Способ измерения параметров морского волнения Советский патент 1989 года по МПК G01C13/00 

(21)4271517/24-10

(22)29.06.87

(46) 23.04.89. Бкш. № 15

(71)Институт океанологии им. П.П. Ширшова

(72)А.В. Белинский, Б.Ф. Кельбалиха- нов и В.Ю. Маслов

(53)681.121.89 (088.8)

(56)Захаров В.М., Костко O.K. Метеорологическая лазерная локация. - Л. : Гидрометеоиздат, 1977, с. 156-163.

Быстрое В.П., Володин В.В., Ломоносов A.M. и др. Тезисы докладов . XII Всесоюзной конференции по когерентной и нелинейной оптике. Ч. 2 - М.: МГУ, 1985, с. 566 и 567.

(54)СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЮРСКОГО ВОЛНЕНИЯ

(57)Изобретение относится к океанографическим исследованиям и может

быть использовано для измерения в реальном масштабе времени параметров морского волнения например с борта самолета. Устройство позволяет повысить информативность измерений. Измеритель содержит приемопередающее устройство 1, дополнительно введены приемное устройство 2 и устройство 3 измерения временной задержки. Формирование зондирующего излучения, направленного вертикально на морскую поверхность, регистрация его в моменты зеркального отражения от поверхности в приемопередающем устройстве 1 и приемном устройстве 2, измерение времени между этими моментами позволяет вычислить текущую локальную кривизну морской поверхности и ее знак и тем самым повысить информативность измерений параметров морского волнения. 1 ил.

с 5S

(Л

Изобретение относится к океанографическим исследованиям и может быть использовано для измерения в реальном масштабе времени параметров морского волнения, например с борта самолета. Устройство позволяет повысить информативность измерений.Измеритель содержит приемопередающее устройство 1, дополнительно введены приемное устройство 2 и устройство измерения временной задержки 3. Формирование зондирующего излучения, направленного вертикально на морскую поверхность, регистрация его в моменты зеркального отражения от поверхности в приемопередающем устройстве 1 и приемном устройстве 2, измерение времени между этими моментами позволяет вычислить текущую локальную кривизну морской поверхности и ее знак и тем самым повысить информативность измерений параметров морского волнения.

FR

Јь

4ь U ОЭ 1

11

Изобретение относится к океанографическим исследованиям и может быть использовано, например, для измерения в реальном масщтабе времени параметров морского волнения с борта самолета.

Цель изобретения - повышение информативности измерений.

На чертеже приведена схема аппаратурной реализации предлагаемого способа.

Схема содержит приемопередающее устройство 1, приемное устройство 2 и устройство 3 измерения временно задержки.

Измеритель, реализующий предлагаемый способ, расположен, например на борту самолета, летящего по известной трассе над морской поверхностью с горизонтальной скоростью V. Приемопередающее устройство 1 (оптические оси приемной и передающе систем совмещены) формирует узкий вертикальный пучок непрерывного излучения, гармонически промодулиро- ванного по интенсивности и сфокусированного на морской поверхности. т Гармоническая амплитудная модуляция не только повышает помехозащищенность, но и по измеренной разности фаз принимаемого и излучаемого потоков в моменты регистрации зеркально отражающих площадок позволяет определить высоты волн по расстоянию Н от системы 1 до бликующей точки поверхности. В приемной части устройства 1 регистрируются импульсы бликов, измеряется их интенсивность, расстояние до поверхности, как указано фазовым методом, количество импульсов на заданном отрезке трассы полета и моменты времени их регистрации.

. Среднее количество зарегистрированных бликов на единицу длины траетории в зависимости от направления полета позволяет определить наиболе вероятный пространственный период зеркальных точек волн.

При полете на высоте более 10 м амплитуда А принимаемых импульсов бликов несет информацию о модуле усредненной полной кривизны волн S2 p-p, , где р - мгновенная главная кривизна поверхности в центре зондирующего пучка в направлении полета, ар,- кривизна во взаимно перпендикулярном направлении. При гауссовом профиле зондирующего пучка

1TD2

hz/o2

о 16 1 Si) Н2

0

гдеЈп

0,02 - коэффициент отражения поверхности при нормальном падении пучка; . интенсивность зондирующего излучения в центре пучка на морской поверхности; диаметр входного зрачка приемной системы; высота полета над точкой зондирования;

прицельное расстояние от траектории движения центра пучка до зеркальной точки; радиус зондирующего пучка на поверхности.

Таким образом, измерение амплитуды с последующим ее усреднением позволяет извлечь информацию о средне- 5 квадратичной полной кривизне. Кроме этого, производится регистрация бликов приемной системой 2 и измерение

I. D Н h а времени &t

ЬГ

t, где t, и

ч

моменты времени приема одинаковых импульсов соответственно в первой и во второй по направлению движения точках платформы. Если освещенная область поверхности в момент приема блика имеет положительную кривизну (вогнутая), то импульс сначала придет в приемопередающую систему 1, а затем - в приемную систему 2 (&t положительное) , но если кривизна отрицательная, то наоборот.

Расстояние по горизонтали между двумя соседними точками поверхности, нормали которых составляют между собой угол Ы./2, равно (ci/2), причем oi. равен углу между двумя точками наблюдения на платформе с вершиной в точке зеркального отражения поверхности. Тогда л определяется из выражения

50

п sin(ci/2)/ut-V I

Угол ot определяется жесткой геометрией системы (расстоянием L между системами 1 и 2, направлением оси зондирующего пучка) и измеряемой высотой Н. При вертикальном направлении зондирующего пучка,

к отрезку L, o(. arctg -.

п

нормальном

31474467

Для исключения возможности регистрации задержки между импульсами, пришедшими в силу случайного совпадения из разных областей поверхности (например, при попадании двух зеркальных точек в освещенное пятно), необходимо предельно уменьшать размер о а также прописывать форму принимаемых системами 2 и 1 импульсов и направлять их в коррелятор, расположенный в устройстве 3, которое измеряет задержку только между одинаковыми (т.е. пришедшими из одной зеркальной точки) импульсами.

Формула изобретения

Способ измерения параметров морского волнения, включающий формирова- ние на движущейся по известной трас- се с горизонтальной скоростью V платформе импульсного зондирующего из- лучения, направленного вертикально на морскую поверхность, фокусировани его на поверхности, прием зеркально отраженных импульсов, измерение их

числа, амплитуд с одновременным измерением расстояний до морской поверхности и обработку результатов, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности, прием импульсов производят не менее, чем в двух разнесенных вдоль направления движения точках платформы, при приеме зеркально отраженных импуль- оов одновременно измеряют время Д t между появлением в двух точках одинаковых импульсов, а при обработке результатов определяют текущую локальную кривизну р морской поверхности из выражения

. arctgL/HL sin(-fi---)

расстояние между точками, в которых ведут прием импульсов;

расстояние до морской поверхности.