Способ радиометрического определения температуры воды и скорости ветра над водной поверхностью и система для его реализации

 

Изобретение относится к радиолокации , а именно к радиометеорологии, и может быть использовано для дистанционного определения скорости ветра, состояния и температуры водной поверхности. Цель изобретения состоит в повышении точности определения скорости ветра и температуры воды. Способ радиометрического определеп ния температуры воды и скорости ветра над водной поверхностью включает прием собственного радиотеплового излучения исследуемого участка акватории под двумя углами ©1 и ©2 к надиру, формирование сигналов, пропорциональных радиояркостным температурам излучения, принятого под соответствующими углами, формирования набора опорных сигналов, соответствующих фиксированным значениям температуры воды гв и скорости ветра V, выделение сигналов, наиболее близких к измеренным , и присвоение соответствующих им значений te и V оценкам температуры воды и скорости ветра. Система, реализующая данный способ, содержит первый 1 и второй 2 радиометрические каналы зондирования , блок сопоставления 3, решающий блок 4 и регистрирующий блок 5. Радиометрический канал зондирования включает антенну 6, радиометрический приемник 7 и блок компенсации и нормировки 8. Блок сопоставления содержит первый 9 и второй 10 блоки формирования опорных сигналов К первых 11 и К вторых 12 блоков вычитания, 2 К блоков возведения в квадрат 13 и К сумматоров 14. 2 с. и 3 з. п. ф-лы, 1 ил. 1 о о со о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю G 01 S 13/95

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4752625/09 (22) 23.10;89 (46) 15.03.92, Бюл, гЬ 10 (71) Институт радиофизики и электроники

АН АрмССР (72) А. К. Аракелян (53) 621,396.96 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР;

М 335613, кл. G 01 S 13/95, 1970.

Armand N. А., bhutko А, М, Microwave

radiometry applications for determinations

the characteristics of water regime ln soils and

grounds / Report at ХХИ Cospar meeting, india, Bangalore, 29 Мау — 9 June, Moscow, 1979, P. 15, (54) СПОСОБ РАДИОМЕТРИЧЕСКОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОДЫ И

CK0P0CTN BETPA НАД ВОДНОЙ llOBEPXH0CTЬ О И СИСТЕМА ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ (57) Изобретение относится к радиолокации, а именно к радиометеорологии, и может быть использовано для дистанционного определения скорости ветра, состояния и температуры водной поверхности, Цель изобретения состоит в повышении точности определения скорости ветра и температуры воды. Способ радиометрического определе. М.«, 1720036 А1 ния температуры воды и скорости ветра над водной поверхностью включает прием собственного радиотеплового излучения исследуемого участка акватории под двумя углами О и Cb к надиру, формирование сигналов, пропорциональных радиояркостным температурам излучения, принятого под соответствующими углами, формирования набора опорных сигналов, соответствующих фиксированным значениям температуры воды ta и скорости ветра V, выделение сигналов, наиболее близких к измеренным, и присвоение соответствующих им значений te u V оценКам температуры воды и скорости ветра. Система, реализующая данный способ, содержит первый и второй 2 радиометрические каналы зондирования, блок сопоставления 3. решающий блок 4 и регистрирующий блок 5, Радиометрический канал зондирования включает антенну 6, радиометрический приемник 7 и блок компенсации и нормировки 8. Блок сопоставления содержит первый 9 и второй 10 блоки формирования опорных сигналов К первых 11 и К вторых 12 блоков вычитания, 2 К блоков возведения в квадрат 13 и К сумматоров 14. 2 с. и 3 з. и. ф-лы, 1 ил.

1720036

Изобретение относится к радиолокации, а именно к радиометеорологии, и может быть использовано для дистанционного определения скорости ветра, состояния и температуры водной поверхности.

Цель изобретения — повышение точности определения скорости ветра и температуры воды.

На чертеже представлена структурная электрическая схема системы, реализующей способ радиометрического определения температуры воды и скорости ветра над водной поверхностью.

Система содержит первый 1 и второй 2 радиометрические каналы зондирования, блок 3 сопоставления, решающий блок 4 и регистрирующий блок 5.

Радиометрический канал зондирования содержит антенну 6, радиометрический приемник 7 и блок компенсации и нормировки 8.

Блок сопоставления содержит первый 9 и второй 10 блоки формирования опорных сигналов, К первых 11 и К вторых 12 блоков вычитания, 2К блоков возведения в квадрат t3 и К сумматоров 14.

Существо способа радиометрического определения температуры воды и скорости ветра над водной поверхностью раскрывается описанием работы системы для его реализации.

Собственное тепловое излучение исследуемого участка водной поверхности принимается первым 1 и вторым 2 радиометрическими каналами под углами соответственно И и Oz к надиру.

Угловая селекция осуществляется посредством антенны 6, Принятое излучение преобразуется в радиометрических приемниках 7 в напряжение, пропорциональное его шумовой мощности, Это напряжение поступает на вход блока компенсации и нормировки 8; на выходе которого формируется сигнал T>(9), !=1,2, однозначно связанный с шумовой температурой собственного радиотеплового излучения водной поверхно сти.

Далее в блоке сопоставления 3 сигналы

Тя(О) сравниваются с набором значений

Ul,n.m.. ñ0îTâeòñòâóþùèx определенной опорной сетке значений температуры воды

{tbm} и скоРости ветРа {Чп}. Эти опоРные значения определяются экспериментально или путем расчетов, В результате сравнения формируются К сигналов рассогласования межДУ РезУльтатом измеРений (Тя (Ol), Тя(О2)) и каждым затабулированным значением.

Значение К определяется соотношением:

К=M й, где M u N количество элементов в наборе значений соответственно температуры воды ts и скорости ветра V сеток {tom} и {Vn}.

Значения Uf,n,m и U2;n,m генерируются соответственно первым 9 и вторым 10 блоками формирования опорных сигналов. В первых блоках 11 вычитания формируется

РЗЗНОЕТЬ Тя(Ol) 01,n,m=Rt,n,m, а ВО ВТОРЫХ блоках вычитания 12 — разность Т (Cb)—

02,n,m=é2,b,m. ЭТИ разНОСТИ ВОЗВОДЯТСЯ В квадрат в соответствующих блоках возведения в квадрат 13 и попарно суммируются в сумматорах 14,.на Выходах которых формируются сигналы

lan,m=8 1,п,m+R 2п,mp.=.1...„N; m=1,...,M.

2 2

Полученные сигналы поступают на соответствующие К входов решающего блока 4, который находит такие значения п=п0 и

m=-mo, которые соответствуют минимальному значению Ìn,п,. В качестве совместной оценки температуры воды tb u скорости ветра V принимаются значения

tamo и Vno,ñÎÎTÂÂTñTÂeíío. Эти значения далее фиксируются регистрирующим устройством 5.

Формула изобретения .

1. Способ радиометрического определения температуры воды и скорости ветра над водной поверхностью, в котором на вертикальной или горизонтальной поляриза-. ции принимают первый собственный радиотепловой сигнал исследуемого участка водной поверхности в направлении против направления ветра под углом Ch к водной поверхности, формируют первый вспомогательный сигнал Т (Ol), пропорциональный мощности принятого первого собственного радиотеплового сигнала, интегрируют его и нормируют путем умножения на соответствующий весовой коэффициент, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения скорости ветра и температуры воды, одновременно с приемом первого собственного радиотеплового сигнала принимают второй собственный радиотепловой сигнал водной поверхности под углом Cb к плоскости исследуемого участка водной поверхности на той же частоте и на той же поляризации против направления ветра, формируют второй Вспомогательный сигнал Т (C4), пропорциональный мощности принятого второго собственного радиотеплового сигнала, интегрируют зго и нормируют путем умножения на соответствующий весовой коэффициент, формируют разностные сигна1720036

Составитель С. Кочеров

Редактор M. Недолуженко Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор С. Черни

Заказ 771 Тираж Подписное

ВНИИПИ Г жударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 л ы Siр,щ, определяемые соотношением

St,n,m-Т (О)-Ui,n,m, при )-1,2, п-1,...,N, в=1„...М, где Ul,>, представляют собой предварительно определенные значения радиояркостной температуры собственного радиотеплового сигнала, принятого под I-м углом Q, при и-м значении скорости ветра и m-м значении температуры воды, формируют суммарные сигналы $л,mz, связанные с разностными сигналами соотношением

Sn,m=S1,n,m+S 2,n,m, из которых выделяют

2 сигнал с наименьшим значением, а по соответствующим ему значениям и и m оценивают температуру воды и скорость ветра над водной поверхностью, при этом б4 выбирают в интервале углов 0-30 от надира, à Cb в интервале 60 — 85" от надира или Q u Cb выбираются в интервале 60 — 85 от надира при условии, что Cb-Q. 10 .

2. Способ по и, 1. отличающийся тем, что прием радиотепловых сигналов под углами И и Cb проводится на ортогональных поляризациях.

3. Система радиометрического определения температуры воды и скорости ветра над водной поверхностью, содержащая первый радиометрический канал зондирования, включающий последовательно соединенные антенну, радиометрический приемник и блок компенсации и нормировки, а также регистрирующий блок, причем антенна первого радиометрического канала зондирования ориентирована под углом Bl к надиру на.исследуемый участок водной поверхности, отличающаяся тем, что введены последовательно соединенные второй радиометрический канал зондирования и блок сопоставления, причем плоскости поляризации принимаемого излучения первого и второго радиометрических каналов зондирования совпадают, а также реша5

40 ющий блок, K входов которого при К-М N, где M и Й вЂ” целые числа. подключены к соответствующим выходам блока сопоставления, а выход соединен с входом регистрирующего блока, причем второй вход блока сопоставления подключен к выходу первого радиометрического канала зондирования, а антенна второго радиометрического канала зондирования ориентирована под углом

Cb к надиру на тот же исследуемый участок водной поверхности.

4. Система по и. 3, отличающаяся тем, что блок сопоставления содержит два блока формирования опорных сигналов и К каналов обработки, каждый иэ которых содержит последовательно соединенные первый блок вычитания, первый блок возведения в квадрат и сумматор, последовательно соединенные второй блок вычитания и второй блок возведения в квадрат, причем выход второго блока возведения в квадрат соединен с вторым входом сумматора, при этом первые входы первых блоков вычитания всех К каналов объединены вместе и являются вторым входом блока сопоставления, первые входы вторых блоков вычитания всех К каналов объединены вместе и являются первым входом блока сопоставления, выходами которого являются выходы сумматоров соответствующих каналов, причем l-e выходы первого и второго блоков формирования опорных сигналов при i=1,...,К подключены к вторым входам

cooTB8TcTBBHHG перього и второго блоков вычитания 1-го канала обработки.

5, Система по п.3, отл и ч а ю ща я с я тем, что плоскости поляризации принимаемого излучения первого и второго радиометрических каналов зондирования взаимно перпендикулярны и одна из них перпендикулярна поверхности воды.