Способ радиометрического определения температуры воды и скорости ветра над водной поверхностью и система для его реализации Советский патент 1992 года по МПК G01S13/95 

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, реализую- щей 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 норми- ровки 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 13 и К сумматоров 14,

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

Собственное тепловое излучение исследуемого участка водной поверхности принимается первым 1 и вторым 2 радиометрическими каналами под углами соот- ветственно ©i и Gfc к надиру.

Угловая селекция осуществляется посредством антенны б. 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 Тя( в|), ,2, однозначно связанный с шумовой температурой собственного ра- диотеплового излучения водной поверхно- сти.

Далее в блоке сопоставления 3 сигналы Тя(6|) сравниваются с набором значений Ui.n.m., соответствующих определенной опорной сетке значений температуры воды {tbm} и скорости ветра {Vn}. Эти опорные значения определяются экспериментально или путем расчетов.В результате сравнения формируются К сигналов рассогласования между результатом измерений (Тя (0i), Тя(@2)) и каждым затабулированным значением.

Значение К определяется соотношением:

К-М N,

где М и N количество элементов в наборе значений соответственно температуры воды ta и скорости ветра V сеток {tBm} и {Vn}.

Значения Ui.n.m и U2,n,m генерируются соответственно первым 9 и вторым 10 блоками формирования опорных сигналов. В первых блоках 11 вычитания формируется разность Тя( Oi) - Ui,n,.n.m, а во вторых блоках вычитания 12 - разность Тя(вг) - U2,n,m-R2,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

/iSn,.n,m+R22n, ,...,N; .

Полученные сигналы поступают на соответствующие К входов решающего блока 4, который находит такие значения и , которые соответствуют минимальному значению Д5п,т,. В качестве совместной оценки температуры воды tb и скорости ветра V принимаются значения tsmo и Vno .соответственно. Эти значения далее фиксируются регистрирующим устройством 5.

Формула изобретения

1. Способ радиометрического определения температуры воды и скорости ветра надводной 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 ©i к водной поверхности, формируют первый вспомогательный сигнал Ta(©i), пропорциональный мощности принятого первого соб- ственного 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 Ofc к плоскости исследуемого участка водной поверхности на той же частоте и на той же поляризации против направления ветра, формируют.вто- рой вспомогательный сигнал Тя( 6&), пропорциональный мощности принятого второго собственного радиотеплового сигнала, интегрируют его и нормируют путем умножения на соответствующий весовой коэффициент, формируют разностные сигналы Si.njn. определяемые соотношением Sl.n.(®)-Ul,n,m, при ,2, ,...,М, ,...,М. где Ui.n.m представляют собой предварительно определенные значения радиояркостной температуры собственного радиотеплового сигнала, принятого под 1-м углом Э|, при n-м значении скорости ветра и гп-м значении температуры воды, формируют суммарные сигналы Sn,m2, связанные с разностными сигналами соотношением Sn.,n.m+S22.n.m, из которых выделяют сигнал с наименьшим значением, а по соответствующим ему значениям пит оценивают температуру воды и скорость ветра над водной поверхностью, при этом ©t выбира- ют в интервале углов 0-30° от надира, a Ofc в интервале 60-85° от надира или 0j и ©2 выбираются в интервале 60-85° от надира при условии, что . 10°.

2.Способ по п. 1,отличающийся тем, что прием радиотепловых сигналов под углами ©1 и €fc 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 нормиров- ки, а также регистрирующий блок, причем антенна первого радиометрического канала зондирования ориентирована под углом €Н

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 кана- лов зондирования совпадают, а также решающий блок, К входов которого при N, где М и N - целые числа, подключены к соответствующим выходам блока сопоставления 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 Ofc к надиру на тот же исследуемый участок водной поверхности.

4.Система по п. 3, отличающаяся тем, что блок сопоставления содержит два блока формирования опорных сигналов и К каналов обработки, каждый из 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 1-е выходы первого и второго блоков формирования опорных сигналов при ,...,К подключены к вторым входам соответственно первого и второго блоков вычитания i-ro канала обработки.

5.Система по п. 3, о тличающаяся тем, что плоскости поляризации принимаемого излучения первого и второго радиометрических каналов зондирования взаимно перпендикулярны и одна из них перпендикулярна поверхности воды.

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 радиояркост- ным 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