Введение к работе
з
Актуальность работы.
Обеспечение высокого уровня безопасности и регулярности полетов
воздушного транспорта представляет собой сложную комплексную задачу, включающую в себя, в частности, метеорологическое обеспечение.
Несмотря на то, что сложные метеорологические условия непосредственно являются причиной незначительного числа авиационных происшествий (АП), нельзя не принимать во внимание их влияние на возникновение ошибок экипажа и наземного персонала.
Для успешного выполнения каждого из этапов полета необходимы соответствующие метеорологические условия, а также прогноз их усложнения. К числу основных метеорологических факторов, усложняющих полет, относятся, в первую очередь, облака и связанные с ними явления, такие как сильные ливневые осадки, град, грозы, смерчи, шквалы, сдвиг ветра, турбулентность, атмосферное электричество, а также ограниченная видимость.
Информация о5 этих опасных метеоявлениях может быть получена различными методами, в частности, путем радиолокационного зондирования облаков и осадков. Использование доплеровеких радиолокаторов, измеряющих статистические характеристики сигнала, отраженного от метеообъектов, является одним из наиболее перспективных направлений в радиолокационной метеорологии.
Доплсровские радиолокаторы дают возможность провести измерения скоростей движения частиц в метеообразованиях, скоростей движения воздуха, атмосферной турбулентности, распределения капель по размерам и др. Применение поляризационных методов при обработке информации, получаемой с доплеровского метеорадиолокатора, повышает возможности распознавания сигналов. При этом важной является проблема приведения
получаемой информации к виду, удобному для использования специалистами по метеорологии и физике атмосферы. Доплеровские радиолокационные методы имеют практическое значение только при наличии оперативных методов и средств обработки и представления данных измерений.
Именно проблеме оперативной обработки сигналов доплеровско-поляриметрического радиолокатора, посвящена данная работа.
Целью работы является разработка алгоритма обработки информации, получаемой ог доплеровского радиолокатора непрерывного излучения, с учетом поляризационных измерений и его программная реализация в режиме реального времени; применение разработанного метода в экспериментальных исследованиях облаков и осадков.
Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:
1,Оценка возможностей и перспектив применения методов радиолокационного зондирования облаков и осадков, анализ задач дошіеровской поляриметрии в исследовании облаков и осадков.
2.Сравнительный анализ доплеровских поляризационных радиолокаторов импульсного и непрерывного излучения.
З.Разработка алгоритма оперативной (в режиме реального времени) обработки сигналов доплеровско-поляриметрического радиолокатора непрерывного действия с частотной модуляцией.
4.Программная реализация разработанного алгоритма.
5.Применение метода оперативной обработки сигналов доплеровско-поляриметрического . метеорадиолокатора в экспериментальных исследованиях облаков и выпадающих осадков.
Научная новизна работы состоит в следующем:
1.Предложен способ и алгоритм обработки доплеровских спектров путем определения типа спектра, последующего разделения бимодальных спектров на два мономодальных с целью получения микрофизических параметров осадков.
2.Разработан алгоритм и программное обеспечение оперативной обработки результатов доплеровско-поляризационных измерений для получения метеорологической информации в режиме реального времени.
3.Предложен способ представления результатов для дальнейшего анализа специалистами по метеорологии в виде вертикальных разрезов зондируемой атмосферы, выполненных в цвете, для основных радиолокационных и метеорологических характеристик, в том числе и при проведении поляризационных измерений.
Практическая значимость работы заключается в том, что
1 .Разработан комплекс средств обработки в режиме реального времени результатов доплеровско-поляриметрических измерений облаков и осадков, включающий алгоритм обработки данных измерений, его программное обеспечение, графический интерфейс представления результатов, средства передачи данных на персональные компьютеры.
2.0перативная обработка данных радиолокационных измерений обеспечивает возможность получения достоверной метеорологической информации для оценки фактического состояния атмосферы, а также для прогнозирования опасных для авиации метеоявлений.
3.Разработанный комплекс средств оперативной обработки данных доплеровско-поляриметрических радиолокаторов может быть легко
6 интегрирован в автоматизированную систему метеорологического обеспечения полетов.
На защиту выносятся :
1 .Алгоритм обработки в режиме реального времени данных измерений доплеровско-поляриметрического радиолокатора непрерывного излучения, работающего в диапазоне частот FM.
2.Программа, реализующая предложенный алгоритм оперативной обработки поляризационной информации.
З.Слособ представления данных доплеровско-поляризационных измерений в режиме реального времени.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались на Международной Научно-технической конференции «Современные научно-технические проблемы гражданской авиации» (Москва, 1996 г.), на научном семинаре в Международном , исследовательском центре по телекоммуникации и радарам (г.Делфт, Нидерланды) в апреле 1997г. и неоднократно обсуждались на кафедрах ТЭРЭО ВС и физики Московского Государственного технического университета гражданской авиации.
Внедрение результатов работы. Основные результаты диссертационной работы внедрены в ГосНИИ «Аэронавигация», что подтверждено соответствующим актом, и в Международном исследовательском центре по телекоммуникации и радарам (г.Делфт, Нидерланды).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 4 работы.
Структура и объем диссертационной работы. Работа состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка использованных источников и приложений. Общий объем работы ( без приложений ) составляет 147 страниц, включая 21 рисунок и 7 таблиц. Список использованных литературных источников содержит 178 наименований.
