Изобретение относится к радиолокации, в частности к способам использования микроволнового излучения для получения метеорологической информации, и может быть использовано в метеорологии и океанологии.
Целью изобретения является повышение точности определения скорости и расширение функциональных возможностей путем измерения направления ветра при слабом и умеренном ветре.
На фиг.1 приведен качественный вид зависимости разности радиояркостных температур собственного радиотеплового излучения от скорости ветра; на фиг.2 - схема взаимного расположения векторов поляризации принимаемого излучения и вектора скорости ветра.
Сущность предлагаемого способа заключается в следующем. Характеристики приповерхностного ветра определяются по измеренной поляризационной разности собственных радиотепловых излучений водной поверхности в миллиметровом или сантиметровом диапазоне длин волн. Под поляризационной разностью (АТЯ) понимается разность радиояркостных температур излучения двух взаимно ортогональных поляризаций при наблюдении в надир. Натурные наблюдения показывают, что АТЯ определяющим образом зависит от характеристик приповерхностного ветра, в то вое- мя, как влияние таких факторов, как температура воды, соленость, характеристики атмосферы относительно невелико.
В диапазоне скоростей ветра от 0 до 12 м/с достаточно хорошо удовлетворяется следующая эмпирическая зависимость:
АТЯ Fv2cos2a,
где v - скорость ветра;
а - угол между направлением ветра и вектором поляризации принимаемого излучения;
Г- калибровочный коэффициент, зависящий от длины волны.
Способ может быть реализован следующим образом,
Для измерения поляризационной анизотропии используется радиометр, непосредственно измеряющий величину поляризационной разности. Использование такого радиометра позволяет получить большую точность, чем при известном способе поляризационных измерений(измерение излучения каждой поляризации независимым радиометром), что связано с устранением таких возмущающих факторов, как временные и температурные дрейфы, неидентичность характеристик приборов, Для дистанционного измерения поляризационной анизотропии радиометр
устанавливается на самолете, антенна ориентируется в надир. Самолет совершает вираж (полет по замкнутому кругу) над выбранным участком водной поверхности с постоянным креном не более 15°. При нали0 чип ветрового волнения, и, следовательно, поляризационной анизотропии выходной сигнал радиометра представляет собой ко- синусоподобную функцию от курса самолета (точнее, от угла между направлением
5 ветра и направлением вектора поляризации принимаемого излучения), Если радиометр установлен так, что он измеряет разность радиояркостных температур излучений, вектор поляризации которых соответствен0 но параллелен продольной оси самолета и перпендикулярен ей, то сигнал радиометра достигает максимума при совпадении курса самолета с направлением ветра либо с противоположным ему.
5Скорость ветра в этом случае определяется по указанной ранее формуле при а О, при этом А Тл, очевидно, определяется как половина амплитуды косинусоподобной функции, К преимуществам описанного ва0 рианта относятся простота аппаратурной реализации и предельная простота алгоритма определения скорости и направления ветра.
Во втором варианте используются два одинаковых радиометра, ориентированных в надир и развернутых на некоторый, не кратный 90° угол один относительно другого; максимальная точность определения направления ветра достигается для угла 45°.
0 При этом для определения скорости и направления ветра нет необходимости выполнять вираж, что позволяет использовать данный вариант при измерениях как с борта самолета, так и с ИСЗ. В отличие от первого
5 варианта, в этом случае необходима ориентация радиометров точно в надир (например, отклонение от надира 3° может дать ошибку в определении скорости ветра до 3,5 м/с); либо постоянный контроль крена и
0 тангажа с целью введения соответствующих поправок.
На фиг.2 изображены в горизонтальной плоскости векторы принимаемых поляризаций первого радиометра, совпадающие с
5 осями ОХ и OY (направлению OY соответствует знак +), векторы принимаемых поляризаций второго радиометра, развернутого на 45° относительно первого радиометра, и вектор скорости ветра, со5
ставляющий угол а с осью OY. В этом случае для двух неизвестныхvи а получается система двух нелинейных уравнений
|ДТЯ1 lVcos2a; |дТя2 ГУ2соз2(а + 450).
Измеряя одновременно ДТя1 и АТЯ2 можно восстановить v и а (с неопределенностью 180°). Неопределенность 180°, как и в первом варианте, можно устранить, привлекая дополнительные данные (непосредственные измерения либо барометрические карты).
0
5
Несмотря на более сложный, чем в варианте 1, алгоритм определения характеристик ветра, обработку измерений можно вести в реальном времени с применением относительно несложных вычислительных средств, например, микроЭВМ типа Электроника.
(56) Wentz F.I., Cardone V.I., Fedor LS. Inter comparison of Wind Speeds Inferred by the SASS, Altimeter and SMMR. - Journal of Geophysical Research, 1982, v.87, n С 5, p.3378-3384,
A. Cavanie, D. Offlles. ERS-1. Wind Scatterometer., Wind Extraclon and Ambiguity Removal. - Procudlngs of I CARSS 86 Symposium, Zurich, 8-11, Sept. 1986, ESA.SP-254, p.395-398.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| СПОСОБ ДИСТАНЦИОННОЙ ДИАГНОСТИКИ СОСТОЯНИЯ СИСТЕМЫ ОКЕАН - АТМОСФЕРА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ | 1993 |
|
RU2047874C1 |
| Способ радиометрического определения температуры воды и скорости ветра над водной поверхностью и система для его реализации | 1989 |
|
SU1720036A1 |
| СПОСОБ РАСШИРЕННОЙ ОЦЕНКИ ИНТЕГРАЛЬНОЙ ВЛАЖНОСТИ АТМОСФЕРЫ НАД ОКЕАНОМ ПО ИЗМЕРЕНИЯМ СПУТНИКОВЫХ МИКРОВОЛНОВЫХ РАДИОМЕТРОВ | 2014 |
|
RU2572405C1 |
| Способ бескалибровочного радиометрического измерения эффективного коэффициента излучения шероховатой подстилающей поверхности | 2017 |
|
RU2655610C1 |
| РАДИОМЕТР ВЛАГОМЕР | 2018 |
|
RU2695764C1 |
| СПОСОБ ОЦЕНКИ ИНТЕНСИВНОСТИ ДОЖДЯ ПО ДАННЫМ ИЗМЕРЕНИЙ СПУТНИКОВОГО МИКРОВОЛНОВОГО РАДИОМЕТРА AMSR2 | 2015 |
|
RU2627568C2 |
| Способ измерения диэлектрической проницаемости | 1987 |
|
SU1524012A1 |
| Способ дистанционного определения гидрометеорологических параметров состояния системы океан-атмосфера | 2016 |
|
RU2665716C2 |
| Сверхвысокочастотный радиометр | 1989 |
|
SU1686388A1 |
| Дистанционный влагомер | 2020 |
|
RU2737068C1 |
Изобретение относится к пассивной радиолокации и может быть использовано в метеорологии и океанографии для дистанционного зондирования поверхности моря. Способ заключается в определении поляризационной анизотропии собственного теплового радиоизлучения поверхности моря, для чего осуществляют поворот плоскости поляризации приемника, при этом по направлению вектора поляризации, вдоль которого принят максимальный сигнал, определяют направление ветра, а по разности радиояркостных температур (мощностей собственного теплового радиоизлучения) на ортогональных поляризациях - скорость ветра над водной поверхностью
Формула изобретения
&Тя
этом направление вектора скорости ветра определяют по направлению коллинеарно- го ему вектора напряженности электрического поля, соответствующего максимуму радиояркостной температуры, а скорость - по амплитуде разности радиояркостных температур из соотношения
АТЯ Г V ,
где Г- калибровочный коэффициент; V - скорость ветра;
а - угол между направлением ветра и вектором поляризации принимаемого излучения.
Ш
Фиг.1
}5
+2
Петер
Фиг. 2
