔSƒ для одной и той же скорости ветра, 16 - селектор ложных тревог, 17 - блок каналов дальности, 18 - блок логической обработки пакета сигналов.
Принцип действия системы
Передатчик (1) (см. Фиг.1) по команде блока управления (2) генерирует когерентный зондирующий сигнал, который через антенну (3) излучается в пространство и отражается от водной поверхности.
Отраженный сигнал принимается приемником (1), сохраняющим когерентность сигнала, и подается в устройство первичной обработки сигналов (УПОС) (4) (см. Фиг.2).
В УПОС (4) сигнал за счет усилителя (8) усиливается и поступает в АЦП (9) (где оцифровывается в синфазном и квадратурном каналах), после чего передается в блок БПФ (10), где осуществляется стандартная процедура когерентного накопления (на базе быстрого преобразования Фурье) и амплитуда на выходе поступает в блок каналов дальности (17), а фаза - в блок оценки ширины доплеровского спектра ΔSƒ (11). Сигнал с выхода последнего блока поступает в узел хранения оценок ΔSƒ(12), а амплитуда поступает в узел хранения амплитуд (13) (с амплитудного выхода блока БПФ).
Таким образом, для каждого канала дальности в узлах хранения накапливается информация. В этих узлах хранятся сигналы для каждой скорости ветра («метка» скорости ветра поступает от измерителя скорости ветра (5) через устройство управления системой). С выхода этих узлов сигналы поступают в узел оценки вариации (разброса) амплитуд (14) и узел оценки вариации ΔSƒ (15) для одной и той же скорости ветра, т.е. верхней и нижней границы соответственно размаха амплитуды и параметра ΔSƒ.
Общее время накопления этих сигналов устанавливается блоком управления временем памяти в устройстве управления. Рекомендуется использовать общее время памяти не менее 1 месяца, чтобы охватить различные метеорологические условия, т.е. зафиксировать в памяти отраженные сигналы при различной скорости ветра.
Благодаря такой процедуре фактически формируется адаптивная система обнаружения, учитывающая постоянно меняющуюся информацию об окружающей среде и реагирующая на редкие события - разлив нефтяных загрязнений.
Отсеивание ложных тревог (сигналов от незагрязненной водной поверхности) происходит следующим образом. Селектор ложных тревог (16) выполнен в виде двухканального узла (по параметрам амплитуды и ΔSƒ), в каждом из каналов которого имеется пороговая схема, выполняющая функцию схемы сравнения.
На селектор ложных тревог (16) поступают текущие сигналы и сигналы от блока памяти сигналов от водной поверхности. Текущие сигналы поступают на вход селектора от блока каналов дальности (17) (амплитуда) и от блока оценки ширины доплеровского спектра (11) (параметр ΔSƒ). От блока памяти сигналов на вход селектора (16) поступают сигналы от узла оценки вариации амплитуд (14) и узла оценки вариации параметра ΔSƒ (15). Сигнал, характеризующий нижнюю границу вариации, определяет порог в схеме сравнения (управляет этим порогом). Если поступивший от приемника текущий отраженный сигнал по амплитуде оказывается ниже нижнего порога, то он считается сигналом, отраженным от нефтяного пятна.
Если ширина доплеровского спектра текущего сигнала оказывается ниже порога, определяемого нижней границей вариации ΔSƒ, то сигнал считается принадлежащим к отражениям от нефтяного пятна. В противном случае сигналы считаются ложными тревогами (т.е. сигналами от незагрязненной водной поверхности) и не поступают на вход блока логической обработки пакета сигналов. Рекомендуется устанавливать величину вариации амплитуды и доплеровского спектра на уровне двух среднеквадратических отклонений изменяющейся величины для амплитуды и параметра ΔSƒ, полагая, что распределение этих величин подчиняется нормальному закону. В блоке логической обработки пакета сигналов (18) логически обрабатываются несколько зондирований (обычно на диаграмму направленности приходится 5-20 зондирований) в результате чего происходит конечная оценка поступивших сигналов, результат которой
передается на индикатор (6) и в устройство вторичной обработки сигналов (7). Устройство управления вырабатывает синхроимпульсы, которые организуют временной порядок работы устройств системы (импульсы запуска, задержки и т.п.).
Источники:
1. Басе Ф.Г., Фукс И.М.
Рассеяние волн на статистически неровной поверхности, М. Наука, 1972 г.
2. Bass F.G., Fuks I.M., Kalmykov A.I. et al.
Very high frequency radio-wave scattering by a disturbed sea surface.
IEEE Trans on Ant. and Prop. 1968. AP-16, p.554.
3. Митник Л.М.
Дистанционное зондирование загрязнений акваторий, Океанология, Обнинск,
Инф. центр, 1977 г.
4. Винокуров В.И., Генкин В.А. И ДР.
Морская радиолокация. Л, Изд-во «Судостроение», 1986 г.
5. Материалы по радару SeaDarQ (Информация Института Океанологии РАН РФ).
Claims (4)
1. Радиолокационная система обнаружения нефтяных пятен на воде, включающая в себя индикатор, направленную СВЧ антенну, привод горизонтального вращения антенны, радиолокационный приемо-передатчик, устройство первичной обработки сигналов, включающее в себя блок каналов дальности, выход которого соединен с блоком логической обработки пакета сигналов, которое соединено с устройством вторичной обработки сигналов, устройство управления, соединенное с перечисленными устройствами, причем в устройстве первичной обработки сигналов имеется усилитель и последовательно соединенные с ним АЦП и накопитель сигналов в виде блока каналов дальности, отличающаяся тем, что приемо-передатчик выполнен по когерентной схеме, в устройство первичной обработки сигнала дополнительно введены селектор ложных тревог, выход которого подключен к блоку логической обработки пакета сигналов, к выходу АЦП подключен блок БПФ с амплитудным и фазовым выходом, вход блока БПФ подключен к АЦП, а фазовый выход блока БПФ соединен с введенным в устройство обработки сигнала блоком оценки ширины доплеровского спектра, а выход последнего блока и амплитудный выход блока БПФ соединены с введенным в устройство обработки сигнала блоком памяти сигналов, отраженных от водной поверхности, в виде узла хранения амплитуд и узла хранения оценки ширины доплеровского спектра, выход которых соединен с узлами оценки вариации амплитуды и оценки вариации ширины доплеровского спектра соответственно, к входу селектора ложных тревог подключены выход узла оценки вариации амплитуд и выход узла оценки вариации ширины доплеровского спектра блока памяти сигналов от водной поверхности.
2. Радиолокационная система обнаружения нефтяных пятен на воде по п.1, отличающаяся тем, что в систему введен измеритель скорости ветра, причем вход устройства управления соединен с выходом измерителя скорости ветра, а выход устройства управления, транслирующий скорость ветра, соединен с узлами хранения амплитуды и ширины доплеровских спектров.
3. Радиолокационная система обнаружения нефтяных пятен на воде по п.1, отличающаяся тем, что в устройство управления введен блок управления временем памяти, выход которого соединен с узлами хранения амплитуд и ширины доплеровского спектра.
4. Радиолокационная система обнаружения нефтяных пятен на воде по п.1, отличающаяся тем, что селектор ложных тревог выполнен в виде двухканального узла принятия решения (сравнения сигналов текущего обнаружения от блока каналов дальности и от блока оценки ширины доплеровского спектра и сигналов, хранящихся в блоке памяти в узлах хранения амплитуды и в узлах хранения ширины доплеровского спектра) на основе пороговой схемы, у которой вход для управления величиной порога соединен с выходом соответственно узла оценки вариации амплитуд и узла оценки вариации ширины доплеровского спектра.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005137028/22U RU53445U1 (ru) | 2005-11-29 | 2005-11-29 | Радиолокационная система обнаружения нефтяных пятен на воде |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005137028/22U RU53445U1 (ru) | 2005-11-29 | 2005-11-29 | Радиолокационная система обнаружения нефтяных пятен на воде |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU53445U1 true RU53445U1 (ru) | 2006-05-10 |
Family
ID=36657735
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005137028/22U RU53445U1 (ru) | 2005-11-29 | 2005-11-29 | Радиолокационная система обнаружения нефтяных пятен на воде |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU53445U1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2529886C1 (ru) * | 2013-05-22 | 2014-10-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина) | Способ обнаружения нефтяных пленок на водной поверхности |
RU2751177C1 (ru) * | 2020-12-07 | 2021-07-09 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина) (СПбГЭТУ "ЛЭТИ") | Способ обнаружения нефтяных пленок на водной поверхности |
-
2005
- 2005-11-29 RU RU2005137028/22U patent/RU53445U1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2529886C1 (ru) * | 2013-05-22 | 2014-10-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина) | Способ обнаружения нефтяных пленок на водной поверхности |
RU2751177C1 (ru) * | 2020-12-07 | 2021-07-09 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина) (СПбГЭТУ "ЛЭТИ") | Способ обнаружения нефтяных пленок на водной поверхности |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2008525796A (ja) | レーダ液面計システム | |
US7403153B2 (en) | System and method for reducing a radar interference signal | |
US4339754A (en) | Spatially adaptive moving target indicator system for radar equipment | |
RU2473924C1 (ru) | Способ обнаружения и классификации сигнала от цели | |
US7683827B2 (en) | System and method for reducing the effect of a radar interference signal | |
US6717545B2 (en) | Adaptive system and method for radar detection | |
JP2007507691A (ja) | ソナー・システムおよびプロセス | |
JP2017508948A (ja) | レーダーにおける角度分解能 | |
KR101454621B1 (ko) | 레이더를 이용한 타겟의 거리 속도 검출장치 및 그 방법 | |
US20110102247A1 (en) | Adaptive Clutter Filter for Maritime Surface Search Radar | |
RU2634787C1 (ru) | Способ обнаружения локального объекта на фоне распределенной помехи | |
NL9102125A (nl) | Radarapparaat voorzien van een coherente cluttermap. | |
RU2461020C1 (ru) | Способ автоматической классификации | |
US9268021B2 (en) | Detection device and computer readable media storing detection program | |
JP5778414B2 (ja) | 物標探知装置及び物標探知方法 | |
CN111856406B (zh) | 一种基于fmcw雷达回波的目标检测方法及装置 | |
RU53445U1 (ru) | Радиолокационная система обнаружения нефтяных пятен на воде | |
CN101377545A (zh) | 雷达装置 | |
RU2465618C1 (ru) | Система автоматической классификации гидролокатора ближнего действия | |
RU2559159C1 (ru) | Способ измерения толщины льда | |
RU2541435C1 (ru) | Способ определения осадки айсберга | |
CN107462886B (zh) | 一种基于波形对比度最优算法的动目标恒虚警检测方法 | |
RU2548596C1 (ru) | Способ определения осадки айсберга | |
CN112863230A (zh) | 空车位检测方法及装置、车辆和计算机设备 | |
KR101928086B1 (ko) | 레이더를 이용한 침입 탐지 방법 및 장치 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20061130 |