Метеорологическая радиолокационная станция Советский патент 1987 года по МПК G01S13/95 

Изобретение относится к радиолокации и может использоваться в метео рологии для автоматизации сбора, обработки и представления информации а количестве выпавших .осадков, прогноза погоды и так далее. Известна метеорологическая радиолокационная станция, содержащая синхронизатор, передатчик, генератор калибровочных импульсов, матрицу напряжений временной автоматической ре гулировки усиления, последовательно соединенные антенну, коммутатор, ло- га рифмический приемйик, аналого-цифровой преобразователь и блок усреднения сигнала по нескольким элементам разрешения по дальности и азимут и последовательно соединенные сумматор, пороговый блок и регистратор, причем выход передатчика соединен с вторым входом коммутатора, второй вы ход которого соединен через генератор калибровочных радиоимпульсов со своим третьимвходом, выход матрицы напряжений временной автоматической регулировки усиления соединен с первым входом сумматора, первый выход синхронизатора соединен с управляющими входами передатчика логарифмического приемника, коммутатора и генератора калибровочных радиоимпульсов, а второй выход синхронизатора соединен с управляющими входами аналого-цифрового преобразователя, блока усреднения сигнала по нескольким элементам разрешения по дальности и азимуту, сумматора, матрицы напряжений временной автоматической регулировки усиления и, регистратора, . Однако известная метеорологическа радиолокационная станция имеет невысокую точность определения отражающей поверхности метеобъектов. Это объясняется тем, что калибровка мете радиолокатора осуществляется не непрерывно во времени. В интервалах ме ду проведением калибровки возможны изменения параметров радиолокационно аппаратуры и, следовательно, уменьша ется надежность информации о величине радиолокационной отражаемости метеообъектов. Кроме того, при проведе нии калибровки нарушается непрерывность наблюдений за метеообъектами. Цель изобретения - повышение точности определения эффективной отража щей поверхности метеообъектов. Для этого в метеорологическую радиолокационную станцию, содержащую cинxpoн iзaтop, передатчик, генератор калибровочных радиоимпульсов, матрицу напряжений временной автоматической регулировки усиления, последовательно соединенные антенну, коммута- тор, логарифмический приемник, аналого-цифровой преобразователь и блок усреднения сигнала по нескольким элементам разрешения по дальности и азимуту и последовательно соединенные сумматор, пороговый блок и регистратор, причем выход передатчика соединен с вторым входом коммутатора, второй выход которого соединен через генератор калибровочных радиоимпульсов со своим третьим входом, выход матрицы напряжений временной автоматической регулировки усиления соединен с первым ВХОДОМ сумматора, первый выход Синхронизатора соединен с управляющими входами передатчика, логарифмического приемника, коммутатора и генератора калибровочных радиоимпульсов, а второй выход синхронизатора соединен с управляющими входами аналого-цифрового преобразователя, блока усреднения сигнала по нескольким элементам разрешения по дальности и азимуту, сумматора, матрицы напряжений временной автоматической регулировки усиления и регистратора, введены блок памяти амплитуды калибровочных импульсов и блок вычитания, причем выход блока усреднения сигнала по нескольким элементам разрешения по дальности и азимуту соединен с первым входом блока вычитания и через блок памяти амплитуды калибровочных импульсов с вторым входом блока вычитания, выход которого соединен с вторым входом сумматора, а второй выход синхронизатора соединен с управляющими входами блока памяти амплитуды калибровочных импульсов и блока вычитания. На фиг, 1 представлена структурная электрическая схема предложенной станцииi на фиг, 2 - вариант реализации генератора калибровочных радиоимпульсов} на фиг, 3 - вариант реализации блока усреднения сигнала по нескольким элементам разрешения по дальности и азимутуj на фиг. 4 структурная схема синхронизатора.. Станция (фиг, 1) содержит антенну. 1, коммутатор 2, передатчик 3, гене.ратор 4 калибровочных радиоимпульсов логарифмический приемник 5, анапого.цифровой преобразователь (АЦП) 6, блок 7 усреднения сигнала по несколь ким элементам разрешения по дальности и азимуту, блок 8 памяти амплитуды калибровочных импульсов, блок 9 вычитания, сумматор 10, матрица 11 напряжений временной автоматической регулировки усиления (ВАРУ), пороговый блок 12, регистратор 13 и синхро низатор 14, Генератор калибровочных радиоимпульсов (фиг. 2) содержит генератор 15импульсов, управляемый аттенюатор 16и блок 17 сравнения. Блок усреднения сигнала по несколь ким элементам разрешения по дальнос ти и азимуту (фиг, 3) содержит буфер ный регистр 18, сумматотр 19, буферны регистр 20, блок 21 деления, ключ 2 сумматор 23, буферный регистр 24, оперативный запоминающий блок 25, блок 26 деления и счетчики 27 и 28. Синхронизатор (фиг. 4) содержит генератор 29 опорных импульсов, сче чик 30, дешифратор 31 и формировател импульсов 32, Система работает следующим образом, Генератор 4 калибровочных радиоимпульсов формирует калибровочные импульсы с мощностью РК,которая соответствует гипотетической отражаемос Z на расстоянии iv ти Z . на расстоянии R, c-z,-|р о - где С - постоянная радиолокатора, определяемая его техническими характеристикамиj С - длительность зондирующих им пульсов j О - минимальная длительность о зондирующих импульсов мете радиолокатора. Тогда на выходе аналого-цифрового преобразователя б сигнал, соответствующий калибровочному импульсу, име вид Аналогично известной системе осуществляется излучение зондирующих импульсов, прием и усиление отра1женны сигналов с помощью антенны 1, коммутатора 2, передатчика 3, логарифмического приемника 5. Аналого-цифровым преобразователем 6 выполняется преобразование аналоговых напряжений отраженного и калибровочного сигналов в двоичный код. После усреднения по дальности и азимуту калибровочные импульсы записываются в блок 8 памяти амплитуды калибровочных импульсов, а отраженные сигналы поступают на блок 9 вычитания, на второй вход которого поступает калибровочный сигнал с выхода блока 8 памяти амплитуды калибровочных импульсов, Выходной сигнал блока 9 вычитания можно представить в виде N-N,lgZ-21gR-lgZ,+21gR -lg-|- (3) Отсюда напряжение, соответствующее радиолокационной отражаемости метеообъектов, имеет вид KfR), IgZ N где К (R) lgZ +2LgR-21gR ,+lg-, Выходной сигнал блока 9 вычитания поступает на сумматор 10, на второй вход которого поступает корректирующий сигнал Кд(Р) с матрицы 11 ВАРУ, вследствие чего устраняется зависимость отраженных сигналов от расстояния до метеообъекта R, длительность зондирукнцего импульса f и учитываются параметры калибровочного сигнала R и Z |. -Таким образом, выходной сигнал сумматора 10 описывается выражением (4) и соответствует отражаемости метеообъектов. Напряжение с выхода сумматора 10 через пороговый блок 12 поступает на регистратор 13 и отображается в виде яркостного сигнала. Синхронизатор 14, , как и в прототипе, определяет ритм работы радиолокатора, в частности, длительность и период следования зондирующих импульсов, дискретность преобразования аналоговой информации в цифровую, темп обработки цифровой информации и прочее , Генератор калибровочных импульсов работает следующим образом, Генератор 15 импульсов вырабатьшает радиоимпульсы, которые через управляемый аттенюатор 16 поступают на первый вход блока 17 сравнения, на второй вход которого поступает часть мощности зондирующих импульсов, с выхода блока.17 сравнения разностньш сигнал управляет коэффициентом передачи управляемого аттенюатора 16, вследствие 4efo выходной сигнал аттенюатора постоянно поддерживается на уровне, -составляющем определенную часть мощности зондирующих, импульсов передатчика. Калибровочные радиоимпульсы с выхода аттенюатора 16 поступают через коммутатор 2 на логарифмический приемник 5. Блок усреднения сигна;ла по нес-кольким элементам разрешения по дальности и азимуту (фиг. 3) работает следующим образом. Входной сигнал поступает через буферный регистр 18 на накапливающий сумматор, состоящий из сумматора 19 и буферного регистра 20. Результат суммирования накапливается в буферном регистре 20 и затем поступает на блок 21 деления. Количество суммируемых выборок по дальности определяется счетчиком-27. Сигнал с-выхода блока 21 поступает через ключ 22 на накапливающий сумматор ус реднения по азимуту, состоящий из -ум матора 23, буферного регистра 24 vi оперативного запоминающего блока 23. 105 Ключ 22, управляемый счетчиком 28, определяет количество накапливаемых импульсов. Результат суммирования накапливается в буферном регистре 24 и поступает на блок 26 деления, с выхода которого снимается усредненный по дальности и азимуту сигнал. На счетчики 27 и 28 поступают тактовые импзшьсы с синхронизатора 14, который работает следующим образом. Генератор 29 опорных импульсов последовательно изменяет состояния счетчика 30 с периодом повторения цикла изменения состояний Тп. Заданную селекцию состояний, время появления которых соответствует длительности и временному положению синхроцизируюЕЧих импульсов, осуществляет дешифратор 31. Сформированные по длительности в формирователе 32 синхроимпульсы поступают потребителям. Таким образом в предлагаемой сис теме калибровка осуществляется непрерывно в процессе работы станции и не нарушает процесса наблюдений, что повышает точность и оперативность определения радиолокационной отражаемости метеообьектов.

МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКАЯ РАдаОЛО- . КАЦИОННАЯ СТАНЦИЯ, содержащая син- . хронизатор, передатчик, генератор калибровочных радиоимпульсов, матрицу напряжений временной автоматической регулировки усиления, последовательно соединенные антенну, коммутатор, логарифмический приемник, ана-лого цифровой преобразователь и блок усреднения сигнала по нескольким элементам разрешения по дальности и азимуту, последовательно соединенные сумматорJ пороговый блок и регистратор, причем выход передатчика соеди- , нен с вторым входом коммутатора, второй выход которого соединен через генератор калибровочных радиоимпульсов со своим третьим входом, выход матрицы напряжений временной автоматической регулировки усиления соединен с первым входом сумматора, первый выход синхронизатора соединен с управлякнцими входами передатчика логарифмического приемника, коммутатора и генератора калибровочных радиоимпульсов, а второй выход синхронизатора соединен с управляющими входами аналого-цифрового преобразователя, блока усреднения сигнала по нескольким элементам разрешения по дальности и.азимуту, сумматора, матрицы напряжений временной автоматической регулировки усиления и регистратора, о т.личающаяся тем, что, с целью повышения точности определения эффективной отражающей поверхности (Л метеообъектов, введены блок памяти амплитуды калибровочных импульсов и блок вычитания, причем выход блока усреднения сигнала по нескольким элементам разрешения по дальности и азимуту соединен с первым входом блока вычитания и через блок памяти амплиСП туды калибровочных импульсов с вто00 . рым входом блока вычитания, выход которого - соединен с вторым входом сум- , j: матора, а второй выход синхронизатора соединен с управляющими входами блока памяти амплитуды калибровочных импульсов и блока вычитания.

jf/rt« ,а

L 1

Ja.

и номмутатору

Фм.г