RU159895U1 - TWO-BAND LIDAR DEVICE FOR ALL-WEATHER METEOROLOGICAL AERONAUTICAL SUPPORT - Google Patents
TWO-BAND LIDAR DEVICE FOR ALL-WEATHER METEOROLOGICAL AERONAUTICAL SUPPORT Download PDFInfo
- Publication number
- RU159895U1 RU159895U1 RU2015121272/28U RU2015121272U RU159895U1 RU 159895 U1 RU159895 U1 RU 159895U1 RU 2015121272/28 U RU2015121272/28 U RU 2015121272/28U RU 2015121272 U RU2015121272 U RU 2015121272U RU 159895 U1 RU159895 U1 RU 159895U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- meteorological
- band
- lidar
- control
- radar
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
- Y02A90/10—Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
- Traffic Control Systems (AREA)
Abstract
1. Двухдиапазонное лидарное устройство всепогодного метеорологического обеспечения аэронавигации, содержащее лидарную метеосистему ИК-диапазона, радарную метеосистему X-диапазона, систему видеонаблюдения и связанную с ними систему питания, управления и сбора данных, отличающееся тем, что лидарная метеосистема ИК-диапазона, радарная метеосистема X-диапазона и система питания управления и сбора данных размещены на мобильном носителе, содержащем рабочий отсек и единое опорно-поворотное устройство.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что лидарная метеосистема содержит модуль питания, управления и обработки сигнала, волоконно-оптический блок, приёмопередающий телескоп и зеркала сканирования.3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что радарная метеосистема Х-диапазона содержит антенный блок, модуль питания, управления и обработки сигнала и приёмопередающий блок.4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит радарную метеосистему Ка-диапазона, включающую в себя антенный блок, модуль питания, управления и обработки сигнала и приёмопередающий блок.5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что мобильный носитель представляет собой наземное транспортное средство.6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что мобильный носитель представляет собой воздушное транспортное средство.7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что мобильный носитель представляет собой водное транспортное средство.8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что комплект зеркал сканирования лидарной метеосистемы ИК-диапазона, приёмопередающий блок Х-диапазона, антенный блок метеосистемы Х-диапазона, контроллер опорно-поворотного устройства, узел горизонт1. A dual-band lidar all-weather meteorological support for air navigation, comprising an infrared lidar meteorological system, an X-band radar meteorological system, a video surveillance system and an associated power, control and data acquisition system, characterized in that the infrared lidar meteorological system, X radar meteorological system -range and power supply control and data acquisition systems are located on a mobile carrier containing a working compartment and a single slewing ring. 2. The device according to claim 1, characterized in that the lidar meteorological system contains a power supply, control and signal processing module, a fiber optic unit, a transmitting and receiving telescope and scanning mirrors. 3. The device according to claim 1, characterized in that the X-band radar meteorological system comprises an antenna unit, a power supply, control and signal processing module, and a transceiver unit. The device according to claim 1, characterized in that it further comprises a Ka-band radar meteorological system, which includes an antenna unit, a power supply, control and signal processing module, and a transceiver unit. The device according to claim 1, characterized in that the mobile medium is a ground vehicle. The device according to claim 1, characterized in that the mobile medium is an air vehicle. The device according to claim 1, characterized in that the mobile medium is a water vehicle. The device according to claim 1, characterized in that the set of scanning mirrors of the infrared lidar meteorological system, the X-band transceiver unit, the X-band meteorological antenna unit, the rotary support controller, the horizon assembly
Description
Область техники, к которой относится полезная модельThe technical field to which the utility model relates.
Полезная модель относится к технологиям дистанционных методов измерения и контроля параметров атмосферы, а именно к технологиям всепогодного мониторинга и прогнозирования ветровой и метеорологической обстановки. Полезная модель может быть использована для всепогодного метеорологического обеспечения аэронавигации в составе аэродромного оборудования.The utility model relates to technologies of remote methods for measuring and controlling atmospheric parameters, namely to technologies for all-weather monitoring and forecasting of wind and meteorological conditions. The utility model can be used for all-weather meteorological support for air navigation as part of aerodrome equipment.
Уровень техникиState of the art
Авиационная метеорология является необходимым элементом комплексной системы организации воздушного движения, т.к. неблагоприятные метеорологические условия оказывают значительное влияние на уровень безопасности полетов и на все аспекты деятельности управления воздушным движением.Aeronautical meteorology is a necessary element of an integrated air traffic management system, as adverse weather conditions have a significant impact on flight safety and all aspects of air traffic control activities.
Авиационный транспорт на сегодняшний день является самым быстрым видом транспорта, что влечет за собой большой пассажиропоток. Безопасность полетов обеспечивается точностью и своевременностью измерений основных параметров атмосферы, определением положения и направления перемещения опасных метеоявлений, таких как дождь, снег, град, различные туманы и аэрозоли, грозовые фронта и т.п.Air transport today is the fastest mode of transport, which entails a large passenger flow. Flight safety is ensured by the accuracy and timeliness of measurements of the basic parameters of the atmosphere, the determination of the position and direction of movement of dangerous weather phenomena, such as rain, snow, hail, various fogs and aerosols, thunderstorms, etc.
Из уровня техники известны доплеровские радары [патент РФ №103936, патент РФ №121942, патент РФ №2400769, коммерческий продукт компании EEC - E700XD X Band Doppler Radar] и доплеровские лидары [патент РФ №2484500, патент SU 1840483, патент РФ №1721513, патент РФ №2545498; такие коммерческие продукты как WindTracer (Lokheed Martin corp.), Windcube-400s (Leosphere corp.), Zephir-300 (Qinetiq corp.)], предназначенных для измерения атмосферного ветра, принцип работы которых основан на измерении сдвига частоты зондирующего излучения, возвращенного из зоны проведения измерений посредством механизма рассеивания на аэрозольных частицах или гидрометеорах, которые, как предполагается, перемещаются с той же самой скоростью, что и ветер. Как правило, сдвиг частоты измеряется путем гетеродинного детектирования, при котором принимаемое рассеиваемое обратно излучение смешивается с опорным излучением гетеродина. Одним из главных недостатков подобных систем является сильная зависимость от конкретных параметров отражающего объема в атмосфере, и, как следствие, «капризность» к погодным условиям. Так, в ясную безоблачную погоду, отсутствие отраженного сигнала в доплеровских радарах обусловлено небольшой концентрацией аэрозольных частиц в атмосфере. С другой стороны, в условиях высокой отражаемой способности гидрометеоров, доплеровские радары регистрируют качественный отраженный сигнал на больших расстояниях. Физика доплеровских лидаров такова, что их зависимость от погодных условий диаметрально противоположна доплеровским радарам.Doppler radars are known from the prior art [RF patent No. 103936, RF patent No. 121942, RF patent No. 2400769, EEC's commercial product is E700XD X Band Doppler Radar] and Doppler lidars [RF patent No. 2484500, patent SU 1840483, RF patent No. 1721513 RF patent No. 2545498; commercial products such as WindTracer (Lokheed Martin corp.), Windcube-400s (Leosphere corp.), Zephir-300 (Qinetiq corp.)], designed to measure atmospheric wind, the principle of which is based on measuring the frequency shift of the probe radiation returned from measurement zones by means of a dispersion mechanism on aerosol particles or hydrometeors, which are supposed to travel at the same speed as the wind. Typically, the frequency shift is measured by heterodyne detection, in which the received backscattered radiation is mixed with the reference radiation of the local oscillator. One of the main disadvantages of such systems is the strong dependence on the specific parameters of the reflecting volume in the atmosphere, and, as a consequence, the “moodiness” of weather conditions. So, in clear cloudless weather, the absence of a reflected signal in Doppler radars is caused by a small concentration of aerosol particles in the atmosphere. On the other hand, in conditions of high reflected ability of hydrometeors, Doppler radars register a high-quality reflected signal at large distances. The physics of Doppler lidars is such that their dependence on weather conditions is diametrically opposed to Doppler radars.
Также известны аэрозольные лидары [Патент РФ №106966], принцип работы которых основан на эффекте упругого рассеяния при зондировании атмосферы на одной длине волны. К недостаткам подобных систем относится относительно низкая оперативность измерений (требуется определенное время накопления данных) и большая погрешность восстановления оптических параметров атмосферы.Aerosol lidars are also known [RF Patent No. 106966], the principle of operation of which is based on the effect of elastic scattering when probing the atmosphere at the same wavelength. The disadvantages of such systems include a relatively low measurement efficiency (a certain time of data accumulation is required) and a large error in the restoration of the atmospheric optical parameters.
Также известны поляризационные радары [заявка WO 2013141738], принцип работы которых основан на облучении отражающих частиц электромагнитным излучением с вертикальной и горизонтальной поляризацией. Общим недостатком подобных систем является относительно невысокая точность измерения параметров атмосферы (метеоданных). Прежде всего, это связанно с относительно высокими ошибками поляризационных измерений и юстировки каналов радиоприемника и передатчика.Polarization radars are also known [application WO 2013141738], the principle of which is based on the irradiation of reflecting particles with electromagnetic radiation with vertical and horizontal polarization. A common drawback of such systems is the relatively low accuracy of measuring atmospheric parameters (meteorological data). First of all, this is due to relatively high errors in polarization measurements and alignment of the channels of the radio receiver and transmitter.
Общим недостатком всех перечисленных известных устройств является ограниченность рабочего диапазона погодных условий. В частности, лидары имеют ограничения в работе при условиях тумана, осадков и повышенной облачности. Аналогично, радары и радарные системы, предназначенные для метеорологических целей, также имеют ограничения в работе, заключающиеся в нижнем пределе дальности работы 300-400 метров, а также отсутствие сигнала в ясную погоду.A common disadvantage of all these known devices is the limited working range of weather conditions. In particular, lidars have limitations in operation under conditions of fog, precipitation, and increased cloud cover. Similarly, radars and radar systems designed for meteorological purposes also have limitations in operation, consisting in the lower limit of the range of 300-400 meters, as well as the lack of a signal in clear weather.
Известны системы, устраняющие данный недостаток, описанные в [Mitsubishi electric corp.TM-SFW0024. Integrated Lidar and Radar System, 2011]; [Stephen Hannon et. all. Lockheed Martin Space Systems Company. All Weather Wind Monitoring with Integrated Radar and Lidar, 2010]; [Clotilde Augros et. all. ERAD 2012 - THE SEVENTH EUROPEAN CONFERENCE ON RADAR IN METEOROLOGY AND HYDROLOGY. Test of an X-band Doppler polarimetric radar combined with a Doppler LIDAR for wind shear detection at Nice Airport, 2012]; [Thomas Ernsdorf et. all. Inter-comparison of X-band radar and lidar low-level wind measurement for air traffic control (АТС). ERAD 2014 - THE EIGHTH EUROPEAN CONFERENCE ON RADAR IN METEOROLOGY AND HYDROLOGY] и [A. Dolfi-Bouteyre et. all. All-weather sensors (lidar + radar) for Wake-Vortex hazards mitigation on Airport], объединяющие лидары и радары в единую сеть для совместного использования, таким образом, реализующие всепогодный мониторинг и прогнозирование ветровой и метеорологической обстановки.Known systems that eliminate this drawback are described in [Mitsubishi electric corp.TM-SFW0024. Integrated Lidar and Radar System, 2011]; [Stephen Hannon et. all. Lockheed Martin Space Systems Company. All Weather Wind Monitoring with Integrated Radar and Lidar, 2010]; [Clotilde Augros et. all. ERAD 2012 - THE SEVENTH EUROPEAN CONFERENCE ON RADAR IN METEOROLOGY AND HYDROLOGY. Test of an X-band Doppler polarimetric radar combined with a Doppler LIDAR for wind shear detection at Nice Airport, 2012]; [Thomas Ernsdorf et. all. Inter-comparison of X-band radar and lidar low-level wind measurement for air traffic control (ATS). ERAD 2014 - THE EIGHTH EUROPEAN CONFERENCE ON RADAR IN METEOROLOGY AND HYDROLOGY] and [A. Dolfi-Bouteyre et. all. All-weather sensors (lidar + radar) for Wake-Vortex hazards mitigation on Airport], combining lidars and radars into a single network for sharing, thus realizing all-weather monitoring and forecasting of wind and meteorological conditions.
Ближайшим аналогом предлагаемого технического решения является система, описанная в [Clotilde Augros et. all. ERAD 2012 - THE SEVENTH EUROPEAN CONFERENCE ON RADAR IN METEOROLOGY AND HYDROLOGY. Test of an X-band Doppler polarimetric radar combined with a Doppler LIDAR for wind shear detection at Nice Airport, 2012], принятая за прототип. Данная система осуществляет всепогодный мониторинг ветровой и метеорологической обстановки, путем размещения отдельно радара и лидара в единой схеме измерений.The closest analogue of the proposed technical solution is the system described in [Clotilde Augros et. all. ERAD 2012 - THE SEVENTH EUROPEAN CONFERENCE ON RADAR IN METEOROLOGY AND HYDROLOGY. Test of an X-band Doppler polarimetric radar combined with a Doppler LIDAR for wind shear detection at Nice Airport, 2012], adopted as the prototype. This system provides all-weather monitoring of wind and meteorological conditions by placing separately the radar and lidar in a single measurement scheme.
Недостатками известной системы-прототипа, а также указанных выше аналогов, является повышенная сложность их эксплуатации в составе аэродромного оборудования. Такие системы представляют собой связанные в информационную сеть наборы разнородных единиц метеорологического оборудования, разделенных (разнесенных) физически и конструктивно.The disadvantages of the known prototype system, as well as the above analogues, is the increased complexity of their operation as part of airfield equipment. Such systems are sets of heterogeneous units of meteorological equipment connected to an information network, separated physically and structurally.
Эксплуатация таких систем затруднена необходимостью размещения на аэродроме нескольких отдельных единиц метеооборудования и связанной с этим сложностью реконфигурации их положения, что не позволяет оперативно подстраивать такие системы адаптивно изменяющейся обстановке.The operation of such systems is hampered by the need to place several separate meteorological equipment at the airport and the associated complexity of reconfiguring their position, which does not allow for prompt adjustment of such systems to adaptively changing conditions.
Раскрытие полезной моделиUtility Model Disclosure
В основу настоящей полезной модели положено решение задачи, направленной на всепогодное определение скорости, направления и сдвига ветра на основе измерения доплеровского смещения частоты рассеянного и отраженного в атмосфере сигнала, а также для классификации зон облачности, осадков, опасных явлений погоды на основе определения параметров сигналов, отраженных от метеорологических образований.The present utility model is based on the solution of the problem aimed at the all-weather determination of wind speed, direction and shear based on measuring the Doppler frequency offset of the signal scattered and reflected in the atmosphere, as well as for the classification of cloudiness zones, precipitation, dangerous weather phenomena based on the determination of signal parameters, reflected from meteorological formations.
Технический результат, получаемый при использовании предлагаемого технического решения, заключается в повышении эффективности эксплуатации, а именно мобильности и адаптивности, метеорологического оборудования за счет размещения составных частей двухдиапазонного лидарного устройства всепогодного метеорологического обеспечения аэронавигации на базе единого мобильного носителя с единым опорно-поворотным устройством, на котором размещены все метеосистемы (радарная Х-диапазона, лидарная ИК-диапазона), обеспечивающие всепогодность устройства.The technical result obtained by using the proposed technical solution is to increase the operating efficiency, namely mobility and adaptability, of meteorological equipment by placing the components of a dual-band lidar weatherproof weather navigation meteorological system on the basis of a single mobile carrier with a single rotary support device on which all meteorological systems are placed (X-band radar, IR lidar), providing all-weather construction.
Для решения поставленной задачи предложено двухдиапазонное лидарное устройство всепогодного метеорологического обеспечения аэронавигации, содержащее лидарную метеосистему ИК-диапазона, радарную метеосистему Х-диапазона, систему видеонаблюдения и связанную с ними систему питания, управления и сбора данных. В отличие от прототипа лидарная метеосистема ИК-диапазона, радарная метеосистема Х-диапазона и система питания управления и сбора данных размещены на мобильном носителе, содержащем рабочий отсек и единое опорно-поворотное устройство.To solve this problem, a dual-band lidar all-weather meteorological support system for air navigation is proposed, containing an IR-range lidar meteorological system, an X-band radar meteorological system, a video surveillance system and an associated power, control and data acquisition system. Unlike the prototype, the infrared lidar meteorological system, the X-band radar meteorological system, and the control and data acquisition power system are located on a mobile medium containing a working compartment and a single rotary support device.
Лидарная метеосистема предпочтительно содержит модуль питания, управления и обработки сигнала, волоконно-оптический блок, приемо-передающий телескоп и зеркала сканирования.The lidar meteorological system preferably comprises a power supply, control and signal processing module, a fiber optic unit, a transmitting and receiving telescope, and scanning mirrors.
Радарная метеосистема Х-диапазона предпочтительно содержит антенный блок, модуль питания, управления и обработки сигнала и приемо-передающий блок.The X-band radar meteorological system preferably comprises an antenna unit, a power supply, control and signal processing module, and a transceiver unit.
Устройство может дополнительно содержать радарную метеосистему Ка-диапазона, включающая в себя антенный блок, модуль питания, управления и обработки сигнала и приемопередающий блок.The device may further comprise a Ka-band radar meteorological system including an antenna unit, a power supply, signal control and processing module, and a transceiver unit.
Мобильный носитель может представлять собой наземное транспортное средство, воздушное транспортное средство или водное транспортное средство.The mobile medium may be a land vehicle, an air vehicle, or a water vehicle.
Комплект зеркал сканирования лидарной метеосистемы ИК-диапазона, приемо-передающий блок Х-диапазона, антенный блок метеосистемы Х-диапазона, контроллер опорно-поворотного устройства, узел горизонтального и вертикального наведения, система видеонаблюдения размещены на опорно-поворотном устройстве.A set of scanning mirrors for the lidar infrared meteorological system, the X-band transceiver unit, the X-band meteorological antenna unit, the rotary support controller, the horizontal and vertical guidance unit, and the video surveillance system are located on the rotary support device.
Устройство может дополнительно содержать автоматизированное рабочее место оператора, размещенное в рабочем отсеке мобильного носителя.The device may further comprise an automated workstation of the operator located in the working compartment of the mobile medium.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
Сущность предлагаемого технического решения поясняется фигурами.The essence of the proposed technical solution is illustrated by figures.
На Фиг. 1 представлена блок-схема лидарного двухдиапазонного устройства всепогодного метеорологического обеспечения аэронавигации.In FIG. 1 is a block diagram of a lidar dual-band weatherproof meteorological air navigation device.
На Фиг. 2 представлена блок-схема лидарного двухдиапазонного устройства всепогодного метеорологического обеспечения аэронавигации, дополнительно включающая в себя радарную метеосистему Ка-диапазона.In FIG. 2 is a block diagram of a lidar dual-band all-weather meteorological support for air navigation, further comprising a Ka-band radar meteorological system.
Осуществление полезной моделиUtility Model Implementation
Двухдиапазонное лидарное устройство всепогодногоAll Weather Dual Band Lidar Device
метеорологического обеспечения аэронавигации на Фиг.1 содержит единый мобильный носитель 1 и размещенное на нем единое опорно-поворотное устройство 2, при этом двухдиапазонное лидарное устройство всепогодного метеорологического обеспечения аэронавигации содержит рабочий отсек 3, в котором размещены лидарная метеосистема 4 ИК-диапазона и радарная метеосистема 5 Х-диапазона, причем отдельные структурные элементы метеосистем 4 и 5 размещены на едином опорно-поворотном устройстве 2.the meteorological support for air navigation in figure 1 contains a single
Лидарная метеосистема 4 ИК-диапазона состоит из модуля 6 питания, управления и обработки сигнала, соединенного с волоконно-оптическим блоком 7, который соединен с приемо-передающим телескопом 8, соединенным с комплектом 9 зеркал сканирования, при этом модуль 6 питания, управления и обработки сигнала, волоконно-оптический блок 7 и приемо-передающий телескоп 8 размещены в рабочем отсеке 3, а комплект 9 зеркал сканирования размещен на едином опорно-поворотном устройстве 2.The IR infrared lidar
Радарная метеосистема 5 Х-диапазона содержит модуль 10 питания, управления и обработки сигнала, соединенный с приемопередающим блоком 11 Х-диапазона, который соединен с антенным блоком 12, при этом модуль 10 питания, управления и обработки сигнала размещен в рабочем отсеке 3, а приемо-передающий блок 11 Х-диапазона и антенный блок 12 размещены на едином опорно-поворотном устройстве 2.The X-band radar
В состав единого опорно-поворотного устройства 2 входят контроллер 13 опорно-поворотного устройства и соединенный с ним узел 14 горизонтального и вертикального наведения, на котором размещены комплект 9 зеркал сканирования, приемо-передающий блок 11 Х-диапазона, антенный блок 12, а также блок 15 видеонаблюдения.The structure of a single
Кроме того, в рабочем отсеке 3 размещена единая система 16 управления и сбора данных, автоматизированное рабочее место 17 оператора, модуль 18 беспроводной связи, позиционирования и навигации и блок 19 энергообеспечения.In addition, in the working
Автоматизированное рабочее место 17 оператора последовательно соединено с единой системой 16 управления и сбора данных, которая параллельно соединена с модулем 6 питания, управления и обработки сигнала, модулем питания 10, управления и обработки сигнала, контроллером 13 опорно-поворотного устройства и блоком 15 видеонаблюдения, а кроме того, единая система 16 управления и сбора данных последовательно соединена с модулем 18 беспроводной связи, позиционирования и навигации.The
Блок 19 энергообеспечения параллельно соединен с модулем 6 питания, управления и обработки сигнала, волоконно-оптическим блоком 7, приемо-передающим телескопом 8, модулем 10 питания, управления и обработки сигнала, приемо-передающим блоком 11 X-диапазона, контроллером опорно-поворотного устройства 13, узлом 14 горизонтального и вертикального наведения, блоком 15 видеонаблюдения, единой системой 16 управления и сбора данных, автоматизированным рабочим местом 17 оператора, модулем 18 беспроводной связи, позиционирования и навигации (на фиг. 1 эти связи показаны упрощенно).The
Лидарная метеосистема 4 ИК-диапазона предназначена для определения скорости, направления и сдвига ветра, а также для классификации зон облачности, осадков, опасных явлений погоды.The lidar
Волоконно-оптический блок 7 лидарной метеосистемы 4 ИК-диапазона в своем составе предпочтительно содержит лазерный излучатель с усилителем, балансный приемник, циркулятор и волоконный сумматор.The
Радарная метеосистема 5 Х-диапазона предназначена для обнаружения и классификации метеообразований, анализа метеообстановки и выработки прогнозов относительно опасных метеоявлений.The X-band 5 radar meteorological system is designed to detect and classify meteorological conditions, analyze meteorological conditions and make forecasts regarding dangerous meteorological events.
Приемо-передающий блок 11 Х-диапазона предпочтительно в своем составе содержит генератор СВЧ, который связан с формирователем импульсов на базе клистрона, магнетрона или твердотельных элементов; циркулятора, малошумящего усилителя и двухканального приемника. В СВЧ-тракт включены также управляемый регулятор мощности и волноводный коммутатор. Модулятор может быть выполнен по схеме с частичным разрядом накопительной емкости.The
Модуль 10 питания, управления и обработки сигнала радарной метеосистемы 5 Х-диапазона представляет собой специализированный аппаратно-программный комплекс, предназначенный для автоматического управления исполнительными устройствами радарной метеосистемы 5 Х-диапазона, сбора первичных измеренных данных и последующей обработки результатов с целью решения задачи классификации зон облачности, осадков, опасных явлений погоды и дистанционного определения параметров ветра в заданном пространстве.The power supply, control, and
Модуль 6 питания, управления и обработки сигнала лидарной метеосистемы 4 ИК-диапазона представляет собой специализированный аппаратно-программный комплекс, предназначенный для автоматического управления исполнительными устройствами лидарной метеосистемы 4 ИК-диапазона, сбора первичных измеренных данных и последующей обработки результатов с целью решения задачи классификации зон облачности, осадков, опасных явлений погоды и дистанционного определения параметров ветра в заданном пространстве.The power supply, control, and
Контроллер 13 опорно-поворотного устройства представляет собой специализированный аппаратно-программный комплекс, предназначенный для управления двигателями единого опорно-поворотного устройства 2 и контроля положения.The
Двухдиапазонное лидарное устройство всепогодного метеорологического обеспечения аэронавигации, блок-схема которого представлена на фиг.1, работает следующим образом.Dual-band lidar all-weather meteorological support for air navigation, a block diagram of which is presented in figure 1, operates as follows.
Излучение из волоконно-оптического блока 7 лидарной метеосистемы 4 ИК-диапазона поступает в приемо-передающий телескоп 8, установленный в рабочем отсеке 3 единого мобильного носителя 1, а далее - в единое опорно-поворотное устройство 2, где с помощью комплекта 9 зеркал сканирования направляется в зону проведения измерений. Принимаемое излучение от объекта измерений направляется по единому приемо-передающему тракту на приемник излучения. Управление режимами работы лидарной метеосистемы 4 ИК-диапазона и первичная обработка принимаемых данных осуществляется в модуле 6 питания, управления и обработки сигнала.The radiation from the fiber-
Зондирующие импульсы СВЧ генерируются в приемо-передающем блоке 11 Х-диапазона и через волноводный тракт передаются на антенный блок 12, далее излучение направляется в зону измерений. Обратный рассеянный сигнал попадает на антенный блок 12 и после в приемо-передающем блоке 11 Х-диапазона. Управление режимами работы приемо-передающего блока 11 Х-диапазона и первичная обработка принимаемых данных осуществляется в модуле 10 питания, управления и обработки сигнала.Microwave probe pulses are generated in the
На Фиг. 2 представлена блок-схема лидарного двухдиапазонного устройства всепогодного метеорологического обеспечения аэронавигации, дополнительно включающая в себя радарную метеосистему 20 Ка-диапазона.In FIG. 2 is a block diagram of a lidar dual-band all-weather meteorological support for air navigation, further comprising a 20 Ka-band radar meteorological system.
Радарная метеосистема 2 0 Ка-диапазона содержит модуль 21 питания, управления и обработки сигнала, соединенный с приемопередающим блоком 22 Х-диапазона, который соединен с антенным блоком 23, при этом модуль 21 питания, управления и обработки сигнала размещен в рабочем отсеке 3, а приемо-передающий блок 22 Ка-диапазона и антенный блок 23 размещены на едином опорно-поворотном устройстве 2.The Ka-band radar
Радарная метеосистема 20 Ка-диапазона предназначена для обнаружения и классификации метеообразований, анализа метеообстановки и выработки прогнозов относительно опасных метеоявлений.The 20 Ka-band radar meteorological system is designed to detect and classify meteorological conditions, analyze meteorological conditions, and make forecasts regarding dangerous meteorological events.
Приемо-передающий блок 22 Ка-диапазона предпочтительно в своем составе содержит генератор СВЧ, который связан с формирователем импульсов на базе клистрона, магнетрона или твердотельных элементов; циркулятора, малошумящего усилителя и двухканального приемника. В СВЧ-тракт включены также управляемый регулятор мощности и волноводный коммутатор. Модулятор может быть выполнен по схеме с частичным разрядом накопительной емкости.The Ka-band transmitting and receiving
Модуль 21 питания, управления и обработки сигнала радарной метеосистемы 20 Ка-диапазона представляет собой специализированный аппаратно-программный комплекс, предназначенный для автоматического управления исполнительными устройствами радарной метеосистемы 20 Ка-диапазона, сбора первичных измеренных данных и последующей обработки результатов с целью решения задачи классификации зон облачности, осадков, опасных явлений погоды и дистанционного определения параметров ветра в заданном пространстве.The power supply, control, and
Зондирующие импульсы СВЧ генерируются в приемо-передающем блоке 22 Ка-диапазона и через волноводный тракт передаются на антенный блок 23, далее излучение направляется в зону измерений. Обратный рассеянный сигнал попадает на антенный блок 23 и после в приемо-передающем блоке 22 Ка-диапазона. Управление режимами работы приемо-передающего блока 22 Х-диапазона и первичная обработка принимаемых данных осуществляется в модуле 21 питания, управления и обработки сигнала.Microwave probe pulses are generated in the Ka-band transmitting and receiving
Следует отметить, что дополнение двухдиапазонного лидарного устройства всепогодного обеспечения аэронавигации помимо лидарной метеосистемы 4 ИК-диапазона и радарной метеосистемы 5 Х-диапазона, еще и радарной метеосистемой 20 Ка-диапазона позволяет расширить динамический диапазон измеряемых характеристик атмосферы.It should be noted that the addition of a dual-band lidar all-weather air navigation support device, in addition to the lidar
Предложенное техническое решение обеспечивает заявленный технический результат, а именно повышение эффективности эксплуатации, а именно мобильности и адаптивности, метеорологического оборудования, за счет следующего.The proposed technical solution provides the claimed technical result, namely increasing the efficiency of operation, namely mobility and adaptability, meteorological equipment, due to the following.
Предложенное двухдиапазонное лидарное устройством всепогодного метеорологического обеспечения аэронавигации обеспечивает проведение измерений в разных спектральных диапазонах с помощью лидарной метеосистемы 4 ИК-диапазона и радарной метеосистемы 5 Х-диапазона синхронно, вдоль одной оптической оси, из одной точки пространства, что облегчает объединение получаемых разнородных данных и, как следствие, улучшает читаемость, наглядность и информативность их отображения.The proposed dual-band lidar all-weather meteorological support for air navigation provides measurements in different spectral ranges with the help of the infrared lidar
При этом координаты точки пространства, из которой проводятся измерения, определяются с помощью модуля 18 беспроводной связи, позиционирования и навигации, а также транслируются с помощью этого модуля всем заинтересованным службам, например, диспетчеру управления аэродромным движением.At the same time, the coordinates of the point of space from which measurements are taken are determined using the
При этом, двухдиапазонное лидарное устройство всепогодного метеорологического обеспечения аэронавигации может управляться как автоматически, так и в ручном режиме, а также как дистанционно с помощью модуля 18 беспроводной связи, позиционирования и навигации, так и непосредственно с помощью автоматизированного рабочего места 17 оператора в составе устройства.At the same time, the dual-band lidar all-weather weather navigation meteorological support device can be controlled both automatically and manually, as well as remotely using the wireless communication, positioning and
Последнее, наряду с размещением двухдиапазонного лидарного устройства всепогодного метеорологического обеспечения аэронавигации на базе единого мобильного носителя 1, облегчает и ускоряет проведение регулярных регламентных работ по техническому обслуживанию устройства согласно графику, оптимизированному по сравнению со случаем использования сети разнородных единиц метеорологического оборудования.The latter, along with the deployment of a dual-band lidar all-weather meteorological air navigation support device based on a single
Наконец, наличие автоматизированного рабочего места 17 оператора в составе двухдиапазонного лидарного устройства всепогодного метеорологического обеспечения аэронавигации, и его размещение на базе единого мобильного носителя 1, позволяет оперативно оптимизировать работу и положение устройства адаптивно развивающейся ситуации. Например, это востребовано в случае авиационного инцидента в воздушном пространстве, когда необходимо наилучшим образом отслеживать метеорологическую обстановку в районе траектории движения определенного летательного аппарата. Иными случаями являются техногенные инциденты в районе аэропорта, приводящие к затенению отдельных направлений и секторов измерения метеорологической обстановки. В этих случаях устройство может быть оперативно перемещено на наилучшую позицию для проведения измерений.Finally, the presence of an automated workstation of 17 operators as part of a dual-band lidar all-weather weather navigation meteorological support device, and its placement on the basis of a single
Таким образом, в предлагаемом техническом решении достигается повышение эффективности эксплуатации метеорологического оборудования за счет размещения составных частей лидарного двухдиапазонного устройства всепогодного метеорологического обеспечения аэронавигации на базе единого мобильного носителя с единым опорно-поворотным устройством, на котором размещены части метеосистем ИК-диапазона и Х-диапазона, обеспечивающие всепогодность устройства.Thus, in the proposed technical solution, the operational efficiency of meteorological equipment is achieved by placing the components of the lidar dual-band weatherproof weather navigation meteorological equipment on the basis of a single mobile carrier with a single rotary support device on which parts of the infrared and X-band weather systems are located, all-weather devices.
Литература:Literature:
1. Mitsubishi electric corp. TM-SFW0024. Integrated Lidar and Radar System, 2011.1. Mitsubishi electric corp. TM-SFW0024. Integrated Lidar and Radar System, 2011.
2. Stephen Hannon et. all. Lockheed Martin Space Systems Company. All Weather Wind Monitoring with Integrated Radar and Lidar, 2010.2. Stephen Hannon et. all. Lockheed Martin Space Systems Company. All Weather Wind Monitoring with Integrated Radar and Lidar, 2010.
3. Clotilde Augros et. all. ERAD 2012 - THE SEVENTH EUROPEAN CONFERENCE ON RADAR IN METEOROLOGY AND HYDROLOGY. Test of an X-band Doppler polarimetric radar combined with a Doppler LIDAR for wind shear detection at Nice Airport, 2012.3. Clotilde Augros et. all. ERAD 2012 - THE SEVENTH EUROPEAN CONFERENCE ON RADAR IN METEOROLOGY AND HYDROLOGY. Test of an X-band Doppler polarimetric radar combined with a Doppler LIDAR for wind shear detection at Nice Airport, 2012.
4. Thomas Ernsdorf et. all. Inter-comparison of X-band radar and lidar low-level wind measurement for air traffic control (АТС). ERAD 2014 - THE EIGHTH EUROPEAN CONFERENCE ON RADAR IN METEOROLOGY AND HYDROLOGY.4. Thomas Ernsdorf et. all. Inter-comparison of X-band radar and lidar low-level wind measurement for air traffic control (ATS). ERAD 2014 - THE EIGHTH EUROPEAN CONFERENCE ON RADAR IN METEOROLOGY AND HYDROLOGY.
5. A. Dolfi-Bouteyre et. all. All-weather sensors (lidar+radar) for Wake-Vortex hazards mitigation on Airport.5. A. Dolfi-Bouteyre et. all. All-weather sensors (lidar + radar) for Wake-Vortex hazards mitigation on Airport.
6. Gematronik Weather Radar Systems. ALL WEATHER CONDITION DETECTION: SHEARSCOUT® 3D.6. Gematronik Weather Radar Systems. ALL WEATHER CONDITION DETECTION: SHEARSCOUT ® 3D.
7. F. BARBARESCO. INTRODUCTION TO WAKENET EUROPE, SESSION: WIND/WAKE-VORTEX SENSORS. Thales Air Systems WAKENET EUROPE 2013.7. F. BARBARESCO. INTRODUCTION TO WAKENET EUROPE, SESSION: WIND / WAKE-VORTEX SENSORS. Thales Air Systems WAKENET EUROPE 2013.
8. Meiko Steen et. all. Candidate Technologies Survey of Airport Wind & Wake-Vortex Monitoring Sensors. 9th Innovative Research Workshop & Exhibition. 2010.8. Meiko Steen et. all. Candidate Technologies Survey of Airport Wind & Wake-Vortex Monitoring Sensors. 9th Innovative Research Workshop & Exhibition. 2010.
9. L.J.P. Speijker et. all. Integrated Wake Vortex Safety and Capacity System. АТС-WAKE D6_2, IST-2001-34729, FINAL VERSION, 2005.9. L.J.P. Speijker et. all. Integrated Wake Vortex Safety and Capacity System. ATS-WAKE D6_2, IST-2001-34729, FINAL VERSION, 2005.
10. Г.Г. Щукин, А.С. Борейшо, В.Ю. Жуков, М.Ю. Ильин. Лидарно-радиолокационный комплекс для определения профиля ветра в пограничном слое атмосферы. Статья в сборнике XXIX Симпозиума «Радиолокационное исследование природных сред». 2015.10. G.G. Schukin, A.S. Boreisho, V.Yu. Zhukov, M.Yu. Ilyin. Lidar-radar complex for determining the wind profile in the atmospheric boundary layer. Article in the collection of the XXIX Symposium "Radar research of natural environments." 2015.
11. John Y.N. Cho, Robert G. Hallowell. Detection Probability Modeling for Airport Wind-Shear Sensors. Project Report ATC-340, 2008.11. John Y.N. Cho, Robert G. Hallowell. Detection Probability Modeling for Airport Wind-Shear Sensors. Project Report ATC-340, 2008.
12. Li Bai. The Auxiliary Remote Sensing Observation Data Analysis of 8th Yangjiang International Radiosonde Intercomparison. 2008.12. Li Bai. The Auxiliary Remote Sensing Observation Data Analysis of 8th Yangjiang International Radiosonde Intercomparison. 2008.
13. Volker Lehmann, Eileen Paschke, Ronny Leinweber, Guy N. Pearson. Results from a one year-long testing of a 1.5 µm Doppler lidar as a boundary layer wind profiler.13. Volker Lehmann, Eileen Paschke, Ronny Leinweber, Guy N. Pearson. Results from a one year-long testing of a 1.5 µm Doppler lidar as a boundary layer wind profiler.
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015121272/28U RU159895U1 (en) | 2015-06-01 | 2015-06-01 | TWO-BAND LIDAR DEVICE FOR ALL-WEATHER METEOROLOGICAL AERONAUTICAL SUPPORT |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015121272/28U RU159895U1 (en) | 2015-06-01 | 2015-06-01 | TWO-BAND LIDAR DEVICE FOR ALL-WEATHER METEOROLOGICAL AERONAUTICAL SUPPORT |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU159895U1 true RU159895U1 (en) | 2016-02-20 |
Family
ID=55314376
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015121272/28U RU159895U1 (en) | 2015-06-01 | 2015-06-01 | TWO-BAND LIDAR DEVICE FOR ALL-WEATHER METEOROLOGICAL AERONAUTICAL SUPPORT |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU159895U1 (en) |
-
2015
- 2015-06-01 RU RU2015121272/28U patent/RU159895U1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4996473A (en) | Microburst/windshear warning system | |
US20090135051A1 (en) | Mobile millimeter wave imaging radar system | |
Nijhuis et al. | Wind hazard and turbulence monitoring at airports with Lidar, Radar, and Mode-S downlinks: The UFO Project | |
CN102830107A (en) | Laser radar detection method and system for measuring contents of solid water and liquid water in cloud | |
KR20190091533A (en) | Methods and systems for mitigating rainfall radome attenuation in phased array antenna applications, and networked use of such applications | |
EP4170385A1 (en) | Weather radar short-term forecast for in-flight cockpit displays | |
CN110161280A (en) | Mixing detection Doppler lidar wind velocity measurement system and its measurement method | |
WO2022101637A1 (en) | Improvements in or relating to vehicle safety in a dynamic environment | |
Vasiliev et al. | The Design and Operation Features of the Near-airfield Zone Weather Radar Complex “Monocle” | |
CN106997050B (en) | Scanning type visibility laser radar | |
Boreysho et al. | Possibility and application of all-weather lidar-radio sensing complexes | |
RU159895U1 (en) | TWO-BAND LIDAR DEVICE FOR ALL-WEATHER METEOROLOGICAL AERONAUTICAL SUPPORT | |
Gauthreaux Jr et al. | Radar technology to monitor hazardous birds at airports | |
CN205691785U (en) | A kind of portable airport foreign object detection system | |
Gekat et al. | The state of weather radar operations, networks and products | |
CN210199315U (en) | Sea fog detection device based on visibility laser radar | |
RU2672040C2 (en) | Method of providing aircraft with meteorological information | |
Yanovsky et al. | Doppler‐polarimetric radar meteorological applications | |
Syarifuddin et al. | A real-time tephra fallout rate model by a small-compact X-band Multi-Parameter radar | |
Yanovsky | Specified for air safety, monitoring atmospheric phenomena including the volcano dust | |
Reehorst et al. | Progress towards the remote sensing of aircraft icing hazards | |
RU2804147C1 (en) | Method and system for determining location of high-speed train in navigation blind zone based on meteorological parameters | |
KR102428516B1 (en) | A system and method for providing radio wave quality at a long distance using radio signals received from an aircraft flying at a short distance | |
Friedrich et al. | On the use of advanced Doppler radar techniques to determine horizontal wind fields for operational weather surveillance | |
Perelet et al. | Discriminating fog and rain at the kilometre scale using the extinction from collocated infrared and microwave scintillometers |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC92 | Official registration of non-contracted transfer of exclusive right of a utility model |
Effective date: 20190626 |
|
PD9K | Change of name of utility model owner | ||
QB9K | Licence granted or registered (utility model) |
Free format text: PLEDGE FORMERLY AGREED ON 20200313 Effective date: 20200313 |
|
TK9K | Obvious and technical errors in the register or in publications corrected via the gazette [utility model] |
Free format text: CORRECTION TO CHAPTER -QB9K- IN JOURNAL 8-2020 |
|
QC91 | Licence termination (utility model) |
Free format text: PLEDGE FORMERLY AGREED ON 20200313 Effective date: 20211026 |