Способ определения коэффициента ослабления в центре участка неоднородной атмосферы

 

Использование: оптическая локация, может быть использовано для определения коэффициента ослабления неоднородной атмосферы. Сущность изобретения: с целью повышения точности определения коэффициента ослабления неоднородной атмосферы, посылку световых импульсов осуществляют источником, перемещаемым по горизонтальной трассе, по основному вертикальному направлению вдоль прямых, ограничивающих зондируемый участок, по дополнительным направлениям к центру участка и по направлениям, симметричным к ним относительно вертикальной оси, и определяют коэффициент ослабления по сигналам обратного рассеяния, принятым из точек участка. 1 ил.

Изобретение относится к оптической локации и может быть использовано для определения коэффициента ослабления неоднородной атмосферы.

Известны способы определения коэффициента ослабления неоднородной атмосферы [1,2] По способу [1] коэффициент ослабления определяется путем посылки в атмосферу светового импульса малой длительности, преобразования рассеянного в обратном направлении света в электрические сигналы и накопления этих сигналов в течение определенного времени в зависимости от общей протяженности исследуемого участка при увеличении усиления принятых сигналов пропорционально квадрату текущего времени, отсчитываемого с момента посылки импульса в атмосферу.

Способ дает возможность определить коэффициент ослабления неоднородной атмосферы, однако с недостаточной точностью, поскольку он предлагает постоянство на трассе зондирования отношения коэффициента обратного рассеяния к коэффициенту ослабления, что не выполняется в условиях реальной атмосферы.

Прототипом изобретения является способ [2] Способ [2] определения коэффициента ослабления в центре участка неоднородной атмосферы включает перемещение источника световых импульсов вдоль горизонтальной трасы, посылку импульсов по вертикальному направлению к точкам участка с горизонтальным размером L и вертикальным размером Н и регистрацию сигналов обратного рассеяния, приходящих из этих точек.

Способ [2] дает возможность определить коэффициент ослабления, однако с недостаточной точностью, поскольку он предполагает незначительное различие неизвестных коэффициентов обратного рассеяния в различных точках зондируемого участка.

Задача, на решение которой направлено изобретение повышение точности определения коэффициента ослабления неоднородной атмосферы.

Сущность изобретения состоит в том, что способ определения коэффициента ослабления в центре участка неоднородной атмосферы, включающий существенные признаки, общие с прототипом: перемещение источника световых импульсов вдоль горизонтальной трассы 12, посылку импульсов по основному вертикальному направлению к точкам участка с горизонтальным размером L и вертикальным размером Н и регистрацию сигналов обратного рассеяния, приходящих из этих точек, содержит новые отличительные признаки: посылку импульсов по основному направлению вдоль прямых 1 и 2, ограничивающих участок, посылку импульсов к центру по дополнительным направлениям участка вдоль прямых 3 и 4, составляющих углы α₁ и α₂ с трассой и вдоль прямых 5 и 6, симметричных к ним относительно вертикальной оси участка, причем дополнительные направления выбирают из условия arcsin < α₁ < α₂=arctg где Z расстояние от трассы до центра участка 0, R максимальная дальность зондирования; определяют коэффициент ослабления в центре участка по формуле σ_o где F₁=ln F₂=ln S_ij^k сигнал обратного рассеяния, принятый в К-ой точке посылки из точки пересечения i-ой и j-ой прямых.

Совокупность существенных признаков предлагаемого изобретения достаточна для достижения технического результата повышения точности за счет исключения неизвестных коэффициентов обратного рассеяния в зондируемых точках участка.

На чертеже изображена схема, реализующая способ.

Световые импульсы посылают в атмосферу из точек 1,2,6, перемещая источник света лидар от точки 3 до точки 6 горизонтальной трассы. В точках 1,2 направления посылки импульсов вертикальны, в точках 3,6 составляют угол α₁, с трассой перемещения, в точках 4,5 угол α₂ с этой трассой. В точках К посылки регистрируют сигналы обратного рассеяния S_ij^k, поступившие из точек пересечения i-го, j-го направлений зондирования, связанные с коэффициентом ослабления σ и коэффициентом обратного рассеяния β оптико-локационным уравнением S^к_ij= П_кβ_ijexp-2(r)r (1) где П_к постоянная лидара, β_ij коэффициент обратного рассеяния в точке пересечения i-го, j-го направлений, [r_k, r_ij] участок между лидаром и рассеивающим элементом, r переменная интегрирования.

На основании уравнения [1] с учетом того факта, что в линейном приближении коэффициент ослабления в центре отрезка зондирования определяется отношением разности логарифмов сигналов обратного рассеяния, за вычетом разности логарифмов коэффициентов обратного рассеяния, на концах отрезка к его длине, определяют коэффициент ослабления σ_о в центре 0 участка LxH по формуле, позволяющей исключить неизвестные коэффициенты обратного рассеяния σ_o (2) где F₁=ln (3)
F₂=ln (4)
При этом принимают во внимание, что, в соответствии с теорией переноса ошибок, случайная погрешность определения коэффициента ослабления оказывается пропорциональной величине
ϕ (5) где l₁, l₂ расстояния между точками 13,16 и 14,15, соответственно, а L₁, L₂ между точками 13,23 и 14,24.

Таким образом, случайная погрешность определения коэффициента ослабления минимальна при максимальном значении l₂, равном вертикальному размеру участка Н, при максимальном расстоянии между положениями лидара в моменты посылок импульсов по вертикали, т.е. при расстоянии, равном горизонтальному размеру участка L, и при минимальном значении l₁, которое зависит от дальности зондирования R и от расстояния между трассой и центром участка, так что
arcsin < α₁ < α₂=arctg (6).

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ОСЛАБЛЕНИЯ В ЦЕНТРЕ УЧАСТКА НЕОДНОРОДНОЙ АТМОСФЕРЫ, заключающийся в перемещении источника световых импульсов вдоль горизонтальной трассы с размером L, посылке импульсов по основному вертикальному направлению к точкам участка с вертикальным размером H и регистрации сигналов обратного рассеяния, приходящих из этих точек, отличающийся тем, что посылают импульсы по основному направлению вдоль вертикальных прямых, ограничивающих участок, посылают импульсы к центру участка по дополнительным направлениям вдоль прямых, составляющих углы α₁ и α₂ с трассой, и вдоль прямых, симметричных к ним относительно вертикальной оси участка, дополнительные направления выбирают из условий

где z расстояние от трассы до центра участка;
где R максимальная дальность зондирования,
и определяют коэффициент ослабления в центре участка по формуле



S_ij сигнал обратного рассеяния, принятый в K-й точке посылки из точки пересечения i и j-й прямых.

РИСУНКИ

Рисунок 1