Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современное состояние дрифтерных исследований, существующие проблымы и задачи
1.1. Роль и место поверхностных дрейфующих буев' среди других автономных средств исследования океанов и морей 9
1.2. Современный статус дрифтерного мониторинга океанов и морей в интересах оперативной океанографии и гидрометеорологии 18
1.3. Анализ причин, сдерживающих создание и поддержание дрифтерных сетей с пространственно-временным разрешением согласно требованиям МОК и ВМО 33
1.4. Выводы 42
Глава 2. Исследование путей повышения эффективности применения дрейфующих измерительных платформ
2.1. Методика оценки технических параметров дрейфующего буя 44
2.2. Увеличение разрешающей способности дрифтерных измерений
2.3. Расширение функциональных'возможностей дрифтерных измерений за счет использования "Smart Buoy" технологии 77
2.4. Оптимизация финансовых и* материальных затрат» на> выполнение дрифтерных исследований 90
2.5. Пути установления дрифтерного мониторинга Черного моря 96
2.6. Особенности прослеживания траектории стратосферного аэростата 110
2.7. Выводы 117
Глава 3. Прием, обработка и хранение данных с дрейфующих буев
3.1. Оптимизация передачи данных с дрифтеров через спутниковую систему "Argos" 118
3.2. Организация приема, обработки и хранения информации буйковыми операторами 128
3.3. Возможности применения спутниковой системы ORBCOMM в дрифтерных исследования 136
3.4. Выводы 142
Заключение 143
Список использованных источников 145
- Современный статус дрифтерного мониторинга океанов и морей в интересах оперативной океанографии и гидрометеорологии
- Анализ причин, сдерживающих создание и поддержание дрифтерных сетей с пространственно-временным разрешением согласно требованиям МОК и ВМО
- Увеличение разрешающей способности дрифтерных измерений
- Организация приема, обработки и хранения информации буйковыми операторами
Введение к работе
Начиная с 2000 г. началась реализация международной программы по созданию глобальной инструментальной сети мониторинга океана и, приводной атмосферы.
Завершение строительства сети намечено на. 2010 г. В состав наблюдательных средств входят прибрежные и глубоководные якорные буи; профилирующие поплавки, способные дрейфовать длительное время под водой на глубинах до 2000 м, всплывая время от времени для передачи через спутник данных о вертикальном зондировании; станции уровня океана; попутные судовые наблюдения, спутниковые измерения и^ другие методы и средства. Актуальность созданияг этой наблюдательной системы связана с контролем изменчивости климата, улучшением прогноза погоды, предсказанием и снижением негативных последствий сильных штормов, включая тропические ураганы и другими важными задачами* Одним из важнейших компонентов создаваемой^ наблюдательной сети являются поверхностные дрейфующие буи или дрифтеры, предназначенные для контроля * параметров деятельного слояг океана и приводной атмосферы. До недавнего времени океанографы и гидрометеорологи использовали различные типы дрифтеров, поскольку метеорологические буи с датчиками, размещенными на высоких мачтах, обладали большой парусностью и не могли быть лагранжевыми трассерами, а значит, не могли использоваться для изучения морских течений. Развиваемая в последние годы, так называемая, WOCE дрифтерная технология предполагает создание и применение таких буйковых систем, которые, являясь с одной стороны лагранжевыми» трассерами, позволяют также контролировать метеорологические параметры приводной атмосферы. Такая технология удовлетворяет нуждам как океанографов, так и гидрометеорологов и обеспечивает унификацию буйковых носителей для решения широкого класса научных) и прикладных задач.
За относительно короткое время в рамках развития- WOCE технологии были скоординированы национальные и международные дрифтерные наблюдения в Мировом океане, разработаны и внедрены буйковые и информационные стандарты, определена стратегия дальнейшего развития, которая модифицируется при необходимости в ходе ежегодных встреч участников дрифтерных программ. Также была разработана система контроля качества буйковой информации, что обеспечило мониторинг работоспособности датчиков после запуска буев. Ведущими метеорологическими и океанографическими центрами с целью контроля изменчивости океана и климата ведется архивация информации. В специальных ежегодных сборниках публикуются научные и прикладные результаты исследований, а также технические материалы, включая действующие и новые стандарты.
Наиболее активный период становления WOCE технологии относится к началу настоящего столетия, когда были осмыслены и обозначены основные требования GOOS (Глобальной Системы Наблюдения океана) и GCOS (Глобальной Системы Контроля
Климата) о расширении дрифтерных сетей для мониторинга открытых акваторий Мирового океана и требуемом пространственно-временном разрешении. Была отмечена необходимость существенного возрастания финансовых и материальных затрат на увеличение плотности дрифтерных наблюдений с достижением разрешения, когда на площади 500x500 км должен находиться как минимум один дрифтер. С другой стороны, стало ясным, что национальные и международные финансовые ресурсы, вкладываемые в развитие наблюдательной дрифтерной сети, не могут быть существенно увеличены и необходимо искать другие пути поддержания необходимого пространственно-временного разрешения дрифтерных сетей. В частности, отмечалась невысокая техническая надежность существующих буев, быстрый выход из строя измерительных датчиков, избыточные затраты на передачу данных через спутниковый канал связи, а также другие проблемы, ограничивающие эффективность дрифтерных наблюдений.
Именно эти факторы послужили основой для выполнения исследований, изложенных в настоящей диссертации. Цель исследований заключалась в повышении надежности и эффективности дрифтерных измерений- параметров океана и приводной атмосферы при снижении материальных и финансовых затрат на выполнение работ. Задачи исследований состояли в следующем: • увеличение надежности измерения атмосферного давления в приводной атмосфере в условиях взволнованной морской поверхности; • повышение пространственно-временного разрешения измерения течений путем улучшения точности позиционирования буя через доплеровскую систему спутниковой связи; • увеличение продолжительности надежной работы дрейфующих буев; • разработка дрифтера, устойчивого к авиационному развертыванию; • повышение пропускной способности спутникового канала связи; • оптимизация процедуры обработки данных в береговом центре.
• экономия финансовых и материальных затрат на выполнение дрифтерных исследований.
Автором в настоящей работе на защиту выносятся следующие результаты исследований: • метод повышения надежности измерений атмосферного давления SVP-B дрифтером в условиях взволнованного моря; • метод повышения разрешающей способности при измерении параметров течений; • техническое решение буя, устойчивого к развертыванию с самолета; • концепция "Smart Buoy" для снижения финансовых затрат при передаче данных через ИСЗ; • методика трассировки измерительных платформ для сопровождения аэростатных зондов; • структура информационного кадра DBCP-M2 для передачи через ИСЗ как мгновенных, так и архивированных буйковых данных; • алгоритм оптимальной обработки информации от дрифтеров на берегу.
Материал диссертации изложен в трех главах. В главе 1 дана оценка современного состояния дрифтерных исследований и выделены существующие проблемы и задачи. В частности показано, что дрифтерные методы изучения морских течений давно используются в практике океанографических исследований. В начале 70-х годов прошлого столетия начали применяться дрейфующие буи со спутниковой связью. Именно связь через ИСЗ дала мощный толчок для развития этого инструмента, обеспечив полную автономность буйковых наблюдений в океане для решения научных и прикладных задач океанографии и гидрометеорологии. Решающая роль в развитии современной WOCE дрифтерной технологии принадлежит международной Комиссии Сотрудничества по Буям Сбора Данных (DBCP). Под ее руководством разработаны технические, технологические, организационные и, в какой-то мере, финансовые аспекты глобального дрифтерного мониторинга. Выводы Комиссии об основных проблемах, сдерживающих развитие и эффективность дрифтерной технологии были приняты автором для выбора направлений> исследований, результаты которых представлены в настоящей диссертационной работе.
В главе 2 представлены результаты исследований, направленных на повышение эффективности буйкового сегмента технологии и увеличение пространственно-временного разрешения дрифтерных измерений. Предложенная методика контроля параметров дрифтера в эксплуатации дала возможность объективной оценки того, что дают новые технические решения в сравнении с предыдущими и как они влияют на повышение эффективности дрифтерных исследований. Показано, что учет проводящих свойств морской поверхности при проектировании антенно-фидерной системы дрейфующего буя позволил увеличить качество и количество обсерваций в доплеровской спутниковой системе связи Argos, а значит обеспечить более высокое пространственно-временное разрешение измерений. Достигнуто повышение точности и надежности длительных, измерений атмосферного давления в условиях сильно взволнованной морской поверхности, когда буй вместе с измерителем атмосферного давления находится длительное время под водой.
Выполнен цикл работ, направленных на повышение эффективности дрифтерных исследований путем снижения стоимости получаемых данных. Последнее достигнуто за счет использования ряда новых технических решений и организационных мероприятий, в результате чего снижены эксплуатационные затраты на выполнение работ и почти втрое увеличено время безотказной жизни буев. Принято активное участие в установлении длительного дрифтерного мониторинга Черного моря. На основе статистического материала, полученного в ходе черноморских экспериментов предложена методика поддержания круглогодичных дрифтерных наблюдений с квазипостоянным распределением буев по морской поверхности. Рассмотрена возможность применения методов трассировки дрифтеров для сопровождения аэростатных зондов. Показано, что применение оптимальной фильтрации дает возможность дальнейшего повышения пространственновременного разрешения измерений с помощью дрейфующих платформ.
Результаты исследований, представленных в главе 3 отражают усилия, направленные на развитие информационного обеспечения дрифтерных наблюдений.
Разработка нового информационного формата DBCP-M2 для передачи данных в канале «буй-ИСЗ» позволила увеличить количество дрифтеров в эксплуатации и обеспечила оптимизацию информационных потоков путем одновременной передачи с буя мгновенных и архивированных данных, что полностью удовлетворило запросам гидрометеорологов и океанографов для решения задач оперативного характера, а также дальнейшего научного анализа. Созданная система обработки данных оптимизирует процедуру анализа информации буйковыми операторами. Использование системы дает возможность систематизировать поступающую информацию по ряду критериев (номер буя, временная хронология, последовательность данных с датчиков и др.), хранить ее в таком виде, оценивать параметры движения буя (скорость и направление), а также представлять результаты дрейфа на электронной карте. Для удовлетворения запросов- со стороны буйковых операторов к тому, что может дать применение других спутниковых систем связи помимо Argos выполнен анализ возможностей передачи данных и сопровождения буев через спутниковую систему Орбком при одновременном оснащении буя приемником GPS.
Показано, что использование такого метода позволит повысить пространственно-временное разрешение дрифтерных наблюдений в океанах и морях.
Диссертационная работа выполнена автором в Морском гидрофизическом институте НАН Украины в период с 1999 по 2009 гг. Исследования проводились в рамках проектов МГИ НАНУ: "Спутниковая океанология", "Оперативная океанография", "Течения МГИ", а также международных проектов: GDP - Глобальная Дрифтерная Программа; EGOS - Европейская Группа Океанских Станций; ISABP -Международная Южно-Атлантическая Буйковая Программа; BSBP - Черноморская Буйковая Программа. Эксперименты по изучению эффективности разработанных методов и технических средств проводились путем запуска буев с кораблей и самолетов в Черном море, а также Индийском, Атлантическом и Тихом океанах. Всего было запущено около 150 дрифтеров, из них 65 буев было использовано в Черном море. Работа включает 151 лист машинописного текста, 84 рисунок и 29 таблиц. Обзор литературы проведен по 69 источникам. Основное содержание диссертации отражено в 8 печатных трудах в национальных и международных научных изданиях.
Современный статус дрифтерного мониторинга океанов и морей в интересах оперативной океанографии и гидрометеорологии
В настоящее время основная координирующая деятельность по организации и проведению дрифтерных экспериментов возложена на международную комиссию сотрудничества по буям сбора данных - Data Buoy Coordination Panel (DBCP). Комиссия была организована в 1985 г., совместным решением Всемирной Метеорологической Организации (ВМО) и Межправительственной Океанографической Комиссией (МОК ЮНЕСКО), как инструмент для расширения сотрудничества, координации и обмена информацией среди операторов и пользователей дрейфующих буев для метеорологических и океанографических исследований, с целью улучшения количества и качества буйковых данных.
Основное противоречие между океанографами и метеорологами состояло до недавнего времени в том, что свои научные и прикладные интересы решались ими на различной технической основе. Задача метеорологов состояла в том, чтобы датчики ветра, температуры воздуха, влажности поместить как можно ближе к 10 м стандартной высоте, используя соответствующую конструкцию буя. Однако, в этом случае, дрифтер обладал большой парусностью надводной части, и такой буй нельзя было рассматривать в качестве лагранжевого трассера, что, первую очередь, интересовало океанографов. Стратегия выполнения глобальных дрифтерных наблюдений, принятая Комиссией в 1999 [30], предполагала существенное увеличение количества дрейфующих буев, развернутых в Мировом океане. В дальнейшем этот документ претерпел ряд изменений, изложенных в его версиях, выпущенных в 2000 и 2002 гг.
В документе определено, что основным инструментом для осуществления дрифтерных программ должны стать недорогие SVP и SVP-B дрифтеры [28, 29] и их модификации, которые с одной стороны являются лагранжевыми трассерами, а с другой -позволяют измерять некоторые параметры приводной атмосферы.
В качестве примера на рис. 1.12 показано фактическое расположение дрейфующих буев в Мировом океане по состоянию на 25 августа 2003 г. Реализацию политики создания глобальной дрифтерной сети DBCP видит через организацию региональных групп действия (Action Groups). По своей сути это международные программы, области интересов которых ограничены каким-либо регионом. Первой такой группой стала EGOS (Европейская Группа Океанских станций), предназначенная для совместного развертывания метеорологических дрифтеров в северной Атлантике. Таким образом, EGOS стала первой региональной группой действия в рамках DBCP. Группа сохраняет полную автономность во всех своих рабочих и административных вопросах, но использует поддержку DBCP через ее технического координатора, секретариаты МОК и ВМО, а также ежегодные встречи DBCP.
Существует достаточно много различных типов дрифтеров, однако, как уже говорилось, к лагранжевым метеорологическим буям относится в основном приборы SVP и SVP-B типов, которые являются на сегодня основой глобальной дрифтерной сети. Обладая способностью прослеживать течения в деятельном слое, они в тоже время обеспечивают измерения температуры воды и, что самое главное - атмосферного давления в приводной атмосфере. Имеется еще один очень важный для метеорологии параметр, это скорость и направление ветра. Существующие метеорологические буи,, например буй TOGA, показанный на. рис.1 !10. позволяет измерять параметры ветра за счет анемометра, : размещенного в самой верхней точке и крыла, разворачивающего буй? по; направлению; : ветра: Компас, установленный внутри буя, фиксирует ориентацию буя и дает тем самым: направление ветра. Для дрифтеров SVP класса!метод измерения скорости ветра с помощью анемометра непригоден в силу малых размеров поверхностного поплавка, его продолжительным нахождением под водой и невозможностью поднять датчик скорости ветра значительно выше уровня воды. .
Анализ причин, сдерживающих создание и поддержание дрифтерных сетей с пространственно-временным разрешением согласно требованиям МОК и ВМО
Анализ состояния дрифтерных сетей и каждого буя в отдельности, а также связанных с этим задач по повышению надежности и качеству измерений, как уже говорилось, выполняется на постоянной основе Meteo-France, а также международной экспертной группой DBCP. Результаты этой работы представляются в форме докладов во время ежегодных встреч комиссии сотрудничества с последующей публикацией в сборниках DBCP и других источниках. По сути выполненных исследований, представленных в диссертации, обобщенно можно выделить следующие наиболее важные задачи, которые представлены экспертами в области дрифтерных исследований как результат этого анализа для получения их решения как можно скорее: увеличение надежности измерения атмосферного давления увеличение времени жизни дрейфующих буев повышение пространственно-временного разрешения измерения течений разработка дрифтера, устойчивого к авиационному развертыванию повышение пропускной способности спутникового канала связи оптимизация процедуры обработки данных в береговом центре экономия финансовых и материальных затрат.
Рассмотрим подробнее в чем состоят эти задачи на основе обобщенного анализа материала, изложенного в [35-38]. Одна из проблем проведения такого анализа состоит в том, что из-за длительного времени жизни буев имеется большая задержка между моментами их запуска и оценками результатов их работы. Поэтому текущий анализ всегда будет отставать от реальной картины, поскольку много буев находится в действии уже в течение длительного времени, однако они не выработали свой ресурс и их результаты не могут быть приняты во внимание, несмотря на то, что именно в этих буях использованы новинки, направленные на повышение надежности и продолжительности дрифтерных исследований. Измерение атмосферного давления (АД)
В работе [35] показано, что приблизительно 450 SVP-B дрифтеров были развернуты в Мировом океане с сентября 1994 до июля 1997. Среднее время жизни канала атмосферного давления составило 165 дней. В работе [36] отмечено, что большое число быстрых выходов из строя, происходили сразу во время развертывания, или несколькими днями позже. Напротив, некоторые дрифтеры правильно работали в течение больше чем 700 дней после их развертывания, доказывая, что принцип измерения работает нормально. Разработчикам и изготовителям дрифтеров было предложено улучшить надежность измерения АД, для чего провести исследования и выявить причину этого явления.
Следующий анализ [37] был сделан в 2001 г. для оценки примерно 1000 SVP-B дрифтеров, запущенных в период с 1996 по 2001 г. В среднем, 28% развертываний было сделано воздушным путем. На рис. 1.29 показано распределение по годам запущенных дрифтеров, где отдельно обозначены самолетные и судовые постановки. Метод оценивания оставался Рис.1.29. Распределение по годам запущенных дрифтеров с разделением неизмененным с 1996 г. Он основан на самолетных и судовых запусков ежемесячной статистике различий между наблюдениями и выводами модели, как описано в разделе 1.2. Дрифтер объявляется неисправным, если его измерения АД некорректные в течение текущего месяца, когда процент от "грубых ошибок" выше чем 5%, когда смещение выше чем 5 пРа или когда среднеквадратичное отклонение больше чем 3 hPa. Окончанием измерений может также быть дата выхода на берег (даже если бакен продолжает передавать информацию) или прекращение передачи. На рис. 1.30 показаны средние времена жизни для канала АД, начиная с 1996г. Окончания срока службы используются, чтобы вычислять их средние времена жизни в течение 6-месячных периодов. Очевидно, что среднее время жизни увеличилось к началу 1999г.
Повышение пространственно-временного разрешения измерения течений Измерение течений с помощью дрифтеров производится на основе географических координат (обсерваций), получаемых во время пролета спутников и привязанных ко времени этого пролета в абсолютной временной шкале (отсчет от Гринвического меридиана). Для восстановления средней скорости между смежными обсервациями используется как правили линейная интерполяция. Очевидно, что чем чаще обсервации, тем выше временное разрешение при восстановлении поля течений, а чем точнее сама обсервация, тем выше пространственное разрешение.
Между тем, дискретность обсерваций, а также их точность, зависит от ряда обстоятельств, связанных с работой как спутниковой системы в целом, так и условиями передачи данных с буя, включая технические характеристики радиопередающего тракта в условиях спокойной морской поверхности и взволнованного моря, когда буй до 80% времени может находиться под водой. Безусловно, все это сказывается на реальном пространственно-временном разрешении, поскольку спутник в условиях сильного волнения может не идентифицировать буй на поверхности, что приведет к потере обсервации, особенно при низких углах места спутниковой орбиты, когда время пролета спутника ограничено. Если разработчик буйковой техники, как правило, не в состоянии влиять на характеристики действующей системы спутниковой связи, то изучение особенностей передачи данных с буя на спутник и поиск путей улучшения качества связи и определения координат может и должно стать предметом исследований с целью повышения пространственно-временного разрешения при изучении течений.
Увеличение разрешающей способности дрифтерных измерений
В настоящем разделе представлены результаты исследований, выполненных с участием автора по заданию экспертной группы DBCP с целью повышения пространственно-временного разрешения дрифтерных измерений. По характеру выполненных работ последние можно разделить на два этапа, выполненные соответственно: 1999-2000гг. - проведение дрифтерного эксперимента в Черном море для исследования влияния характеристик радиопередающего тракта SVP дрифтера на параметры пространственно-временного разрешения; 2000-2001 гг. - проведение эксперимента в Индийском океане для сравнению обычных буев с буями, оснащенными модифицированным радиопередающим трактом. Результаты представлялись во время встреч экспертной группы DBCP в 2000г. [43], в 2001г. [39] и в 2002г. [41]. Суть представленных результатов состоит в следующем.
Система связи Argos имеет ограниченную пропускную способность и большую скважность во времени (90+/-10 сек) при передаче данных с измерительных платформ. В то же время существует ряд задач, когда необходимо: передать за один пролет спутника информации больше чем 256 бит (максимально допустимый передаваемый объем в одном сообщении системы Argos); передать информацию о динамике быстротекущих процессов, например, данные с буев при 15 минутном или более коротком периоде измерений; обеспечить повышенную точность обсерваций при изучении мелкомасштабных течений.
Один из путей решения первой задачи состоит в разделении передаваемого объема данных на несколько частей и их передачи в смежных посылках. При этом, также как и для второй задачи, важно чтобы за время пролета на борту спутника было принято как можно больше посылок. В идеале это количество для стандартных SVP и SVPB дрифтеров должно равняться времени пролета спутника, деленному на 90 сек. Реальное число посылок, принятых на борту спутника, значительно меньше. Происходит это по ряду причин, связанных с условиями плавания буя (шторм или штиль), амплитудой и скоростью угловых колебаний буя, характеристиками антенны и радиопередающего тракта буйкового терминала связи и условиями приема данных на борту спутника. Характеристики радиопередающего тракта буя, антенна которого расположена на уровне воды, имеют свои особенности. Они были изучены во время проектирования морского аварийного радиобуя спутниковой системы связи Kocnac/Sarsat (полный аналог системы Argos, только другого назначения) и реализованы в серийном радиобуе "Муссон-501" [44]. Во время сдаточных испытаний этого буя было продемонстрировано, что буй способен обеспечить связь с ИСЗ, когда последний находится за горизонтом. Это значит, что на вероятностном уровне количество посылок, принятых спутником, может быть больше теоретически возможного. Однако, аварийный передатчик имеет номинальную мощность 5-7 Вт, в то время как мощность передатчика измерительных платформ не превышает 1,5 Вт, что затрудняет связь со спутником при малых углах места, когда расстояние между буем и спутником максимально, а уровень сигнала от буя в месте нахождения спутника минимален. Для того, чтобы увеличить вероятность приема на борту ИСЗ слабых сигналов было создано новое поколение спутниковой аппаратуры Argos-2, имеющее повышенную чувствительность бортового приемника по сравнению со спутниками Argos-1. Однако, положительный эффект может быть также достигнут, когда улучшаются технические характеристики радиопередающего тракта буйкового терминала связи. Это может быть получено, когда буйковый передатчик, его антенно-фидерное устройство и электропроводящие свойства морской воды рассматриваются как единая система, в которой формируется и распространяется радиосигнал, как это сделано в аварийном радиобуе "Муссон-501".
Спутниковый сегмент системы связи Argos включал ИСЗ NOAA-J, в дальнейшем - J, на котором установлена аппаратура Argos-1 и ИСЗ NOAA-K, в дальнейшем - К, на котором установлена аппаратура Argos-2, с более чувствительным бортовым приемником. Оценке подлежали два блока характеристик, один из которых связан с повышением временного разрешения (более частых измерений) и увеличением объема передаваемой информации, а второй с повышением пространственного разрешения, что крайне необходимо для изучения мезомасштабной изменчивости, в частности вихревых образований с диаметром 10-50 км, которые существуют в замкнутых водоемах, например в Черном море.
Общее за три месяца количество всех спутниковых пролетов, во время которых произошли сеансы связи между дрифтерами и ИСЗ
Практическая значимость этого параметра заключается в увеличении объема передаваемой информации или плотности информационного потока. Этот параметр характеризует количество сеансов связи состоявшихся между дрифтерами и спутниками в двухспутниковой системе связи за один и тот же промежуток времени при нахождении буев в примерно одинаковых условиях плавания.
Согласно [46] для широты плавания буев в Черном море при двухспутниковой системе обслуживания среднее количество пролетов за день равно 11. Таким образом, контрольным значением количества пролетов за месяц является число Nnp=30 11=330. Если N„p 330, то буй обеспечивает максимально допустимое количество соединений, если меньше, то нет. На рис.2.6а показано количество состоявшихся контактов для двухспутниковой системы суммарно по каждому бую в ходе трехмесячного эксперимента, а также превышение количества контактов в процентах для буев группы (II) по сравнению с группой (I). На рис.2.6б показано количество контактов помесячно для каждого буя.
Организация приема, обработки и хранения информации буйковыми операторами
Прием данных от системы Argos осуществляется оператором с помощью ПЭВМ через несколько сетевых операторов, работающих в рамках тех или иных программ. Автор принимал непосредственное участие в разработке системы управления процессами приема, предварительного анализа и регистрации данных, а также процессами их ввода в программы-приложения (например, для оценивания траекторных параметров дрейфа и построения траекторий на электронных картах). В работе [62] описана система, предназначенная для обработки данных с буев, когда она передавалась в форматеОВСР-М1. При этом под управлением понимается линейная или условная цепь событий, наступающих в соответствии с некоторым формальным правилом, которое приводит к достижению поставленной цели. Наступление некоторого события определяет соответствующий ему объект, который содержит алгоритм и данные для его выполнения. Таким образом, процесс управления представляет собой некоторую логическую последовательность функций, которая определяется целями управления. В рассматриваемом случае управление процессами приема и обработки данных имеет своей целью получение информации путем интерпретации пользователем принятых и обработанных данных.
Для реализации сформулированного алгоритма разработана программная система, в состав которой вошли следующие подсистемы: подсистема управления; подсистема связи с базой данных Argos; подсистема приложений, состоящая из прикладных программ обработки данных и визуализации результатов; подсистема информационного обеспечения, состоящая из реляционных баз данных. Подсистема управления построена средствами СУБД FoxPro 2.6 таким образом, что дает возможность оператору при помощи «оконного» интерфейса управлять режимами работы основных подсистем. Подсистема связи предназначена для автоматического приема данных из системы Argos, полученных от дрейфующего буя за последний пролет спутника. Она состоит из двух программных модулей: программы связи с сетью INTERNET, написанной на языке Java и обеспечивающей выход в систему TELENET, и командного файла для работы с системным монитором Argos.
Подсистема приложений состоит из комплекса программ обработки данных, включая программу оценивания траекторных параметров дрейфа, и программного пакета SURFER 3.2, предназначенного для прорисовки траекторий дрейфа на электронных картах. Программы обработки данных разработаны с использованием средств системы программирования BORLAND C++ в виде функционально завершенных модулей, представленных в форме ехе-файлов. Запуск программ - модулей производится подсистемой управления. Исходные данные для построения траекторий дрейфа формируются программой обработки и помещаются в специальный файл связи, который автоматически открывается и читается программой-построителем. Обмен данными как между отдельными программами, так и между программами и базами данных осуществляется с помощью файловой системы.
Подсистема информационного обеспечения представлена буферной базой данных, поля которой заполняются при чтении исходных файлов с данными от космической системы связи Argos, рабочими базами данных, а также главной базой, содержащей первичные параметры дрейфа, полученные за время всего эксперимента. Если эксперимент не закончен, то главная база данных открыта для пополнения. В этом случае предусмотрены два режима: автоматический и пошаговый. В пошаговом режиме содержимое исходного файла с данными считывается в буферную базу данных по отдельным кадрам последовательно после нажатия любой клавиши. Одновременно на экране видеомонитора в специальном окне выводится для оперативного контроля содержимое введенного информационного кадра. В автоматическом режиме с помощью одной команды данные из исходного файла с ASCII-кодами переписываются непосредственно в файл буферной базы данных без индикации на экране содержимого информационных кадров. После записи очередной порции данных в буферную базу данных, автоматически происходит отбраковка и перезапись исходных данных в рабочую базу данных. После такой процедуры буферная база данных очищается. В ходе обработки данных от измерительных датчиков формируется и заполняется еще одна рабочая база. В зависимости от режима работы АСОД ДЭ активизируются соответствующие базы данных и формируется главная база данных на основе объединения полей из нескольких рабочих баз.
Данные, хранящиеся в главной базе данных, в любой момент доступны программам оценивания параметров дрейфа и программам вторичной обработки. Это дает возможность следить за развитием событий как во время эксперимента, так и после его завершения и воспроизводить первичные и вторичные параметры дрейфа на любой выбранный день и час, относящиеся к временному отрезку, в течение которого проводился эксперимент. Если по ошибке задана дата не относящаяся к периоду эксперимента, то будет выдано сообщение об ошибке.
