Радиолокационная система зондирования атмосферы


 


Владельцы патента RU 2571870:

Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "ОРТИКС" (RU)

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при модернизации и разработке новых систем радиозондирования (CP) с повышенной точностью, надежностью и ускоренной передачей телеметрической информации с борта аэрологического радиозонда (АРЗ) на наземную радиолокационную станцию (РЛС). Достигаемый технический результат - повышение достоверности и надежности передаваемой метеоинформации. Указанный результат достигается тем, что радиолокационная система зондирования атмосферы содержит аэрологический радиозонд - АРЗ и наземную базовую станцию - РЛС, при этом в состав АРЗ введены блок контроля параметров рабочих режимов и блок контроля параметров источника питания со следующими соединениями: выходы этих блоков соединены с блоком сопряжения микроконтроллера АРЗ, выход которого через выходные блоки АРЗ соединен с антенной АРЗ, которая через радиоканал соединена с антенной РЛС. 1 ил.

 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при модернизации и разработке новых систем радиозондирования (CP) с повышенной точностью, надежностью и ускоренной передачей телеметрической информации с борта аэрологического радиозонда (АРЗ) на наземную радиолокационную станцию (РЛС).

Общей проблемой при проектировании и эксплуатации CP является создание высокоточных систем измерения координат АРЗ, недорогих конструкций АРЗ, обеспечивающих измерение с минимальной погрешностью метеорологических параметров атмосферы (ΜΠΑ), надежную передачу телеметрической информации с борта АРЗ на наземную РЛС в оперативном радиусе действия системы АРЗ-РЛС. Самостоятельной проблемой при создании и эксплуатации CP является обеспечение надежной и точной передачи телеметрической информации о ΜΠΑ с борта АРЗ на РЛС в условиях замирания сигнала радиозонда из-за его раскачивания и неравномерной диаграммы направленности антенны.

Известна система радиозондирования атмосферы радиолокационного типа «Метеорит-РКЗ», работающая в диапазоне частот 1780 МГц (см. Ермаков В.И., Кузенков А.Ф., Юрманов В.А. Системы зондирования атмосферы. Л.: Гидрометиздат, 1977. 304 с.; Ламповый радиозонд типа РКЗ снабжен сверхрегенеративным приемопередатчиком (СПП), который совместно с наземной РЛС «Метеорит» обеспечивает измерение угловых координат, наклонной дальности по запросному радиоимпульсу и передачу на РЛС метеорологической информации, которая осуществляется путем амплитудной манипуляции излучения СПП телеметрическим сигналом. Достоинством CP типа «Метеорит-РКЗ» является полная автономность работы, невысокая стоимость измерения ΜΠΑ в оперативном радиусе действия до 250 км.

Недостатком системы является низкая помехозащищенность CP при амплитудной модуляции телеметрическим сигналом излучения СПП, большой интервал передачи цикла метеорологической информации (цикла телеметрических частот измерительного преобразователя АРЗ) в течение 20 секунд, что снижает надежность и точность измерения ΜΠΑ в условиях замирания сигнала АРЗ при его раскачивании.

Известна система радиозондирования атмосферы радиолокационного типа АВК-МРЗ, работающая в диапазоне 1780 МГц (Ефимов А.А. Принципы работы аэрологического информационно-вычислительного комплекса АВК - 1. М.: Гидрометеоиздат, 1989. 149 с.; Зайцева Н.А. Аэрология. Гидрометеоиздат. 1990, 325 с.). Полупроводниковый АРЗ типа МРЗ-3 снабжен сверхрегенеративным приемопередатчиком (СПП), который совместно с наземной РЛС АВК-1 обеспечивает измерение угловых координат, определение наклонной дальности по запросному радиоимпульсу и передачу на РЛС метеорологической информации, которая осуществляется путем модуляции поднесущей (суперирующей) частоты СПП телеметрическим сигналом. Достоинством CP типа АВК-МРЗ является высокий уровень автоматизации обработки информации, полная автономность работы, невысокая стоимость измерения ΜΠΑ в оперативном радиусе действия до 250 км.

Недостатком системы при всех ее достоинствах является значительное потребление электроэнергии, а также большой интервал передачи цикла метеорологической информации (цикла телеметрических частот измерительного преобразователя АРЗ) в течение 20 секунд, что снижает надежность и точность измерения ΜΠΑ, нарушает устойчивость автосопровождения сигнала АРЗ по угловым координатам, затрудняет прием и обработку телеметрического сигнала при больших скважностях.

Известна «Система радиозондирования атмосферы с пакетной передачей метеорологической информации», см. заявку РФ №2013107302/07, на которую выдано Решение на получение патента от 19.05.2014 (прототип). Достоинством прототипа является высокая скорость передачи телеметрической информации в пакетном режиме.

ПРОТОТИП:

Система радиозондирования атмосферы с пакетной передачей информации содержит аэрологический радиозонд - АРЗ и базовую станцию - РЛС, причем АРЗ содержит блок предполетной подготовки АРЗ, состоящий из пульта предполетной подготовки и блока контроля и записи параметров АРЗ со следующими соединениями: пульт предполетной подготовки АРЗ через блок контроля и записи параметров АРЗ соединен двунаправленной шиной M1 со входами микроконтроллера АРЗ; в состав РЛС введены блок декодирования пакетной телеинформации и блок вторичной обработки телеинформации и выдачи сигналов метеопараметров атмосферы со следующими соединениями: 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.

Недостатком всех известных систем и прототипа при всех их достоинствах является снижение надежности получения координатной информации в радиолокационном режиме работы CP при подавлении ответного сигнала СПП АРЗ на запросный сигнал РЛС из-за непреднамеренных помех техногенного характера (системы сотовой связи), снижение точности определения высоты при значительных удалениях АРЗ в течение полета.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение достоверности и надежности передаваемой метеоинформации.

Технический результат достигается за счет введения блоков контроля основных режимов работы узлов АРЗ, включая контроль параметров источника питания.

Для решения поставленной задачи в радиолокационной системе зондирования атмосферы, содержащей аэрологический радиозонд - АРЗ и наземную базовую станцию - РЛС, согласно изобретению в состав АРЗ введены блок контроля параметров рабочих режимов и блок контроля параметров источника питания со следующими соединениями: выходы этих блоков соединены с блоком сопряжения микроконтроллера АРЗ, выход которого через выходные блоки АРЗ соединен антенной АРЗ, которая через радиоканал соединена с антенной РЛС.

На чертеже изображена структурная электрическая схема системы, на которой показано:

1 - АРЗ, 2 - РЛС, 3 - ΜΠΑ, 4 - блок первичных (датчиков температуры, влажности и т.д) и вторичных (измерительных преобразователей) преобразователей ΜΠΑ (БПВП), 5 - блок сопряжения (БС) аналоговой и цифровой информации, 6 - вычислитель и формирователь пакетной координатно-телеметрической информации (ПКТИ), 7 - формирователь и модулятор суперирующего напряжения (ФМСН), 8 - микроконтроллер (МК), 9 - цепь автосмещения СВЧ-автогенератора, 10 - СВЧ-автогенератор (СВЧ-АГ) сверхрегенеративного приемопередатчика (СПП), 11 - устройство предполетной подготовки АРЗ (УПП), 12 - пульт предполетной подготовки АРЗ (ППП), 13 - блок контроля и записи параметров АРЗ (БКЗП), 14 - приемопередающее устройство РЛС (ППУ), 15 - блок декодирования ПКТИ, 16 - блок определения координат и управления РЛС (БКУ), 17 - блок вторичной обработки телеметрической информации и выдачи ΜΠΑ (БВОТИ), 18 - потребитель ΜΠΑ, 19 - блок контроля параметров рабочих режимов АРЗ (например, контроль МК 8 при помощи сторожевого таймера), 20 - блок контроля источника питания АРЗ. Связи блока контроля 19 с узлами АРЗ условно не показаны (кроме МК 8).

Схема на чертеже имеет следующие соединения. Метеопараметры атмосферы 3 через блок первичных и вторичных преобразователей 4, затем через вычислитель и формирователь ПКТИ 6, затем через формирователь и модулятор суперирующего напряжения СПП 7 поступает на цепь автосмещения СПП 9 и СВЧ-автогенератор СПП 10, нагруженный на антенну A1 АРЗ 1, устройство предполетной подготовки 11 АРЗ 1 двухсторонней шиной связи соединен с вычислителем и формирователем ПКТИ 6 в МК 8 АРЗ 1, который антенной A1 через радиоканал РК1 связан с антенной А2 РЛС 2 и через нее с приемопередающим устройством 14, которое связано с блоком определения координат и управления 16 и с блоком декодирования ПКТИ 15, один выход которого связан с блоком определения координат и управления 16, а другой выход - с блоком вторичной обработки ТИ и выдачи ΜΠΑ 17, выход последнего связан с блоком 16 и с потребителем ΜΠΑ 18, входы/выходы блок контроля 19 и выходы БП 20 соединены с блоком сопряжения 5 в МК 8.

Радиолокационный режим работы УСР обеспечивает измерение наклонной дальности до радиозонда импульсным методом за счет установки на АРЗ сверхрегенеративного приемопередатчика, обеспечивающего активный ответный сигнал на запросные радиоимпульсы передатчика РЛС в виде короткой ответной паузы в излучении передатчика АРЗ (см. Патент РФ №2368916). Угловые координаты АРЗ по азимуту и углу места определяются методом равносигнальной зоны за счет сканирования диаграммы направленности антенны РЛС. Это позволяет определить направление ветра. Высота подъема АРЗ определяется с помощью измеренной наклонной дальности и угла места пеленга АРЗ. Передача телеметрической информации с борта АРЗ на наземную РЛС осуществляется в пакетном режиме (см. Заявку №2013107294/07 по которой выдано положительное решение). РЛС определяет текущие координаты АРЗ, декодирует пакетную телеметрическую информацию ПТИ, вычисляет ΜΠΑ и осуществляет передачу информации о пространственном распределении ΜΠΑ потребителю ΜΠΑ.

Блок контроля 19 осуществляет контроль всех основных режимов узлов АРЗ через блок сопряжения 5, в котором сходятся все параметры основных узлов, также контролируется и сам МК 8. При неправильном функционировании какого-либо узла или тем более выхода его из строя выдается тревожный сигнал по РК 1 в наземную РЛС 2 с указанием какой узел вышел из строя, следовательно, по нему можно судить о степени серьезности отказа и о дальнейшем функционировании всей системы.

Радиолокационная система зондирования атмосферы, содержащая аэрологический радиозонд - АРЗ и наземную базовую станцию - РЛС, отличающаяся тем, что в состав АРЗ введены блок контроля параметров рабочих режимов и блок контроля параметров источника питания со следующими соединениями: выходы этих блоков соединены с блоком сопряжения микроконтроллера АРЗ, выход которого через выходные блоки АРЗ соединен антенной АРЗ, которая через радиоканал соединена с антенной РЛС.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в навигационных и метеорологических системах. Достигаемый технический результат - увеличение дальности определения молниевого разряда.

Изобретение относится к области радиолокационной метеорологии и может быть использовано для измерения размера градовых частиц в зоне их роста. Сущность: по данным аэрологического зондирования атмосферы строят график изменения температуры и скорости восходящих воздушных потоков по высоте облака.

Изобретение относится к геофизике и может использоваться в системе мониторинга окружающей среды, сейсмического и инфразвукового мониторинга, МЧС России, контроля околоземного космического пространства для диагностики положения эпицентральной зоны потенциальных источников протяженных перемещающихся ионосферных возмущений (ПИВ).

Изобретение относится к области радиофизики и может быть использовано для контроля за солнечной, геомагнитной и сейсмической активностью, за предвестниками землетрясения, извержения вулканов, цунами, процессами грозовой активности, динамикой мощных штормовых циклонов, а также для обнаружения ядерных и иных крупных взрывов и пожаров, больших аварийных выбросов на атомных электростанциях, запусков космических аппаратов и ракет, излучений мощных радиопередающих комплексов радиолокационного и связного назначения, средств специального воздействия на ионосферу с целью управления ее параметрами.

Изобретение относится к области метеорологии и может быть использовано для определения прозрачности атмосферы. Сущность: осуществляют посылку в неоднородную атмосферу световых импульсов малой длительности.

Изобретение относится к радиотехнике, электросвязи, радиолокации и может быть использовано в системах диагностики плазменных явлений в ионосфере Земли. Достигаемый технический результат - получение ионограммы за интервал времени значительно меньше 1 секунды.

Изобретение предназначено для измерения толщины льда и основано на принципе радиолокации с периодической дискретной частотной модуляцией зондирующих радиоволн.

Изобретение относится к области георадиолокационных исследований и может быть использовано для прогнозирования гидрологической обстановки на затороопасных участках реки.

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.

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 радиотехническим метеорологическим комплексам, а более конкретно оно касается доплеровских метеорологических радиолокационных станций. Достигаемый технический результат - устранение проблемы длительного времени анализа сигналов, повышение быстродействия и надежности при эксплуатации. Сущность изобретения заключается в том, что в радиолокационной станции с одновременной двойной поляризацией используется радиочастотный делитель мощности, заменяющий быстродействующие переключатели двух поляризаций, при этом критические компоненты приемника в основании радиолокатора перенесены выше вращающегося угломестного соединителя, используется также обходной переключатель для переключения режимов радиолокационной станции и специальная конструкция для приема сигналов с двумя поляризациями, позволяющая осуществлять экономичный сбор данных о коэффициентах деполяризации для выбранных атмосферных областей, при этом дополнительно введены СВЧ-радиометр, определитель радиальных доплеровских скоростей при различных углах места антенны, определитель ширины спектра радиальных скоростей ветра, формирователь метеорологических карт, спутниковая линия связи, спутниковый канал связи, устройство позиционирования, пульт управления. 1 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при модернизации и разработке новых систем радиозондирования (CP) с повышенной точностью, надежностью и ускоренной передачей телеметрической информации с борта аэрологического радиозонда (АРЗ) на наземную радиолокационную станцию (РЛС). Достигаемый технический результат - повышение надежности и достоверности передаваемой телеметрической информации о метеорологических параметрах атмосферы ΜΠΑ. Для достижения указанного результата предлагается унифицированная система радиозондирования атмосферы, позволяющая работать в трех режимах: радиолокационном, радиопеленгационном, радионавигационном. 3 ил.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в составе комплексов радиоэлектронных средств диапазона декаметровых волн и верхней части диапазона гектометровых волн (многоканальных узлов радиосвязи, систем загоризонтной радиолокации) для оперативного определения значений оптимальных рабочих частот в диапазоне 1,5…30,0 МГц ионосферных радиотрасс различных протяженностей. Достигаемый технический результат - снижение напряженности электромагнитной обстановки при использовании линейно-частотно-модулированного (ЛЧМ)-ионозонда в составе комплексов радиоэлектронных средств и повышение точности оценки параметров ионосферы по результатам зондирования. Указанный результат достигается тем, что ЛЧМ-ионозонд содержит тракт передачи, тракт приема, контроллер, автоматизированное рабочее место оператора и блок синхронизации (БС). Перечисленные средства выполнены и соединены между собой определенным образом. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к области метеорологии и касается способа определения профиля ветра в атмосфере. Способ включает в себя излучение приемопередатчиком длинных когерентных импульсов, регистрацию отраженного сигнала, получение доплеровского сигнала на различных высотах в различных направлениях зондирования. Уточнение профиля скорости ветра в пределах длинного участка проводят с учетом полной формы доплеровских спектров по двум или нескольким направлениям зондирования, в которых ширина спектра максимальна и с учетом закона ослабления принимаемой мощности от расстояния до приемопередатчика. Технический результат заключается в повышении чувствительности измерительной системы. 1 ил.

Изобретение относится к областям радионавигации и радиолокации и может быть использовано для создания приемника многопозиционной неизлучающей радиолокационной системы, использующей в качестве сигнала подсвета воздушных целей навигационные сигналы космической системы навигации. Достигаемым техническим результатом является повышение вероятности правильного обнаружения навигационного сигнала, рассеянного воздушной целью. Сущность изобретения заключается в том, что при приеме слабого рассеянного навигационного сигнала осуществляется компенсация мощного навигационного сигнала прямого распространения, играющего в этом случае роль структурно-детерминированной помехи. Для этого при приеме входной реализации в виде смеси мощного прямого навигационного сигнала, слабого навигационного сигнала, рассеянного воздушной целью, и собственного шума приемника осуществляется сначала стандартная процедура обнаружения мощного прямого сигнала и определение его точных параметров, при этом входная реализация записывается в память. Далее формируется точная копия прямого сигнала и вычитается из записанной входной реализации. Полученный результат содержит только собственные шумы приемника и слабый рассеянный сигнал, обнаружение которого осуществляется традиционным способом. Исключение влияния основного лепестка корреляционной функции не полностью скомпенсированного навигационного сигнала прямого распространения осуществляется путем ограничения области возможных значений задержки при поиске слабого рассеянного сигнала, поскольку, исходя из геометрии распространения прямого и рассеянного сигналов, задержка рассеянного сигнала будет всегда больше задержки прямого сигнала. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к способам обработки сигналов в радиолокационных станциях. Достигаемый технический результат - однозначное измерение дальности до метеорологического объекта (МО). Способ заключается в излучении первой последовательности импульсов с частотой повторения Fи1, в которой период повторения Tи1 в несколько раз меньше базового периода Т0, выбираемого из условия однозначного измерения расстояний в пределах всего возможного диапазона дальностей до наблюдаемых МО, излучении в последующий интервал Т0 второй последовательности импульсов с частотой повторения Fи2, причем Fи1=z1F0 и Fи2=z2F0, где F0=1/Т0; величины z1 и z2 некратные друг другу и не имеют общего делителя, определении совокупности наблюдаемых задержек tдн1i, где ; I - общее количество наблюдаемых задержек отраженных от МО импульсов относительно каждого k-го, ; K - количество излученных импульсов в первой пачке, излученного импульса в их первой пачке, вычислении величины средней наблюдаемой задержки t1 ср отраженных импульсов от МО относительно каждого излученного k-го импульса в их первой пачке, определении совокупности наблюдаемых задержек tдн2j, где ; J - общее количество наблюдаемых задержек отраженных от МО импульсов относительно каждого p-го, ; P - количество излученных импульсов во второй пачке, излученного импульса в их второй пачке, вычислении величины средней наблюдаемой задержки отраженных импульсов от МО t2 ср относительно каждого излученного p-го импульса в их второй пачке, сравнении временных задержек tдц1=mTи1+t1 cp и tдц2=nТи2+t2 ср, где m и n - количество целых периодов Ти1 и Ти2, попадающих в пределы интервала истинной задержки tдц, варьировании численных значений m и n до тех пор, пока не будет выполнено условие tдц1=tдц2 с фиксацией, при которых будет выполнено данное условие, и вычислении дальности до МО по формуле Дц=c(mфТи1+t1 ср)/2 или Дц=с(nфТи2+t2 ср)/2, где c - скорость света. 2 ил.
Наверх