Способ дистанционного определения характеристик морской поверхности

Изобретение относится к области океанологических измерений и преимущественно может быть использовано для контроля состояния поверхности океана. Достигаемый технический результат - повышение точности определения асимметрии распределения возвышений морской поверхности. Указанный результат достигается за счет того, что формируют короткие радиоимпульсы постоянной длительности и зондируют ими морскую поверхность в надир, регистрируют отраженные радиоимпульсы и получают осредненную форму отраженного радиоимпульса, при этом в промежутках между регистрацией отраженных радиоимпульсов определяют собственный аппаратурный шум, затем определяют уточненную форму отраженного радиоимпульса, для чего из регистрируемого сигнала вычитают шум. По уточненной осредненной форме отраженного радиоимпульса рассчитывают асимметрию распределения возвышений морской поверхности.

 

Изобретение относится к области океанологических измерений и преимущественно может быть использовано для контроля состояния поверхности океана.

В настоящее время основной поток информации о процессах, протекающих в толще Мирового океана и на его поверхности, поступает с приборов для дистанционного зондирования, установленных на космических аппаратах (КА). В том числе поступает информация о рельефе морской поверхности вдоль трассы КА, по которому рассчитывается поле течений [1]. На точность определения рельефа морской поверхности влияют изменения распределения возвышений морской поверхности, создаваемые ветровыми волнами и зыбью, в первую очередь изменения его асимметрии [2]. Изменения асимметрии также ограничивают предельную точность альтиметрического определения скорости приводного ветра [3].

Физической основой предложенного способа дистанционного определения характеристик морской поверхности является следующее. Отраженный радиоимпульс V(t) можно описать сверткой двух функций [4]

V(t)=f1*f2,

где t - время;

функция f1 определяется характеристиками альтиметра;

функция f2 определяется характеристиками морской поверхности;

* - символ, обозначающий свертку.

Зависимость формы отраженного радиосигнала от функции f2 создает принципиальную возможность определения статистических характеристик взволнованной морской поверхности по данным измерений радиолокатором, установленным на космическом аппарате.

Известен способ [5] определения значимой высоты морских волн с помощью радиолокационного альтиметра, установленного на борту космического аппарата, согласно которому осуществляют зондирование поверхности моря короткими импульсами длительностью порядка нескольких наносекунд. Сходными с признаками заявленного технического решения являются такие признаки аналога: формирование коротких радиоимпульсов постоянной длительности, облучение морской поверхности, регистрация отраженных радиоимпульсов и построение по ним осредненной формы отраженного радиоимпульса. Недостатком аналога является то обстоятельство, что в процессе измерений определяется только одна характеристика морских волн - значимая высота волн, что ограничивает область океанографического применения данного способа.

Наиболее близким к изобретению по совокупности признаков и поэтому выбранным в качестве прототипа является дистанционный способ [6] определения характеристик морской поверхности, позволяющий определять асимметрию распределения возвышений поверхности. Способ основан на использовании характеристик радиосигнала, получаемого при зондировании поверхности моря в надир с помощью радиолокатора, установленного на борту космического аппарата.

Такие признаки прототипа, как формирование коротких радиоимпульсов постоянной длительности, зондирование этими импульсами морской поверхности в надир, регистрирование отраженных радиоимпульсов и определение распределения возвышений морской поверхности по осредненной форме отраженного радиоимпульса, являются сходными с существенными признаками заявленного технического решения.

Недостатком прототипа является низкая точность определения характеристики распределения возвышений морской поверхности - асимметрии. Этот недостаток является следствием того, что асимметрия определяется по изменению наклонов переднего фронта отраженного радиоимпульса в пределах некоторых «ворот». Такой способ расчета исключает или существенно снижает вклад отражений от гребней наиболее высоких волн, что приводит к искажению оценок асимметрии распределения возвышений морской поверхности [4].

В основу изобретения поставлена задача создания способа дистанционного определения характеристик морской поверхности, в котором за счет того, что учитывается особенность формирования отраженного радиоимпульса, достигается технический результат - повышение точности определения асимметрии распределения возвышений морской поверхности. Это достигается путем исключения влияния собственных шумов аппаратуры и получения уточненной осредненной формы отраженного радиоимпульса, что позволяет рассчитывать распределение возвышений морской поверхности по всему отраженному радиоимпульсу, тем самым, учитывая отражения от гребней и впадин самых высоких волн, что повышает точность определения характеристик морской поверхности.

Поставленная задача решается тем, что в способе дистанционного определения характеристик морской поверхности, который заключается в том, что формируют короткие радиоимпульсы постоянной длительности, зондируют ими морскую поверхность в надир, регистрируют отраженные радиоимпульсы и по осредненной форме отраженного радиоимпульса определяют асимметрию распределения возвышений морской поверхности, новым является то, что в промежутках между регистрацией отраженных радиоимпульсов определяют собственный аппаратурный шум, вычитают этот шум из осредненной формы отраженного радиоимпульса и получают уточненную осредненную форму отраженного радиоимпульса, по которой рассчитывают асимметрию распределения возвышений морской поверхности - или решая интегральное уравнение V(t)=f1*f2, или путем численного моделирования, подбирая параметры распределения возвышений морской поверхности.

Для реализации предложенного способа могут быть использованы альтиметры, установленные на океанографических спутниках.

Способ осуществляют следующим образом.

С помощью радиолокатора, расположенного на космическом аппарате, формируют короткие радиоимпульсы постоянной длительности (порядка одной наносекунды), облучают морскую поверхность в надир и регистрируют отраженные радиоимпульсы. В интервалы времени между регистрацией импульсов определяют уровень собственных аппаратурных шумов. Далее определяется уточненная форма отраженного радиоимпульса, для чего из регистрируемого сигнала вычитают шум. Затем по уточненной средней форме отраженного радиоимпульса рассчитывается функция f2(t). Расчет проводится с помощью интегрального уравнения V(t)=fl*f2 или путем численной аппроксимации с помощью метода наименьших квадратов. В последнем случае решение представляется в виде Эджвортовой формы типа А рядов Грама-Шарлье [7, 8].

Использованные источники информации

1. Пустовойтенко В.В., Запевалов А.С. Оперативная океанография: Спутниковая альтиметрия - Современное состояние, перспективы и проблемы / Серия Современные проблемы океанологии. - Севастополь, «ЭКОСИ-Гидрофизика» - 2012. - Вып. 11. - 217 с.

2. Запевалов А.С. Влияние асимметрии и эксцесса распределения возвышений взволнованной морской поверхности на точность альтиметрических измерений ее уровня // Изв. РАН. Серия физика атмосферы и океана. - 2012. - том 48, №2. - С. 224-231.

3. Запевалов А.С., Показеев К.В., Пустовойтенко В.В. О предельной точности альтиметрического определения скорости приводного ветра // Исследования Земли из космоса. - 2006. - №3. - С. 49-54.

4. Запевалов А.С., Пустовойтенко В.В. К вопросу определения асимметрии распределения возвышений морской поверхности по данным альтиметрических измерений // Исследования Земли из космоса. - 2012. - №5. С. 12-21.

5. Walsh E.J., Uliana Е.А., Yaplee B.S. Ocean wave heights measured by a high resolution pulse-limited radar altimeter // Boundary-Layer Meteorology. - 1978. - Vol. 13. - P. 263-276.

6. Gomez-Enri J., Gommenginger С.Р., Srokosz M.A., Challenor P.G., Benveniste J. Measuring global ocean wave skewness by retracking RA-2 Envisat waveforms // J. of Atmospheric and Oceanic Technology. - 2007. - Vol. 24. - P. 1102-1116 - прототип.

7. Запевалов А.С., Большаков А.Н., Смолов В.Е. Моделирование плотности вероятностей возвышений морской поверхности с помощью рядов Грама-Шарлье // Океанология. - 2011. - Том 51, №. 3. - С. 432-439.

8. Запевалов А.С. Старшие кумулянты возвышений морской поверхности // Метеорология и гидрология. - 2011. - №9. - С 78-85.

Способ дистанционного определения характеристик морской поверхности, заключающийся в том, что формируют короткие радиоимпульсы постоянной длительности, зондируют ими морскую поверхность в надир, регистрируют отраженные радиоимпульсы и по осредненной форме отраженного радиоимпульса определяют асимметрию распределения возвышений морской поверхности, отличающийся тем, что в промежутках между регистрацией отраженных радиоимпульсов определяют собственный аппаратурный шум, вычитают шум из осредненной формы отраженного радиоимпульса и получают уточненную осредненную форму отраженного радиоимпульса, по которой рассчитывают асимметрию распределения возвышений морской поверхности.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к радиолокации, может быть использовано в радиолокационных станциях (РЛС) малой дальности дециметрового диапазона и предназначено для выделения движущихся на фоне пассивных помех целей.

Изобретение относится к цифровой обработке радиолокационных сигналов. Достигаемый технический результат - повышение эффективности обнаружения движущихся целей на фоне многокомпонентных пассивных помех, вызванных совокупностью отражений от местных предметов, облаков, гидрометеоров, дипольных помех.

Изобретение относится к радиолокации и может найти применение в радиолокационных станциях (РЛС), использующих высокую частоту следования зондирующих импульсов. Достигаемый технический результат - увеличение зоны подавления пассивных помех при работе РЛС с высокой частотой следования зондирующих импульсов.

Изобретения относятся к области радиолокации, и конкретно к способам и системам радиоэлектронной защиты активных радиолокационных станций (РЛС) от активных шумовых помех.

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано для определения дальности до постановщика импульсных помех (ПИП). Достигаемый технический результат - обеспечение измерения дальности до ПИП с помощью однопозиционной радиолокационной станции.

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано в радиолокационных станциях для уменьшения потерь отношения сигнал/шум и для стабилизации вероятности ложной тревоги.

Изобретения относятся к области радиолокации и могут использоваться в мобильных обзорных радиолокационных станциях (РЛС) для защиты от пассивных помех в процессе осмотра зоны обзора.

Изобретение относится к области радиолокации, в частности к защите мобильных обзорных радиолокационных станций (РЛС) с фазированной антенной решеткой (ФАР) от помех.

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано в радиолокационных станциях для защиты от синхронных ответных помех. Достигаемый технический результат изобретения - распознавание ложной траектории, формирующейся при сопровождении отметок от синхронной ответной помехи во всей зоне обзора радиолокационной станции.

Заявляемые изобретения относятся к области вооружений, в частности к защите подвижных наземных радиолокационных станций (РЛС) от противорадиолокационных ракет (ПРР) постановкой отвлекающих помеховых передатчиков.

Изобретение относится к радарным системам с защитой от активных импульсных непреднамеренных радиопомех (НРП) радиоэлектронных средств (РЭС), расположенных на одном объекте. Достигаемый технический результат - уменьшение потерь полезной информации в защищаемых от импульсных НРП приемных устройствах радиолокационных станций (РЛС), имеющих на данный момент максимальный приоритет. Указанный результат достигается за счет того, что в устройстве защиты от импульсных помех с измерителем средних мощностей НРП объекта, с обеспечением их изменений, а также с угловыми отклонениями ДН на передачу РЭС, создающих НРП и ДН на прием защищаемой РЛС, с передачей этой информации на автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора электромагнитной совместимости (ЭМС) объекта, управляющего режимами работы и техническими характеристиками РЭС объекта, обеспечивается наиболее благоприятной электромагнитной обстановки для рЛС, имеющей на данный момент максимальный приоритет. 6 ил.

Изобретение относится к устройствам ближней радиолокации и предназначено главным образом для обнаружения низколетящей сосредоточенной цели или плавательных средств на фоне сигналов, отраженных от распределенной морской поверхности и образованных облучением этой поверхности радиосигналом радиолокатора. Достигаемый технический результат - повышение чувствительности радиолокатора при измерении малых значений доплеровской частоты и определение ее знака. Указанный результат достигается за счет того, что двухволновый адаптивный радиолокатор содержит две приемопередающих антенны, два приемопередающих устройства, два передатчика, два дуплексера, два приемника, два усилителя доплеровских частот, шесть перемножителей, фильтр нижних частот, два переключателя, исполнительный каскад, генератор пилообразного напряжения, компаратор, накопитель, варикап, три узкополосных фильтра, фазовращатель на 90°. Перечисленные средства определенным образом соединены между собой. 1 ил.

Изобретение относится к вращающимся управляемым ракетам, снарядам и боевым элементам с пассивным инфракрасным самонаведением на воздушные, наземные и другие цели. Предлагается способ адаптивной спектральной селекции целей на основе спектроделения воспринимаемого головкой самонаведения оптического излучения на три канала, преобразования оптических сигналов каждого канала в электрические сигналы, двукратного дифференцирования электрических сигналов, адаптивного бинарного квантования сигналов, сравнения полученных бинарных сигналов на компараторах напряжений, с учетом весовых коэффициентов, и определения принадлежности импульсов цели, ложной оптической цели или пассивной фоновой помехе с последующим выделением сигналов от цели по критерию минимизации ложных тревог. Достигаемый технический результат изобретения - повышение уровня помехофонозащиты и эффективности селекции в сложной и изменяющейся помехофоноцелевой обстановке, в частности при использовании противником низкотемпературных и комбинированных ложных оптических целей. 4 ил.

Изобретение относится к области радиолокации и может использоваться в обзорных радиолокационных станциях для пеленгации постановщиков активных помех (ПАП). Достигаемый технический результат - уменьшение количества ложных пеленгов ПАП. Способ основан на известном методе подавления боковых лепестков (ПБЛ), использующем два приемных канала: основной приемный канал с узконаправленной диаграммой направленности антенны (ДНА) и дополнительный приемный канал с ДНА, перекрывающей боковые лепестки ДНА основного приемного канала, но меньшей уровня главного лепестка его ДНА, при этом определяют отношение уровня активных помех (УАП) на выходе основного приемного канала к УАП на выходе дополнительного приемного канала и полученное отношение УАП сравнивают с двумя пороговыми значениями, равными соответственно минимальной и максимальной величине отношения уровня ДНА основного приемного канала к уровню ДНА дополнительного приемного канала в пределах области пеленгации. Принимается решение о пеленгации ПАП, если полученное отношение УАП превышает первое пороговое значение и не превышает второе. 4 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах радиоконтроля. Достигаемый технический результат - повышение эффективности поиска источников излучения, сигналы которых имеют перекрывающиеся энергетические спектры и/или одновременно регистрируются пространственно-разнесенными приемными каналами комплекса радиоконтроля. Указанный результат достигается за счет того, что способ поиска источников излучений (ИИ) сложных сигналов включает когерентный прием сигналов ИИ пространственно-разнесенными приемными каналами, синхронное преобразование принятых сигналов в цифровую форму и дальнейшую их обработку в цифровом приемном устройстве с целью обнаружения сигналов ИИ, их частотно-временной локализации и идентификации, определения пеленгов ИИ, при этом до обработки принятого сигнала в цифровом приемном устройстве выполняют цифровое формирование M диаграмм направленностей (ДН) таким образом, что луч каждой i-й ДН ориентирован в направлении i-го ИИ, а в направлении оставшихся M-1 ИИ формируются "нули" ДН. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к устройству, обеспечивающему электромагнитную совместимость отечественного средства создания преднамеренных радиопомех с отечественной радиоэлектронной аппаратурой (РЭА) при их одновременной работе на совпадающих частотах без снижения эффективности радиоподавления РЭА противника. Достигаемый технический результат – повышение надежности частотного компенсатора. Указанный результат достигается тем, что взаимодействующие в процессе функционирования генератор копии помехового сигнала, аналого-цифровой преобразователь, фильтр сжатия, коррелятор, режекторный фильтр, восстанавливающий фильтр обеспечивают компенсацию помехового сигнала, при этом вход аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом усилителя промежуточной частоты (УПЧ) приемного устройства навигационной аппаратуры потребителей глобальных спутниковых систем (НАП ГНСС), а выход соединен с одним из входов коррелятора и с одним из входов фильтра сжатия, выход генератора копии помехового сигнала соединен с одним из входов коррелятора, выход коррелятора соединен с входом модуля задержки, выход модуля задержки соединен с другим входом фильтра сжатия и с другим входом восстанавливающего фильтра, выход фильтра сжатия соединен с режекторным фильтром, выход режекторного фильтра соединен с одним из входов восстанавливающего фильтра, выход восстанавливающего фильтра соединен с входом оборудования первичной обработки информации НАП ГНСС, в котором рассчитывается оптимальная оценка текущих значений суммарного сигнала всех навигационных космических аппаратов на фоне мешающего воздействия сигнала отечественного передатчика радиопомех посредством восстановления несущей сигнала и исключения ее из процесса обработки навигационной информации режекторным фильтром. 4 ил.

Изобретение предназначено для обеспечения электромагнитной совместимости отечественного средства создания преднамеренных радиопомех с отечественной радиоэлектронной аппаратурой (РЭА) при их одновременной работе на совпадающих частотах без снижения эффективности радиоподавления РЭА противника. Достигаемый технический результат – повышение надежности и стойкости компенсатора помех к климатическим и механическим воздействиям. Указанный результат достигается тем, что временной компенсатор для обеспечения электромагнитной совместимости отечественного передатчика радиопомехи навигационной аппаратуры потребителей глобальных навигационных спутниковых систем (НАП ГНСС) противника с отечественной НАП ГНСС при их одновременной работе на совпадающих частотах, размещенный между выходом усилителя промежуточной частоты приемного устройства и входом оборудования первичной обработки информации НАП ГНСС, состоит из аналогово-цифрового преобразователя, генератора копии кода помехового сигнала, формирователя, фильтра сжатия, стробирующего устройства, коррелятора, модуля задержки, вычитающего устройства, определенным образом соединенных между собой. 4 ил.

Изобретение относится к области радиолокации, в частности, к радиолокационным станциям, устанавливаемым на подвижных объектах. Достигаемый технический результат – возможность проведения анализа помеховой обстановки, повышение скрытности и надежности работы. Указанный результат достигается за счет того, что бортовая радиолокационная станция содержит фазированную антенную решетку с гидроприводом, передатчик, приемник, синхронизатор, компенсационную антенну, устройство предварительной обработки сигнала, преобразователь команд управления, пульт управления и индикаторное устройство, определенным образом выполненные и соединенные между собой. 5 ил.

Изобретение относится к области радиолокации, в частности к области защиты радиолокационных станций (РЛС) от пассивных помех ионосферного происхождения, и может быть использовано для обеспечения работы РЛС в условиях воздействия естественных пассивных помех ионосферного происхождения. Достигаемый ехнический результат - уменьшение бланкируемой области зоны обзора РЛС в условиях воздействия пассивных помех, обусловленных магнитно-ориентированными неоднородностями электронной концентрации ионосферы и уменьшение вследствие этого вероятности пропуска сигнала от цели. Сущность изобретения заключается следующем: в РЛС для сокращения области возможного воздействия пассивных помех, обусловленных магнитно-ориентированными неоднородностями электронной концентрации ионосферы, рассчитывается ракурсный угол ψ, по каждой завязанной цели в диапазоне высот возможного существования ионосферных неоднородностей и находящейся в области малых ракурсных углов до |ψ|=10°, осуществляется накопление сгруппированных по определенным правилам отметок, по окончании накопления производится оценка высотных характеристик сформированной группы отметок и оценка скорости изменения высоты геометрического центра группы отметок, решение о том, что обнаружено воздействие пассивной помехи, обусловленное ионосферными неоднородностями, принимается при одновременном выполнении следующих условий: для N>K отметок группы оценка ракурсного угла i-й отметки меньше, чем пороговая величина ракурсного угла, и высота i-й отметки лежит в пределах минимальной и максимальной высот области возникновения ионосферных неоднородностей, при этом величину К получают экспериментально, далее оценивается толщина полученного слоя группы отметок, которая должна быть меньше порогового значения, рассчитанного с учетом ошибки измерения высоты, и скорость изменения высоты геометрического центра группы отметок, скорость должна быть меньше скорости изменения высоты возможных целей в диапазоне высот воздействия пассивных помех, обусловленных магнитно-ориентированными неоднородностями электронной концентрации ионосферы, при выполнении условий сравнения рассчитываются границы области помехи по дальности, азимуту, высоте и пороговая величина по мощности отметок, отметки, попадающие в эту область, не обрабатываются (бланкируются). 4 ил.

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано для распознавания синхронной ответной помехи (СОП). Достигаемый технический результат - распознавание сигналов синхронной ответной помехи, формирующих ложные цели. Указанный результат достигается тем, что осмотр направлений под различными углами места осуществляют зондирующими сигналами с измененными параметрами, принимают решение об обнаружении ложных целей под всеми углами места на дальностях, на которых обнаружены сигналы с прежними параметрами и с измененными, принятыми в зоне, где прием отражений от целей маловероятен или невозможен. Указанный технический результат решается также тем, что зоной, где прием сигналов, отраженных от цели, маловероятен или невозможен, считают зоны, расположенные за пределами прямой видимости и за максимальной дальностью действия РЛС, в области теней (полутеней) и на высотах, недостижимых для реальных целей обнаруженного класса. Указанный технический результат решается также тем, что закон линейной частотной модуляции зондирующего сигнала изменяют на зеркальный, а также тем, что считают ложной целью сигналы, принятые во всем угломестном столбце на дальностях, на которых обнаружены сигналы с измененными параметрами и в пределах прямой видимости, если они коррелированы с сигналами, принятыми в зоне, где прием сигналов, отраженных от целей, маловероятен или невозможен, кроме того, сигналы считают коррелированными, если принятые с одного направления сигналы на разных дальностях имеют одинаковые уровни в режиме линейного приема сигналов и в режиме приема сигналов с ограничением или равны их автокорреляционные функции. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области океанологических измерений и преимущественно может быть использовано для контроля состояния поверхности океана. Достигаемый технический результат - повышение точности определения асимметрии распределения возвышений морской поверхности. Указанный результат достигается за счет того, что формируют короткие радиоимпульсы постоянной длительности и зондируют ими морскую поверхность в надир, регистрируют отраженные радиоимпульсы и получают осредненную форму отраженного радиоимпульса, при этом в промежутках между регистрацией отраженных радиоимпульсов определяют собственный аппаратурный шум, затем определяют уточненную форму отраженного радиоимпульса, для чего из регистрируемого сигнала вычитают шум. По уточненной осредненной форме отраженного радиоимпульса рассчитывают асимметрию распределения возвышений морской поверхности.

Наверх