RU812027C - Способ дистанционного измерени проекции скорости ветра на выбранное направление - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ДИСТАНЦИОННОГО ИЗМЕРЕНИЯ ПРОЕКЦИИ СКОРОСТИ ВЕТРАНА ВЫБРАННОЕ НАПРАВЛЕНИЕ, заключающийс  в посылке последовательности коротких световых импульсов в различные участки атмосферы, приеме отраженных сигналов и их коррел ционной обработке, о- тличающийс  тем. что. с целью повышени  оперативности и точности измерений, посылку импульсов излучени  и прием отраженных сигналов производ т при сканировании в секторе плоскости, включающей пр мую выбранного направлени , путем стробировани  по времени выдел ют сигналы, отраженные участками атмосферы, наход щимис  на пр мой выбранного направлени  дл  каждого фиксированного направлени  посылки импульсов при сканирований, а коррел ционной обработке подвергают две последовательности выделенных сигналов, полученные при двух сканировани х в разные моменты времени.^0fe

Description

Изобретение Относитс  к способам светолокационных измерений скорости ветра в атмосфере и может быть использовано дл  обслуживани  полетов различных тел в атмосфере , прогноза диффузии загр зн ющих примесей на заданную территорию, а также измерени  в целом профил  вектора скорости ветра.

Известен способ, относ щийс  к пассивной локации параметров атмосферы.

Его суть заключаетс  в записи временных флюктуации сигналов двух фотометров, направленных в различные участки атмосферы , а их пол  зрени  скрещиваютс  и

минимальное рассто ние между ними совпадает с выбранным направлением измерени  проекции скорости ветра, и последующей взаимно-коррел ционной обработке сигналов фотометров,

Недостаток данного способа состоит в небольшом высотном диапазоне работы при значительном вращении измерени  (пор дка 10 мин), что обусловлено поступлением сигналов из областей атмосферы. лежащих на всей линии визировани , в то врем  как полезные сигналы поступают лишь с небольшого участка и потому в значительной степени замыты.

Известны также технические решени , в которых измерение проекции скорости ветра на выбранное направление осуществл етс  средствами активной лазерной локации , К таким решени м относитс  способ, по которому лазерное излучение направл ют в две различные области атмосферы, принимают рассе нное излучение из двух объемов лазерных пучков на требуемом удалении , причем лини , соедин юща  два рассеивающих объема, должна совпадать с выбранным направлением измерени  проекдии скорости ветра. Временные реализации сигналов из двух объемов далее подвергаютс  взаимно-коррел ционной обработке , откуда определ ют значение проекции скорости ветра.

Однако данный способ обладает недостаточной оперативностью измерений. С одной стороны, это св зано с.тем, что рассто ние между рассеивающими объемами должно быть пор дка 10-100 м (это условие вытекает из размеров атмосферных неоднородностей рассеивающих свойств атмосферы , на переносе которых основаны измерени  проекции скорости ветра) и при обычных значени х проекции скорости ветра - 1-10 м/с требуетс  регистраци  сигналов в течение 1,0 и более минут, т.е. необходимо врем , превышающее в 10-100 раз врем  переноса неоднородностей между двум  рассеивающими объемами. Дл  р да задач это весьма большой интервал времени, С другой стороны, наличие двух передающих и приемных систем дл  реализации способа 1 ребует значительных затрат времени на перестройку измерений дл  другой высоты или другого направлени .

Целью изобретени   вл етс  повышение оперативности и точности измерений проекции скорости ветра на выбранное направление .

Указанна  цель достигаетс  тем, что посылку импульсов излучени  и прием отраженных сигналов производ т при сканировании в секторе плоскости, включающей пр мую выбранного направлени , путем стробировани  по времени выдел ют сигналы, отраженные участками атмосферы , наход щимис  на пр мой выбранного направлени  дл  каждого фиксированного направлени  посылки импульсов при сканировании , а коррел ционной обработке подвергают две последовательности выделенных сигналов, полученные при двух сканировани х в разные моменты времени.

Введение пространственного сканировани  в секторе плоскости с соответствующим выбором стробируемых участков сигналов позвол ет фиксировать пространственное расположение аэрозольных неоднородностей вдоль выбранного направлени . Регистриру  положение неоднородностей в два момента времени, легко qnpeделить проекцию скорости ветра v. При этом примен етс  пространственна  коррел ционна  обработка реализаций, котора  заключаетс  в получении оценки пространственной взаимно-коррел ционной функции сигналов вдоль выбранного направлени  через интервал времени At. Значение проекции скорости ветра определ етс  как отношение

15

I St

V

где I - пространственный сдвиг, соответствующий максимуму взаимно-коррел ционной-функции .

В выборе интервала времени между двум  сканировани ми имеетс  оптимальность , св занна  со структурой атмосферных неоднородностей и скоростью ветра.

На практике оценка оптимального значени  At может быть получена исход  из предварительных измерений пространственного радиуса коррел ции атмосферных неоднородностей и аппроксимации значени  скорости ветра вблизи поверхности земли (измеренного анемометром) на требуемую высоту по статистическим модел м профилей ветра. Как показали исследовани , пространственный радиус коррел ции

аэрозольных неоднородностей главным образом сосредоточен в диапазоне 10-60 м.

Получаемое значение проекции скорости в данном способе  вл етс  средней величиной в пределах углового сектора

сканировани  и времени At. В обычных услови х At составл ет 5-10 сек. Если сравнить этот интервал с временем наблюдени  при съеме информации в двух точках на выбранном направлении, как это сделано в

прототипе, то виден значительный выигрыш в оперативности. Так, например, при рассто нии около 40 миУ 10м/с общее врем  наблюдени  должно быть (исход  из полноты статистики) около 40 сек.

В данном случае коррел ционна  обработка проводитс  дл  пространственных реализаций сигналов, а не дл  временных, как в прототипе. Известно, что при пространственной коррел ционной обработке изменчивость неоднородностей не искажает положение максимума коррел ционной функции и, следовательно, не вносит дополнительных ошибок в измер емую величину