Способ определения профиля параметров атмосферы Советский патент 1990 года по МПК G01W1/00 

Изобретение относится к атмосферной оптике и может быть использовано в геофизике, локации, геодезии при исследовании характеристик атмосферы.

Целью изобретения является расши- , рение функциональных возможностей способа за счет дополнительного определения профиля показателя преломления. .. , -.

Способ определения профиля парамет- р.ов атмосферы заключается в том, что посыпают световой импульс под заданным зенитным расстоянием, формируют изображение сечения объема пространства, заполненного световым импульсом, отслеживают за центром тяжести

изображения сечения объема пространства с одновременным измерением,координат центра тяжести изображения относительно точки отсчета и дальности до светового импульса, а также отслеживают центр тяжести изображения с измерением координат относительно второй точки отсчета, расположенной на известной высоте от первой точки отсчета. Измеряют разность координат центров тяжести, давление воздуха, температуру и влажность у двух точек отсчета, по которым вычисляют показа-;;; тель преломления, а для выбранной i- точки траектории распространения светового импульса находят показатель

О5

4 СД

tN5

преломления и угол рефракции, по ко- ,торым строят их профиль с учетом зенитного расстояния направления посылки импульса.

При этом формулы для вычисления имеют вид

nf tg3 Z, Z2

7/2

(1

-b + (b2-4a c;)-

,tgz,(1-tg22, )-n,,(1-tg2z2)t:gZ2

,(0,5tg22,-l)+tgZi(l-0,5tg2z2) - ur;,,

a (, -n tg3z2)0,5,

ri(-1)tg ,5(1- 1)2 tg3z.,

(2 где Д r| - разность углов рефракции

для двух траекторий;

Z , Z J,

и п ,0 - зенитные расстояния и показатели преломления в первой и второй точках отсчета соответственно,

ДГ, ,/L;-arctg B cus(90°-zj)-L ;, (3

где фу. - вертикальная координата во

второй точке отсчета , L j - текущее значение дальности до положения импульса в i-й точке пространства; В - вертикальный отрезок (расстояние) между точками отсчета.

Выбрр знака перед радикалом в выражении (1) определяется требованием Кр| , который должен быть больше единицы.

На чертеже приведена схема измерений.

Лазерный импульс излучателя 1 формируется зеркалами 2 и оптической системой 3 и направляется в атмосфе- ру под заданным зенитным расстоянием (углом) z. Оптические системы 3 и

4формируют в плоскости анализаторов

5и 6 изображения сечения объема,образованного световым импульсом при распространении его в атмосфере. При

.этом система 4 расположена на известной высоте В по отношению к системе 3. Анализаторы 5 и 6 осуществляют слежение за перемещением, изображения сечения объема, образованного световым импульсом, в поле зрения оптических систем и формируют сигналы, поступающие в блоки 7 и 8 управления

L с шаго

анализаторами, В блоках 7 и 8 формируются сигналы uj, ul и uf, U соответственно; первые,- пропорцио- нальные координатам центра тяжести изображения относительно точки отсчета в приемной системе 3, а вторые в системе 4, Эти пары сигналов поступают в блок 9 вычисления. Так как углы рефракции и показатели преломления различны для различных участков трассы, последнюю разбивают на

участки L,, 1.2L; ,,

ЛЬ L;,,- Lj,

Одновременно с измерением указанных пар координат для двух траектори на высотах расположения систем 3 и 4 измеряют метеопараметры и вводят с них информацию в вычислительный блок 9, который реализует алгоритм (3),

Величины сигналов Ux , Uu, пропорциональны значениям проекций центров сечений объема, занятого световым импульсом, на направление зондирования в соответствующих точках 1, Угловые отклонения по осям X и Y вычисляют по формулам

Vx

Ку Uy

(4)

Q u

.

F

где F - фокусное расстояние конкретной оптической системы; Ку,Ка- коэффициенты, определяемые

при калибровке. Оценка точности предлагаемого способа на основе уравнений (1) и (2) позволяет сделать выводы о том, что погрешность определения углов рефракции не превышает 1-3 угловых секунд, а показателя преломления VIO в относительной мере, что удовлетворяет многим запросам практики.

Формула изобретени

Способ определения профиля параметров атмосферы, включающий посьш- ку светового импульса под заданным зенитным расстоянием, формирование изображения сечения -объема пространства, заполненного световым импульсом, слежение за центром тяжести изображения сечения объема пространства с одновременным измерением координат центра тяжести изображения относительно точки отсчета и дальности до светового объема, о т л и 5-161

щ и и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет дополнительного определения профиля показателя преломления, центр тяжести отслеживают при измерении координат относительно дополнительной точки отсчета, расположенной на известной высоте от первой точки отсчета, определяют разность коорди2

нат центров тяжести.

в точках от -чета измеряют давление воздуха, температуру и влажность, вычисляют показатели преломления в этих точках, а доя выбранной точки траектории распространения светового импульса находят показатель преломления, угол рефракции и профиль с учетом зенитного расстояния направления посылки импульса.

Изобретение относится к атмосферной оптике и может быть использовано в геофизике, локации, геодезии при исследовании характеристик атмосферы. Под заданным зенитным расстоянием посылают световой импульс, формируют изображения сечения объема пространства, заполненного световым импульсом, относительно двух точек отсчета, расположенных на известном расстоянии друг от друга по высоте. В обеих точках отслеживают центры тяжести и измеряют координаты и их разности, а также метеопараметры: давление, температуру и влажность воздуха, по которым вычисляют показатели преломления. Для выбранной I-й точки траектории распространения светового импульса находят показатель преломления и угол рефракции, по которым строят профиль с учетом зенитного расстояния направления посылки импульса. 1 ил.

Составитель Е.Трофимов Редактор М.Бандура Техред М.Ходанич

Заказ 3738

Тираж 341

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г.Ужгород, ул. Гагарина,101

Корректор М.Самборская

Подписное