RU191582U1 - Устройство наблюдения оптического состояния неба в пределах видимой полусферы - Google Patents
Устройство наблюдения оптического состояния неба в пределах видимой полусферы Download PDFInfo
- Publication number
- RU191582U1 RU191582U1 RU2019107577U RU2019107577U RU191582U1 RU 191582 U1 RU191582 U1 RU 191582U1 RU 2019107577 U RU2019107577 U RU 2019107577U RU 2019107577 U RU2019107577 U RU 2019107577U RU 191582 U1 RU191582 U1 RU 191582U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sky
- lunar
- screen
- visible
- optical state
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01W—METEOROLOGY
- G01W1/00—Meteorology
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Atmospheric Sciences (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Ecology (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Abstract
Устройство относится к измерительным приборам и может быть использовано для круглосуточного и круглогодичного наблюдения оптического состояния видимой полусферы неба. Устройство наблюдения оптического состояния неба в пределах видимой полусферы состоит из цифрового фотодетектора со сверхширокоугольным объективом типа «FishEye», лунно-солнечного экрана c двухосным поворотным блоком, блоком управления и ЭВМ, при этом лунно-солнечный экран выполнен в виде диска на выносной штанге, диаметр диска на 40% больше оптического окна и лунно-солнечный экран установлен с учетом видимого углового размера экрана, положение штанги по азимуту и углу места задается двухосным поворотным блоком, управление поворотным блоком производится от блока управления, на котором рассчитывается текущее положение Солнца/Луны. Технический результат заключается в повышении надежности оценки балла облачности по цвету в дневное время и по наличию звезд в ночное время. 1 ил.
Description
Устройство относится к измерительным приборам, в частности к устройствам и приборам для измерения двух или более переменных величин, и может быть использовано для круглосуточного и круглогодичного наблюдения оптического состояния видимой полусферы неба. Устройство может применяться для контроля атмосферно-оптического и метеорологического состояния атмо-сферы.
Известен «Датчик ночной облачности». Датчик содержит объектив, теле- визионную камеру, блок накопления кадров и вычитания фона, блок запомина- ния звездного каталога. В датчик дополнительно введены формирователь теле- визионного массива звезд, формирователь каталожного массива звезд, блок отождествления звезд, вычислитель прозрачности атмосферы, формирователь зон облачности. Вычисление ночной прозрачности атмосферы осуществляется с помощью отождествления блеска телевизионных и каталожных звезд. Техническим результатом является обеспечение работы датчика в автоматическом режиме, повышение объективности и точности оценки ночной облачности. (RU 2436133, Здор С. Е., Колинько В. И.).
Основным недостатком данного датчика является невозможность функционирования в круглосуточном режиме.
Известно AUTOMATIC TOTAL SKY IMAGER MODEL TSI-880 («Автоматическое устройство съемки небосвода»), http://yesinc.com/products/data/tsi880/tsi-880ds.pdf), описанный, в том числе, в работе S.V. Zuev, A.A. Tikhomirov "Cloudiness monitoring for database of local weather", Proc. SPIE 6160, Twelfth Joint International Symposium on Atmospheric and Ocean Optics/Atmospheric Physics, 61600U (April 21, 2006); doi:10.1117/12.675238. Устройство состоит из сферического зеркала, аналоговой камеры с оцифровкой и обработкой изображения на ЭВМ и защитного экрана с системой слежения за Солнцем. Недостатками устройства являются нестабильность определения балла облачности, обусловленная малой информативностью цветовых признаков изображения и низким пространственным разрешением. Защита от засветок выполнена в виде пластины, которая значительно перекрывает поля зрения системы.
Известно «Устройство для определения общего балла облачности на основе прямых цифровых широкоугольных снимков видимой полусферы неба». Устройство содержит систему регистрации данных в виде цифровой камеры с широкоугольным объективом, блока контроля положения системы регистрации, включающий трехосевой датчик ускорения свободного падения, трехосевой датчик вращения и датчик географического положения, блок управлениярегистрацией и обработки данных. Блок управления регистрацией данных связан цифровыми линиями связи с системой регистрации данных и с блоком контроля положения, последние жестко соединены между собой с образованием единой установки наружного монтажа. Техническим результатом является повышение достоверности, объективности и точности определения общего баллаоблачности, и возможность регистрации видимой пространственной структуры облачности в цифровом формате. (RU 2589463, Криницкий М. А., Гулев С. К., Синицын А. В.).
Недостатком данного устройства является отсутствие защиты от прямых солнечных лучей, которые могут привести к повреждению фотодетектора или к пересвету участка изображения в зоне около Солнца (Луны) и увеличению погрешности определения границ облачного поля.
Известно «Устройство распознавания форм облачности» и ее количества по пространственно-временной структуре излучения в инфракрасной области.
Устройство распознавания форм облачности содержит радиометр, сканирующую систему, систему регистрации и обработки данных (блок регистрации).
Техническим результатом является повышение быстродействия устройства и возможность регистрации полусферического с перестраиваемым разрешением изображения поля излучения облачности для ее распознавания по пространственной структуре (RU 2331853, Третьяков Н.Д., Алленов М. И., Иванов В.Н.).
Недостатками устройства являются: невозможность функционирования в круглосуточном режиме, недостаточные полнота и достоверность результатов, низкая надежность в связи с наличием механического сканирующего устройства, составляющего основу измерителя и включающего быстро вращающиеся детали.
Наиболее близким аналогом к предлагаемой полезной модели является «ALL SKY IMAGER» (US 2004/0169770 A1, Kevin B., Charles N. Long). Авторы данного изобретения предлагают использовать цифровую камеру с высоким разрешения установленную на солнечный трекер, который следит за положениием солнца. Для защиты камеры от прямых солнечных лучей солнечный трекер оснащен защитным экраном (шаром).
Основным недостатком устройства является неточность определения параметров облачности связанное с большими размерами затеняющего экрана (шар) на регистрируемом изображении неба обусловленное малым расстоянием (600 мм) от центра экрана (шара) до защитного купола. Вторым недостатком является отсутствие постоянной привязки к сторонам света регистрируемых изображений неба вследствие непрерывного отслеживания трекером положения Солнца на небе, а следовательно возникающие неточности при определении координат облачности.
Задачей технического решения является создание устройства для круглосуточного и круглогодичного наблюдения оптического состояния видимой полусферы неба, определения общего балла облачности, и состояния атмосферы на основе широкоугольных снимков высокого разрешения видимой полусферы неба.
Техническим результатом полезной модели является повышение надежности оценки балла облачности по цвету в дневное время и по наличию звезд в ночное время.
Достижение указанного результата обеспечивается тем, что устройство состоит из оптического блока с цифровым фотодетектором со сверхширокоугольным объективом типа «FishEye», размещёнными в климатическом боксе, защитного лунно-солнечного экрана с электромеханическим приводом и ЭВМ для управления и обработки данных.
Сущность полезной модели заключается в том, что для наблюдения оптического состояния неба в пределах видимой полусферы устройство накапливаети обрабатывает изображения неба, полученные цифровым фотодетектором со сверхширокоугольным объективом типа «FishEye» (установленным перед оптическим окном). В качестве защиты от засветок Солнцем днем и Луной ночью входного оптического окна (7) диаметром D используется подвижный лунно-солнечный экран, диаметр которого S на ~40% больше: S = 1.4 D. Расстояние L от центра экрана до центра защитного купола определяется оптимальным видимым угловым размером. Данный размер в полном объеме зачищает оптическую систему от засветки и при этом минимум ограничивает поле обзора фотодетектора. Лунно-солнечный экран выполнен в виде диска на выносной штанге. Положение штанги по азимуту и углу места задается двухосным поворотным блоком. Управление поворотным блоком производится от блока управления, на котором рассчитывается текущее положение Солнца/Луны. Устройство выполнено в герметичном и термостабилизированном корпусе, что позволяет использовать его на открытом воздухе. Обработка изображений и контроль работы устройства осуществляется, посредством ЭВМ.
Все элементы устройства находятся в конструктивном единстве.
Устройство состоит (Фиг. 1) из:
1. Термостабилизированный корпус;
2. Цифровой фотодетектор со сверхширокоугольным объективом типа «FishEye»;
3. Лунно-солнечный экран (ЛСЭ);
4. Двухосный поворотный блок;
5. Блока управления;
6. ЭВМ;
7. Оптическое окно.
Блок-схема устройство наблюдения оптического состояния неба в пределах видимой полусферы приведена на фиг.1.
Принцип работы устройства.
Цифровой фотодетектор со сверхширокоугольным объективом типа «FishEye» (2) с заданной периодичностью производит фотосьемку верхней полусферы неба, изображение передаются на ЭВМ, где в зависимости от времени суток по одному из двух алгоритмов производится оценка общего бала облачности.
Оценка общего балла облачности осуществляется автоматически по набору цветовых и статистических характеристик регистрируемых изображений облачности. Наличие звезд на участке изображения указывает на отсутствие экранирующего объекта (облака). Для защиты фотодетектора от яркого света Солнца/Луны используется подвижный лунно-солнечный экран(3). ЭВМ (6) по координатам место положения устройства и текущего времени автоматически определяет текущее положение Солнца/Луны и передает данные на блок управления (5), который формирует управляющие сигналы и передаёт их на двухосный поворотный блок (4), который перемещает экран в заданное положение.
Claims (1)
- Устройство наблюдения оптического состояния неба в пределах видимой полусферы, состоящее из цифрового фотодетектора со сверхширокоугольным объективом типа «FishEye», лунно-солнечного экрана c двухосным поворотным блоком, блоком управления и ЭВМ, отличающееся тем, что лунно-солнечный экран выполнен в виде диска на выносной штанге, диаметр диска на 40% больше оптического окна и лунно-солнечный экран установлен с учетом видимого углового размера экрана, положение штанги по азимуту и углу места задается двухосным поворотным блоком, управление поворотным блоком производится от блока управления, на котором рассчитывается текущее положение Солнца/Луны.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019107577U RU191582U1 (ru) | 2019-03-18 | 2019-03-18 | Устройство наблюдения оптического состояния неба в пределах видимой полусферы |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019107577U RU191582U1 (ru) | 2019-03-18 | 2019-03-18 | Устройство наблюдения оптического состояния неба в пределах видимой полусферы |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU191582U1 true RU191582U1 (ru) | 2019-08-13 |
Family
ID=67638139
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019107577U RU191582U1 (ru) | 2019-03-18 | 2019-03-18 | Устройство наблюдения оптического состояния неба в пределах видимой полусферы |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU191582U1 (ru) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU38802A1 (ru) * | 1934-03-02 | 1934-09-30 | М.М. Гуревич | Прибор дл измерени прозрачности воздуха |
| WO2001013145A1 (en) * | 1999-08-18 | 2001-02-22 | Blue Sky Imaging Limited | Cloud imaging method and apparatus |
| WO2012105973A1 (en) * | 2011-02-02 | 2012-08-09 | Michigan Aerospace Corporation | Atmospheric measurement system and method |
| RU2525625C2 (ru) * | 2012-07-16 | 2014-08-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт мониторинга климатических и экологических систем Сибирского отделения Российской академии наук (ИМКЭС СО РАН) | Способ определения балла облачности |
| RU2589463C1 (ru) * | 2015-05-14 | 2016-07-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки институт океанологии им. П.П. Ширшова Российской академии наук | Устройство для определения общего балла облачности на основе прямых цифровых широкоугольных снимков видимой полусферы неба |
| RU2609757C2 (ru) * | 2014-08-12 | 2017-02-02 | Сяоми Инк. | Способ и устройство отображения погоды |
| RU2678950C1 (ru) * | 2017-11-30 | 2019-02-04 | Публичное акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева", ПАО КМЗ | Способ оценки облачности ночной атмосферы и датчик ночной облачности для его осуществления |
-
2019
- 2019-03-18 RU RU2019107577U patent/RU191582U1/ru active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU38802A1 (ru) * | 1934-03-02 | 1934-09-30 | М.М. Гуревич | Прибор дл измерени прозрачности воздуха |
| WO2001013145A1 (en) * | 1999-08-18 | 2001-02-22 | Blue Sky Imaging Limited | Cloud imaging method and apparatus |
| WO2012105973A1 (en) * | 2011-02-02 | 2012-08-09 | Michigan Aerospace Corporation | Atmospheric measurement system and method |
| RU2525625C2 (ru) * | 2012-07-16 | 2014-08-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт мониторинга климатических и экологических систем Сибирского отделения Российской академии наук (ИМКЭС СО РАН) | Способ определения балла облачности |
| RU2609757C2 (ru) * | 2014-08-12 | 2017-02-02 | Сяоми Инк. | Способ и устройство отображения погоды |
| RU2589463C1 (ru) * | 2015-05-14 | 2016-07-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки институт океанологии им. П.П. Ширшова Российской академии наук | Устройство для определения общего балла облачности на основе прямых цифровых широкоугольных снимков видимой полусферы неба |
| RU2678950C1 (ru) * | 2017-11-30 | 2019-02-04 | Публичное акционерное общество "Красногорский завод им. С.А. Зверева", ПАО КМЗ | Способ оценки облачности ночной атмосферы и датчик ночной облачности для его осуществления |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6680788B2 (ja) | 空の観察領域内の雲を特定及び監視するための検出装置及び方法 | |
| CA2301895C (en) | Apparatus and method for monitoring and reporting weather conditions | |
| Chauvin et al. | Modelling the clear-sky intensity distribution using a sky imager | |
| Dev et al. | Estimating solar irradiance using sky imagers | |
| CN113226007B (zh) | 图像传感器和热像仪设备及其***和方法 | |
| US10007999B2 (en) | Method of solar power prediction | |
| KR101969841B1 (ko) | 정밀조도를 활용한 전천카메라 기반의 구름 관측 시스템 | |
| US20040169770A1 (en) | All sky imager | |
| JP2009282406A (ja) | 定点観測装置、及び定点観測方法 | |
| Graber et al. | Land-based infrared imagery for marine mammal detection | |
| Koschny et al. | A double-station meteor camera set-up in the Canary Islands–CILBO | |
| Lewis et al. | A radiometric all-sky infrared camera (RASICAM) for DES/CTIO | |
| RU191582U1 (ru) | Устройство наблюдения оптического состояния неба в пределах видимой полусферы | |
| Shaw et al. | Continuous outdoor operation of an all-sky polarization imager | |
| JP4500602B2 (ja) | 路面温度予測システム、路面温度予測方法及び路面温度予測プログラム | |
| Walker et al. | Monitoring the night sky with the Cerro Tololo All-Sky camera for the TMT and LSST projects | |
| Terrén-Serrano et al. | Data acquisition and image processing for solar irradiance forecasting | |
| RU2436133C2 (ru) | Датчик ночной облачности | |
| CN114894312A (zh) | 基于四通道全天空偏振成像的云像探测***及其探测方法 | |
| RU2589463C1 (ru) | Устройство для определения общего балла облачности на основе прямых цифровых широкоугольных снимков видимой полусферы неба | |
| Shields et al. | Whole sky imagers for real-time cloud assessment, cloud free line of sight determinations and potential tactical applications | |
| Bettonvil | Remote and automatic small-scale observatories: experience with an all-sky fireball patrol camera | |
| KR102404602B1 (ko) | 전천 카메라 및 이를 포함하는 항공 기상 관측 시스템 | |
| Nugent | Deployment of the third-generation infrared cloud imager: A two-year study of Arctic clouds at Barrow, Alaska | |
| JP7520649B2 (ja) | 気象情報処理装置、気象情報処理システム、気象情報処理方法及び気象情報処理プログラム |