Способ радиолокационного измерения заряда частиц облаков и осадков



Способ радиолокационного измерения заряда частиц облаков и осадков
Способ радиолокационного измерения заряда частиц облаков и осадков
Способ радиолокационного измерения заряда частиц облаков и осадков
Способ радиолокационного измерения заряда частиц облаков и осадков
Способ радиолокационного измерения заряда частиц облаков и осадков
Способ радиолокационного измерения заряда частиц облаков и осадков
Способ радиолокационного измерения заряда частиц облаков и осадков
Способ радиолокационного измерения заряда частиц облаков и осадков
Способ радиолокационного измерения заряда частиц облаков и осадков
Способ радиолокационного измерения заряда частиц облаков и осадков

 


Владельцы патента RU 2491574:

Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военный авиационный инженерный университет" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации (RU)

Изобретение относится к метеорологии и может быть использовано в автоматизированных системах определения опасных для авиации явлений погоды, а также в других областях человеческой деятельности. Достигаемый технический результат изобретения - увеличение дальности действия и уменьшение зависимости результатов измерения зарядов от состояния атмосферы. Указанный результат достигается за счет того, что в предлагаемом способе исследуемую область атмосферы одновременно облучают электромагнитной волной с длиной волны λ1, незатухающей при распространении в исследуемой среде, и волной с λ2, испытывающей затухание; принимают отраженные электромагнитные сигналы от двух объемов, лежащих внутри исследуемой области, измеряют раздельно мощности электромагнитного сигнала, отраженного от первого и второго объемов, а также величину сдвига фаз между данными сигналами и по результатам измерений определяют заряд частиц облаков и осадков исследуемой области по формуле:

ρ = K 1 λ 2 ( R 2 R 1 ) l g ( u Ф Д U 0 ) l g [ c o s ( 2 π ( R 2 R 1 ) λ 2 ) ] Δ , ( 1 )

где K = m c 6 0 e = 2 , 8 4 1 0 5 К л м - постоянный коэффициент; m - масса электрона; е - заряд электрона; с - скорость распространения электромагнитной волны; R1 и R2 - расстояние до двух объемов, лежащих внутри исследуемой области; UФД - комплексное значение напряжения на выходе фазового детектора; U0 - амплитудное значение напряжения на выходе амплитудного ограничителя; Δ = [ l n ( P ( λ 1 ) P ( λ 2 ) ) R 1 l n ( P ( λ 1 ) P ( λ 2 ) ) R 2 ] - разность логарифмов отношения мощностей отраженного радиолокационного сигнала от двух областей исследуемого пространства, удаленных от радиолокатора на расстояние R1 и R2 соответственно; P(λ1) - мощность отраженного сигнала с длиной незатухающей волны λ1; Р(λ2) - мощность отраженного сигнала с длиной волны λ2, испытывающей затухание в исследуемом объеме облачности или осадков. 1 ил.

 

Изобретение относится к метеорологии, в частности, к дистанционным методам измерения характеристик атмосферы и может быть использовано в автоматизированных системах определения опасных для авиации явлений погоды, а также в других областях человеческой деятельности, где необходимо знание о величине заряда частиц облаков и осадков.

Способом - аналогом является способ определения заряда облаков, а вместе с тем и заряда самолета, который оценивается по данным измерений средней радиолокационной отражаемости облаков [1. Гашина С.Б. Связь радиолокационных характеристик облаков с их турбулентным и электрическим состоянием. Тр. ГГО, 1965, вып.173, с.58-62].

Недостатком данного способа является недопустимо большая погрешность в определении величины заряда самолета (среднего заряда облаков) по средней радиолокационной отражаемости.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому способу измерения заряда частиц облаков и осадков (прототипом к предлагаемому изобретению) является способ радиоакустического измерения заряда аэрозольных частиц в атмосфере [2. Патент РФ №2319981. Приоритет от 20.11.06 г. Бюл. №8, 2008 г.], который заключается в энергетическом воздействии акустической волной на исследуемый объем атмосферы, содержащий заряженные частицы, и определении заряда аэрозольных частиц по характеристике инициированного электромагнитного сигнала - напряженности электрического поля. В способе-прототипе информацию о зарядах частиц получают в спектре акустических частот, что приводит к ограничению дальности действия и существенной зависимости точности определения заряда частиц от состояния атмосферы.

Техническим результатом изобретения является увеличение дальности действия и уменьшение зависимости результатов измерения зарядов от состояния атмосферы.

Технический результат достигается тем, что исследуемую область атмосферы одновременно облучают электромагнитной волной с длиной волны λ1, незатухающей при распространении в исследуемой среде, и волной с λ2, испытывающей затухание; принимают отраженные электромагнитные сигналы от двух объемов, лежащих внутри исследуемой области, измеряют раздельно мощности электромагнитного сигнала, отраженного от первого и второго объемов, а также величину сдвига фаз между данными сигналами и по результатам измерений определяют заряд частиц облаков и осадков в исследуемой области по формуле:

ρ = K 1 λ 2 ( R 2 R 1 ) l g ( u Ф Д U 0 ) l g [ c o s ( 2 π ( R 2 R 1 ) λ 2 ) ] Δ , ( 1 )

где K = m c 6 0 e = 2 , 8 4 1 0 5 К л м - постоянный коэффициент; m - масса электрона; е - заряд электрона; с - скорость распространения электромагнитной волны; R1 и R2 - расстояние до двух объемов, лежащих внутри исследуемой области; UФД - комплексное значение напряжения на выходе фазового детектора; U0 - амплитудное значение напряжения на выходе амплитудного ограничителя; Δ = [ l n ( P ( λ 1 ) P ( λ 2 ) ) R 1 l n ( P ( λ 1 ) P ( λ 2 ) ) R 2 ] - разность логарифмов отношения мощностей отраженного радиолокационного сигнала от двух областей исследуемого пространства, удаленных от радиолокатора на расстояние R1 и R2 соответственно; Р(λ1) - мощность отраженного сигнала с длиной незатухающей волны λ1; Р(λ2) - мощность отраженного сигнала с длиной волны λ2, испытывающей затухание в исследуемом объеме облачности или осадков.

Сущность заявляемого способа заключается в том, что для получения информации о заряде аэрозольных частиц облаков и осадков используется известная из теории Максвелла зависимость величины поглощения электромагнитной волны исследуемым объемом облачной атмосферы от электрофизических свойств аэрозольных частиц данного объема [3. Шифрин К.С. Рассеяние света в мутной среде. - М.: Гос. издат., 1951. - С.38-43, 50-52; 4. Долуханов М.П. Распространение радиоволн. - М.: Сов. Радио, 1960. - С.24-27], с одной стороны, и зависимости электрофизических свойств аэрозольных частиц от их зарядов [4. Долуханов М.П. Распространение радиоволн. - М.: Сов. Радио, 1960. - С.241-243; 5. Духин С.С. Электропроводность и электрокинетические свойства дисперсных систем. - Киев: Изд-во «Наукова Думка», 1975. - С.107-108] - с другой стороны.

В связи с этим излучают радиолокационный сигнал одновременно на двух длинах волн λ1 и λ2 в направлении исследуемого объема облака или осадков с заряженными аэрозольными частицами. Для двух областей пространства, лежащих внутри исследуемой зоны вдоль луча радиолокатора и удаленных от него на R1 и R2, измеряют отраженные аэрозольными частицами электромагнитные сигналы. По информации о мощности сигналов и о сдвиге фаз между ними получают сведения об электрофизических характеристиках аэрозольных частиц, которые в свою очередь связаны с величиной заряда данных частиц.

Способ радиолокационного измерения заряда частиц облаков и осадков поясняется фигурой, на которой изображены: метеорологическая радиолокационная станция (МРЛС), состоящая из передающих устройств 1 и 2, двухдиапазонной антенны 3, приемника электромагнитной волны с длиной λ1 4, приемника электромагнитной волны с длиной волны λ2 5, делителя мощностей выходных сигналов 6 с приемников 4 и 5, устройства вычисления логарифма 7, устройства задержки сигнала 8, амплитудного ограничителя 9, фазового детектора 10, решающего устройства 11, соединенных как показано на фигуре; а также объект измерения 12.

Передающие устройства МРЛС 1 и 2 создают одновременно зондирующие импульсы СВЧ-колебаний большой мощности с длинами волн λ1, и λ2, которые излучаются двухдиапазонной антенной 3. Отраженные от объекта 12 зондирующие импульсы принимаются двухдиапазонной антенной 3 и поступают в приемники 4 и 5. Электромагнитный сигнал, не испытывающий поглощение в исследуемой среде, - в приемник 4; испытывающий поглощение - в приемник 5. Далее сигналы поступают напрямую и через устройство задержки 8 на делитель 6, в котором осуществляется деление мощности сигналов, получаемых с выхода приемников 4 и 5. С выхода делителя 6 сигналы поступают на логарифмирующего устройство 7, после которого подаются на решающее устройство 11. Одновременно сигнал с приемника 5, испытывающий поглощение в исследуемой среде, поступает напрямую и через устройство задержки 8 на амплитудный ограничитель 9, с выхода которого напряжение с амплитудным порогом U0 поступает в фазовый детектор 10. С выхода фазового детектора 10 и амплитудного ограничителя 9 напряжения сигналов поступают в решающее устройство 11, где определяется значение заряда частиц в соответствии с формулой 1.

Способ радиолокационного измерения заряда частиц облаков и осадков поясняется следующим образом.

Для получения информации о зарядах аэрозольных частиц необходимо определить параметры, характеризующие электрофизические свойства исследуемых аэрозольных частиц. Поскольку среднее расстояние между данными частицами много меньше длин волн, излучаемых МРЛС, то исследуемые объемы облачности можно рассматривать как сплошную среду, электрофизические свойства которой определяются электрофизическими свойствами аэрозольных частиц, а именно, коэффициентом поглощения (p) и коэффициентом преломления (n) [3. Шифрин К.С. Рассеяние света в мутной среде. - М.: Гос. издат., 1951. - С.268]. Для выяснения возможности определения данных коэффициентов рассмотрим значения напряженности электрического поля радиоволн, отраженных от объемов исследуемого пространства, содержащего аэрозольные частицы [6. Степаненко В.Д. Радиолокация в метеорологии. - Л.: Гидрометеоиздат, 1966. - С.9-13; 4. Долуханов М.П. Распространение радиоволн. - М.: Сов. Радио, 1960. - С.25].

Для волны, не испытывающей поглощение и отраженной от объемов, удаленных на R1 и R2, будем иметь

E ˙ ( R 1 , λ 1 ) = 1 R 1 2 σ 1 1 E m ( R 1 ) e j ω ( t R 1 c n ) , ( 2 )

E ˙ ( R 2 , λ 1 ) = 1 R 2 2 σ 2 1 E m ( R 2 ) e j ω ( t R 2 c n ) . ( 3 )

Для волны, испытывающей поглощение и отраженной от объемов, удаленных на R1 и R2

E ˙ ( R 1 , λ 2 ) = 1 R 1 2 σ 1 2 E m ( R 1 ) e 4 π λ 2 p R 1 e j ω 2 ( t R 1 c n ) , ( 4 )

E ˙ ( R 2 , λ 2 ) = 1 R 2 2 σ 2 2 E m ( R 2 ) e 4 π λ 2 p R 2 e j ω 2 ( t R 2 c n ) , ( 5 )

где σij - эффективная отражательная поверхность i-ого объема исследуемого пространства для j-ой длины волны; p - коэффициент поглощения электромагнитной волны; ω 2 = 2 π c λ 2 - круговая частота; c - скорость распространения электромагнитной волны.

Мощность сигналов на входе приемников радиолокатора в обоих диапазонах длин волн будет определяться формулами [6. Степаненко В.Д. Радиолокация в метеорологии. - Л.: Гидрометеоиздат, 1966. - С.244]

P R 1 ( λ 1 ) = C 1 σ 1 1 ( λ 1 ) R 1 2 , P R 2 ( λ 1 ) = C 1 σ 2 1 ( λ 1 ) R 2 2 ( 6 )

P R 1 ( λ 2 ) = C 2 σ 12 ( λ 2 ) R 1 2 e 4 π λ 2 0 R 1 p d R , P R 2 ( λ 2 ) = C 2 σ 22 ( λ 2 ) R 2 2 e 4 π λ 2 0 R 2 p d R ( 7 )

где C1, C2 - константы.

Для двух областей пространства, лежащих внутри исследуемой зоны, расстояния до которых R1 и R2, логарифмы отношения мощностей сигналов на двух длинах волн равны

l n ( P ( λ 1 ) P ( λ 2 ) ) R 1 = l n C 1 C 2 + l n ( σ 1 1 ( λ 1 ) σ 1 2 ( λ 2 ) ) R 1 4 π λ 2 0 R 1 p d R , ( 8 )

l n ( P ( λ 1 ) P ( λ 2 ) ) R 2 = l n C 1 C 2 + l n ( σ 2 1 ( λ 1 ) σ 2 2 ( λ 2 ) ) R 2 4 π λ 2 0 R 2 p d R . ( 9 )

Разность логарифмов отношений мощностей

Δ = l n ( σ 1 1 ( λ 1 ) σ 1 2 ( λ 2 ) ) R 1 ( σ 2 1 ( λ 1 ) σ 2 2 ( λ 2 ) ) R 2 + 4 π λ 2 R 1 R 2 p d R . ( 1 0 )

Поскольку спектр размеров капель мало изменяется за время зондирования в пределах исследуемой зоны [6. Степаненко В.Д. Радиолокация в метеорологии. - Л.: Гидрометеоиздат, 1966. - С.269-271], то первый член в правой части уравнения (10) будет равен нулю, тогда

Δ = 4 π λ 2 R 2 R 1 p d R  или p = λ 2 4 π Δ R 2 R 1 = λ 2 4 π l n ( P ( λ 1 ) P ( λ 2 ) ) R 1 l n ( P ( λ 1 ) P ( λ 2 ) ) R 2 R 2 R 1 , ( 1 1 )

где p - среднее значение на отрезке (R1, R2), (- измеренная разность логарифмов мощностей радиолокационного сигнала на двух длинах волн λ1 и λ2.

Для определения коэффициента преломления подают напряжения, созданные отраженными сигналами с длиной волны λ2 от двух объемов u ˙ ( R 1 , λ 2 ) и u ˙ ( R 2 , λ 2 ) , на усилители-ограничители, чтобы исключить влияние величины этих напряжений на напряжение на выходе фазового детектора

u ˙ ( R 1 , λ 2 ) = U ˙ 1 0 e j ω t , ( 1 2 )

u ˙ ( R 2 , λ 2 ) = U ˙ 2 0 e j ω ( t R 2 R 1 c n ) . ( 1 3 )

Подав эти напряжения на вход фазового детектора, на его выходе получают:

u ˙ Ф Д = U 0 e j ω R 2 R 1 c n , ( 1 4 )

где U0 - амплитудное значение напряжения на выходе амплитудного ограничителя; u ˙ Ф Д - комплексное значение напряжения на выходе фазового детектора. Взяв реальную часть выражения (14), получают:

u Ф Д = U 0 c o s ( 2 π R 2 R 1 λ 2 n ) . ( 1 5 )

Используя формулу Муавра [7. Двайт Г.Б. Таблицы интегралов и другие математические формулы. - М.: «Наука», 1964. - С.76] и проведя преобразования получают

n = l g ( u Ф Д U 0 ) l g [ c o s ( 2 π ( R 2 R 1 ) λ ) ] . ( 1 6 )

Для определения заряда аэрозольных частиц, содержащихся в исследуемом объеме, необходимо найти величину проводимости γпр, которая связана с коэффициентами преломления n и поглощения p следующим соотношениям [4. Долуханов М.П. Распространение радиоволн. - М.: Сов. Радио, 1960. - С.27; 8. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике. - М.: «Наука», 1990. - С.216-217]

2 n p = 6 0 λ γ n p . ( 1 7 )

Тогда заряд исследуемого объема будет равен

j n p = E γ n p = ρ V , ρ = γ n p V E ( 1 8 )

где р - заряд исследуемого объема, V - скорость перемещения заряда, jnp - плотность тока проводимости.

Поскольку в исследуемом объеме заряженные аэрозольные частицы являются носителями свободных элементарных зарядов - электронов, то в переменном электрическом поле они будут перемещаться со скоростью V по следующему закону [4. Долуханов М.П. Распространение радиоволн. - М.: Сов. Радио, 1960. - С.241-243]

e E m e i w t = m d V d t + β m V , ( 1 9 )

где m и e - масса и заряд электрона; β - коэффициент соударения электронов.

Решение уравнения (19) представляет собой

V = e β E m ( w 2 + β 2 ) i e w E m ( w 2 + β 2 ) . ( 2 0 )

Тогда с учетом (17) и (18), имеем

ρ = γ n p E [ e β E m ( w 2 + β 2 ) i e w E m ( w 2 + β 2 ) ] ( 2 1 )

Величина коэффициента соударения носителей зарядов - электронов значительно меньше частоты электромагнитной волны радиолокационного сигнала β≈105<<ω≈1010 Гц [4. Долуханов М.П. Распространение радиоволн. - М.: Сов. Радио, 1960. - С.315-316], поэтому формулу (21) можно переписать в виде

ρ = i γ n p m ω e , ( 2 2 )

Тогда по аналогии с [9. Bohren C.F., Hunt A.J. Scattering of electromagnetic waves by a charged sphere // Can. J. Phys. - Vol.55. - 1977. - P.1930-1935.], заряд исследуемой среды будет определяться коэффициентом при мнимой части уравнения (22).

Таким образом, с учетом (11), (16), (17) и (22), величина заряда исследуемого пространства будет определяться формулой

ρ = K 1 λ ( R 2 R 1 ) l g ( u Ф Д U 0 ) l g [ c o s ( 2 π ( R 2 R 1 ) λ ) ] Δ , ( 2 3 )

где K = m c 6 0 e = 2 , 8 4 1 0 5 К л м - постоянный коэффициент;

Δ = [ ln ( P ( λ 1 ) P ( λ 2 ) ) R 1 ln ( P ( λ 1 ) P ( λ 2 ) ) R 2 ] - разность отношения логарифмов мощностей радиолокационных сигналов.

Рассмотрим пример конкретного осуществления предлагаемого способа и достижения технического результата.

Типичный радиолокатор излучает одновременно электромагнитные волны длиной 3,2 см и 10 см. При этом регистрируются ответные электромагнитные волны от областей исследуемого облачного пространства, удаленных, например, на R1=40 км и R2=50 км. Определяется разность логарифмов отношения мощностей электромагнитного сигнала, например Δ=1,8·10-3, и отношение напряжений на выходах амплитудного ограничителя и фазового детектора, например, uФД/U0=0,88. Расчет заряда исследуемого облачного пространства производится по формуле

ρ = K 1 λ ( R 2 R 1 ) l g ( u Ф Д U 0 ) l g [ c o s ( 2 π ( R 2 R 1 ) λ ) ] Δ = 2 , 8 4 1 0 5 1 0 , 0 3 2 ( 5 0 0 0 0 4 0 0 0 0 ) l g ( 0 , 8 8 ) l g [ c o s ( 2 π 1 0 0 0 0 0 , 0 3 2 ) ] 1 , 8 1 0 3 = 2 , 8 4 1 0 9 1 0 , 0 3 2 1 , 0 8 1 , 8 1 0 3 1 , 7 1 0 1 0 К л м 3

Таким образом, проведенные расчеты с использованием осредненных данных многолетних наблюдений за метеорологическими и физическими параметрами в атмосфере показали работоспособность предлагаемого способа.

Полученные результаты свидетельствуют о наличии причинно-следственной связи между новой совокупностью существенных признаков в предлагаемом способе и достигаемым техническим результатом.

Предлагаемое техническое решение промышленно применимо, так как для его реализации могут быть использованы типовые радиотехнические узлы и устройства, применяемые в МРЛС, а также оборудование и материалы СВЧ-диапазона широко распространенной технологии.

Способ радиолокационного измерения заряда частиц облаков и осадков, заключающийся в энергетическом воздействии на исследуемый объем, измерении ответного электромагнитного сигнала и определении величины заряда по характеристикам ответного электромагнитного сигнала, отличающийся тем, что исследуемую область атмосферы одновременно облучают электромагнитной волной с длиной волны λ1, незатухающей при распространении в облаках и осадках, и волной с λ2, испытывающей затухание; принимают отраженные электромагнитные сигналы от двух объемов, лежащих внутри исследуемой области, измеряют раздельно мощности электромагнитного сигнала, отраженного от первого и второго объемов, а также величину сдвига фаз между данными сигналами, и по результатам измерений определяют заряд частиц облаков и осадков исследуемой области по формуле:
ρ = K 1 λ 2 ( R 2 R 1 ) l g ( U Ф Д U 0 ) l g [ c o s ( 2 π ( R 2 R 1 ) λ 2 ) ] Δ , ( 1 )
где K = m c 6 0 e = 2 , 8 4 1 0 5 К л м - постоянный коэффициент; m - масса электрона; е - заряд электрона; с - скорость распространения электромагнитной волны; R1 и R2 - расстояния до двух объемов, лежащих внутри исследуемой области; UФД - комплексное значение напряжения на выходе фазового детектора; U0 - амплитудное значение напряжения на выходе амплитудного детектора;
Δ = [ l n ( P ( λ 1 ) P ( λ 2 ) ) R 1 l n ( P ( λ 1 ) P ( λ 2 ) ) R 2 ] - разность логарифмов отношения мощностей отраженного радиолокационного сигнала от двух областей исследуемого пространства, удаленных от радиолокатора на расстояние R1 и R2 соответственно; P(λ1) - мощность отраженного сигнала с длиной незатухающей волны λ1; Р(λ2) - мощность отраженного сигнала с длиной волны λ2, испытывающей затухание в исследуемом объеме облачности или осадков.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в качестве переносного дистанционного измерителя толщины слоя нефти на поверхности воды. .

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в аэрологических радиозондах (АРЗ) систем радиозондирования атмосферы для измерения дальности до радиозонда импульсным методом, пеленгации по угловым координатам и передачи телеметрической информации на одной несущей частоте, также может быть использовано для построения высокостабильных и экономичных сверхрегенеративных приемо-передающих устройств систем радиолокации и связи.
Изобретение относится к области морской гидрометеорологии и может быть использовано при определении дрейфа морских льдов. .

Изобретение относится к радиолокации, а именно к радиолокационным методам определения параметров морского волнения, и может быть использовано в метеорологии и океанологии для дистанционного мониторинга состояния приповерхностного слоя океанов со спутника.

Изобретение относится к мониторингу природных сред и предназначено для определения состояния ионосферы. .

Изобретение относится к способам измерения в геофизике и может быть использовано для исключения фазовой неоднозначности при измерении величины полной электронной концентрации ионосферы Земли (ПЭС).

Изобретение относится к области анализа движения воздушных масс при помощи метеорологического радара. .

Использование: изобретение относится к методам определения параметров волнения водной поверхности и может быть использовано в метеорологии и океанологии для мониторинга состояния приповерхностного слоя Мирового океана. Сущность: радиолокационный способ определения параметров крупномасштабного волнения водной поверхности с помощью радиоальтиметра, заключается в том, что излучают зондирующие импульсы вертикально вниз по направлению к водной поверхности (в надир), принимают отраженные от водной поверхности зондирующие импульсы, регистрируют их форму и определяют по наклону переднего фронта отраженного импульса высоту крупномасштабного волнения водной поверхности. Для измерений используют размещенный на самолете компактный спутниковый радиоальтиметр с ножевой диаграммой направленности антенны, ориентированной вдоль направления полета, и по наклону заднего фронта отраженного импульса с учетом высоты полета и ширины диаграммы направленности антенны определяют дисперсию наклонов крупномасштабного волнения вдоль направления полета, а также определяют среднюю длину поверхностной волны вдоль направления полета, используя измеренные дисперсию наклонов и высоту крупномасштабного волнения водной поверхности. Технический результат: повышение оперативности определения параметров крупномасштабного волнения водной поверхности с самолета. 5 ил.

Изобретение относится к области радиолокационной метеорологии и может быть использовано на практике для раннего обнаружения таких атмосферных циклонических вихрей, как торнадо и смерчи некогерентным радаром. Достигаемый технический результат - повышение информативности и точности раннего обнаружения атмосферных вихрей. Согласно способу при обнаружении циклонических вихрей в грозоградовых облаках некогерентным радаром осуществляют радиолокационное зондирование облака на длине волны 10 см, определяют значения отражаемости в заданных пространственных точках облачной среды и отображают эти данные на экране персонального компьютера в виде трехмерной радиолокационной картинки облака, полученное изображение облака рассматривают со всех сторон на фоне экрана персонального компьютера в динамическом режиме, снимая предварительно при каждом просмотре с трехмерного изображения внешнюю оболочку, соответствующую перепаду радиолокационной отражаемости в 2 dBZ, затем при обнаружении контура предполагаемой полости атмосферного вихря на поверхности изображения осуществляют визуальный его просмотр на фоне экрана персонального компьютера и при совпадении цвета обнаруженной полости с цветом фона экрана персонального компьютера идентифицируют данную полость как полость атмосферного вихря. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Устройство определения дальности до ионосферы может быть использовано в загоризонтных радиолокаторах и для исследования состояния воздушного слоя Земли. Достигаемый технический результат - увеличение точности определения дальности без уменьшения достоверности обнаружения. Указанный результат достигается благодаря использованию синхронизатора, импульсного передатчика, антенного переключателя, антенны, приемника, тактового генератора, дешифратора, блока вторичной обработки, индикатора, амплитудного селектора, переменной линии задержки, блока фиксации определенной длительности передней части сигнала, анализатора наименьшей дальности, сумматора, панели выдачи кода задержки, соединенных между собой определенным образом. 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в метеорологии, навигации, океанографических исследованиях, мореходных испытаниях судов и гидросамолетов для оценки силы волнения морских волн, в автоматизированных системах посадки самолетов-амфибий на водную поверхность в ночное и дневное время. Устройство содержит последовательно включенные антенну 1, приемопередатчик 2, усилитель 3 доплеровского сигнала, аналого-цифровой преобразователь 4 и вычислитель 5, второй вход которого соединен с входом 6 устройства, а первый выход - с управляющим входом приемопередатчика. Кроме того, устройство оснащено индикатором (дисплеем) 7, вход которого соединен со вторым выходом вычислителя 5. Технический результат: сокращение аппаратурной части, упрощение, повышение надежности, повышение быстродействия и точности расчета. 1 ил.

Предлагаемое изобретение может быть использовано для радиозондирования ионосферы, определения интенсивности ионосферных неоднородностей и пеленгации искусственных ионосферных образований. Достигаемый технический результат - повышение точности определения полного электронного содержания в условиях диффузности и получение информации о состоянии ионосферы в заданном направлении. Указанный результат достигается тем, что принимают электромагнитные сигналы от каждого навигационного спутника (НС), при этом в двухчастотном приемнике формируются вектора оценки цифровых сигналов, соответствующие каждому из j=1…m видимых навигационных спутников, затем на основе фазовых времен распространения τф1,2(tk) вычисляют фазовые пути сигнала Дф1,2(tk)=сτф1,2(tk) для каждого из j=1…m видимых НС, определяют полное электронное содержание ионосферы I, математическое ожидание полного электронного содержания ионосферы и среднеквадратическое отклонение полного электронного содержания ионосферы σΔI, затем определяют значение интенсивности неоднородностей ионосферы, затем сравнивают полученные значения интенсивности неоднородностей ионосферы βи j с пороговым βи пор значением, определяют все линии прохождения сигнала, на которых определена повышенная (βи j≥βи пор) интенсивность неоднородностей ионосферы, формируют признак наличия искусственного ионосферного образования, по информации, содержащейся в навигационных сообщениях и координатам размещения двухчастотного приемника определяют пеленги на начало и конец искусственного ионосферного образования. 3 ил.

Изобретение предназначено для систем радиозондирования с ускоренной передачей телеметрической информации с борта аэрологического радиозонда (АРЗ) на наземную радиолокационную станцию (РЛС). Достигаемый технический результат - повышение надежности приема телеметрической информации, передаваемой с борта АРЗ на наземную РЛС, повышение точности измерения информации, передаваемой с борта АРЗ на наземную РЛС, получение дополнительных характеристик измеряемых параметров атмосферы, например турбулентности атмосферы, снижение времени передачи информации. Указанный результат достигается за счет того, что система содержит АРЗ и базовую станцию - РЛС, при этом в состав АРЗ введен блок предполетной подготовки АРЗ, состоящий из пульта предполетной подготовки и блока контроля и записи параметров АРЗ, причем пульт предполетной подготовки АРЗ через блок контроля и записи параметров АРЗ соединен двунаправленной шиной Ml со входами микроконтроллера АРЗ; в состав РЛС введены блок декодирования пакетной телеинформации и блок вторичной обработки телеинформации и выдачи сигналов метеопараметров атмосферы, причем однонаправленная шина М2 приемопередающего устройства РЛС соединена через блок декодирования пакетной телеинформации с блоком вторичной обработки телеинформации и выдачи метеопараметров атмосферы, выход которого является выходом системы. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к радиофизическим методам исследования ионосферы и предназначено для определения пространственного распределения ионосферных неоднородностей радарным методом с помощью ЛЧМ ионозонда-радиопеленгатора. Технический результат состоит в повышении точности определения пространственного распределения мелкомасштабных неоднородностей электронной концентрации, обеспеченном повышением частоты зондирования до величины, превышающей критическую частоту ионосферного F-слоя, для детектирования сигналов, рассеянных ионосферными неоднородностями с высоким частотно-временным разрешением, и позиционирования места расположения неоднородностей. Для этого способ включает зондирование ионосферы широкополосным ЛЧМ-сигналом, прием излученного ЛЧМ-сигнала синхронно с его передачей, измерение дистанционно-частотных (ДЧХ) и угловых частотных (УЧХ) характеристик всех принятых сигналов (прямых и рассеянных неоднородностями ионосферы), затем на основе ионосферной модели и измеренных ДЧХ и УЧХ проводят расчеты характеристик прямого сигнала, распространяющегося по дуге большого круга между передатчиком и приемником, корректируют ионосферную модель до совпадения измеренных и расчетных характеристик прямого сигнала, после чего для скорректированной ионосферной модели и данных измерений ДЧХ и УЧХ рассеянного сигнала проводят расчеты характеристик рассеянного сигнала до совпадения измеренных и расчетных данных и по ним определяют пространственное распределение ионосферных неоднородностей. 4 ил.

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано для определения прозрачности атмосферы. Сущность: осуществляют посылку в неоднородную атмосферу световых импульсов малой длительности. Принимают эхо-сигналы. Обеспечивают коррекцию эхо-сигналов на геометрический фактор лидара. Накапливают скорректированные сигналы в течение заданного промежутка времени в зависимости от общей протяженности исследуемого участка. При этом световые импульсы отклоняют не менее чем в двух точках трассы зондирования в обратном направлении. Для определения прозрачности атмосферы измеряют эхо-сигналы импульсов в одной и той же точке трассы зондирования до и после отклонения. Определяют коэффициент ослабления атмосферы по принятым и накопленным эхо-сигналам. Технический результат: повышение точности определения коэффициента ослабления атмосферы. 1 ил.

Изобретение относится к области океанографических измерений и преимущественно предназначено для определения скорости ветра над морской поверхностью. Технический результат - обеспечение возможности учитывать вклад поверхностного течения в уровень отраженных водной поверхностью радиосигналов, что повышает точность определения скорости ветра. Сущность: установленным на космическом аппарате радиоальтиметром облучают водную поверхность, регистрируют отражённый назад сигнал, по фронту радиоимпульса определяют значимую высоту поверхностных волн, по времени прохождения сигнала до поверхности и обратно определяют крупномасштабный рельеф поверхности, по нему рассчитывают поле поверхностного течения, и определяют скорость ветра по величине отраженного назад сигнала с учётом значимой высоты волн и влияния поля течения на величину отражённого назад сигнала.

Изобретение относится к области океанографических измерений и преимущественно предназначено для определения уровня морской поверхности вдоль трассы космического аппарата. Технический результат - повышение точности определения уровня морской поверхности за счет увеличения числа определяемых параметров, характеризующих состояние водной поверхности. Сущность: на расположенном на космическом аппарате радиолокаторе формируют короткие радиоимпульсы постоянной длительности, облучают морскую поверхность в надир и регистрируют отраженный радиоимпульс. По наклону переднего фронта отраженного радиоимпульса определяют значимую высоту волн и расчетным путем определяют расстояние от источника облучения до уровня невозмущенной морской поверхности. Дополнительно морскую поверхность зондируют при ненулевых углах падения, регистрируют отраженный сигнал и определяют скорость приводного ветра. С помощью волновой модели определяют длину и фазовую скорость доминантных волн. Определяют асимметрию и эксцесс распределения возвышений морской поверхности. С учетом значимой высоты волн, асимметрии и эксцесса корректируют полученное значение расстояния от источника облучения до уровня невозмущенной морской поверхности. 1 ил.
Наверх