Метеорологическая радиолокационная станция

 

Изобретение относится к радиолокационной метеорологии и может быть использовано для определения состояния и динамических параметров атмосферы. Метеорологическая радиолокационная станция содержит синхронизатор, передатчик, генератор калибровочных радиоимпульсов, последовательно соединенные антенну, снабженную датчиком углового положения, коммутатор, приемник, аналого-цифровой преобразователь, блок усреднения сигнала по нескольким элементам разрешения по дальности и азимуту, сумматор, пороговый блок, а также регистратор. Выход передатчика соединен через генератор калибровочных радиоимпульсов со своим третьим входом, первый выход синхронизатора соединен со входом передатчика и вторым входами приемника, коммутатора и генератора калибровочных радиоимпульсов, а второй выход синхронизатора соединен со вторыми входами аналого-цифрового преобразователя, блока усреднения сигнала по нескольким элементам разрешения по дальности и азимуту, сумматора и регистратора. Новым является то, что введены блок памяти амплитуды отраженных от объекта сигналов и углового положения антенны, а также вычислитель, при этом первый вход блока памяти амплитуды отраженных от объекта сигналов соединен с первым выходом порогового блока, а его выход соединен с первым входом вычислителя, второй выход порогового блока соединен со вторым входом вычислителя, третий вход вычислителя и второй вход блока памяти амплитуды отраженных от объекта сигналов и углового положения антенны соединены с выходом датчика углового положения антенны, а выход вычислителя соединен с первым входом регистратора. 1 ил.

Изобретение относится к радиолокационной метеорологии и может быть использовано для определения состояния и динамических параметров атмосферы.

Известны метеорологические радиолокационные станции (МРЛС), включающие радиолокатор, содержащий приемник, передатчик, сканирующую антенну кругового обзора [2] Указанная метеорологическая радиолокационная станция позволяет обнаруживать в наблюдаемой зоне жидкие гидрометеоры и оценивать их в количественном отношении.

При этом МРЛС выдает сведения о фиксированных координатах метеообъектов и не представляет информации о направлении скорости их перемещения. Кроме того, данная МРЛС не позволяет определять тип метеобъекта (кучевые, дождевые, грозовые, градовые облака и т.д.).

Известны метеорологические радиолокационные станции, содержащие синхронизатор, передатчик, генератор калибровочных радиоимпульсов, матрицу напряжений временной автоматической регулировки усиления, последовательно соединенную антенну, коммутатор, логарифмический приемник, аналого-цифровой преобразователь и блок усреднения сигнала по нескольким элементам разрешения по дальности и азимуту и последовательно соединенные сумматор, пороговый блок и регистратор, а также блок памяти амплитуды калибровочных импульсов и блок вычитания, при этом выход передатчика соединен со вторым входом коммутатора, второй выход которого соединен через генератор калибровочных радиоимпульсов со своим третьим входом, выход матрицы напряжений временной автоматической регулировки усиления соединен с первым входом сумматора, первый выход синхронизатора соединен с управляющими входами передатчика, логарифмического приемника, коммутатора и генератора калибровочных радиоимпульсов, второй выход синхронизатора соединен с управляющими входами аналого-цифрового преобразователя, блока усреднения сигнала по нескольким элементам разрешения по дальности и азимуту, сумматора, матрицы напряжений временной автоматической регулировки усиления и регистратора; выход блока усреднения сигнала соединен с первым входом блока вычитания и через блок памяти амплитуды калибровочных импульсов со вторым входом блока вычитания, выход которого соединен со вторым входом сумматора, а второй выход синхронизатора соединен с управляющими входами блока памяти амплитуды калибровочных импульсов и блока вычитания (см. например [1]).

Данная МРЛС (прототип) обеспечивает повышение точности определения эффективной отражающей поверхности метеообъектов и соответственно позволяет более точно и надежно определить тип метеообъекта.

Однако так же, как и описанное выше устройство-прототип, дает сведения только о фиксированных координатах метеообъектов, не представляет информацию о направлении и скорости их перемещения, что не позволяет достаточно точно определить время появления опасного метеорологического объекта (гроза, град, снег, облачность, содержащая вредные примеси, и т.д.) и предпринять необходимые меры защиты.

В основу изобретения положено решение задачи создания метеорологической радиолокационной станции, которая позволила бы получать информацию не только о координатах и типе наблюдаемого метеообъекта, но и о текущих динамических параметрах атмосферы, т.е. о направлении и скорости движения метеоцели.

Согласно изобретению эта задача решается за счет того, что в метеорологической радиолокационной станции, содержащей синхронизатор, передатчик, генератор калибровочных радиоимпульсов, последовательно соединенные антенну, снабженную датчиком углового положения, коммутатор, приемник, аналого-цифровой преобразователь, блок усреднения сигнала по нескольким элементам разрешения по дальности и азимуту, сумматор, пороговый блок, а также регистратор, причем выход передатчика соединен со вторым входом коммутатора, второй выход которого соединен через генератор калибровочных радиоимпульсов со своим третьим входом, первый выход синхронизатора соединен со входом передатчика и вторым входами приемника, коммутатора и генератора калибровочных радиоимпульсов, а второй выход синхронизатора соединен со вторыми входами аналого-цифрового преобразователя, блока усреднения сигнала по нескольким элементам разрешения по дальности и азимуту, сумматора и регистратора, введены блок памяти амплитуды отраженных от объекта сигналов и углового положения антенны, а также вычислитель, при этом первый вход блока памяти амплитуды отраженных от объекта сигналов соединен с первым выходом порогового блока, а его выход соединен с первым входом вычислителя, второй выход порогового блока соединен со вторым входом вычислителя, третий вход вычислителя и второй вход блока памяти амплитуды отраженных от объекта сигналов и углового положения антенны соединены с выходом датчика углового положения антенны, а выход вычислителя соединен с первым входом регистратора.

Заявителю неизвестны какие-либо источники информации, которые содержали бы сведения о техническом решении, адекватном заявленным отличиям. Благодаря их реализации объект приобретает новое свойство: метеорологическая радиолокационная станция получает возможность выдавать информацию о текущих динамических параметрах атмосферы, то есть о направлении и скорости движения метеоцели. Это весьма важно, так как позволяет оценивать и прогнозировать развитие тенденций метеорологической ситуации и в необходимых ситуациях предпринимать соответствующие защитные меры: рассеивание облаков, содержащих град, предупреждение населения и специальных служб и т.д.

Изложенные выше обстоятельства обуславливают соответствие заявленного технического решения критерию "изобретательский уровень".

На чертеже изображена блок-схема устройства.

Метеорологическая радиолокационная станция содержит синхронизатор 1, передатчик 2, генератор 3 калибровочных радиоимпульсов, последовательно соединенные антенну, снабженную датчиком 5 углового положения, коммутатор 6, приемник 7, аналого-цифровой преобразователь 8, блок 9 усреднения сигнала по нескольким элементам разрешения по дальности и азимуту, сумматор 10, пороговый блок 11, а также регистратор 12. Выход передатчика 2 соединен со вторым входом коммутатора 6, второй выход которого соединен через генератор 3 калибровочных радиоимпульсов со своим третьим входом, первый выход синхронизатора 1 соединен со входом передатчика 2, а также со вторыми входами приемника 2, коммутатора 6 и генератора 3 калибровочных радиоимпульсов. Второй выход синхронизатора 1 соединен со вторыми входами аналого-цифрового преобразователя 8, блока 9 усреднения сигнала по нескольким элементам разрешения по дальности и азимуту, сумматора 10 и регистратора 12.

В устройство введен блок 13 памяти амплитуды отраженных от объекта сигналов и углового положения антенны, а также вычислитель 14. При этом первый вход блока 13 соединен с первым выходом порогового блока 11, а его выход соединен с первым входом вычислителя 14. Второй выход порогового блока 11 соединен со вторым входом вычислителя 14, третий вход вычислителя 14 и второй вход блока 13 памяти амплитуды отраженных от объекта сигналов и углового положения антенны соединены с выходом датчика 5 углового положения антенны, а выход вычислителя соединен с первым входом регистратора.

Предложенное устройство работает следующим образом.

Синхронизатор 1 запускает передатчик 2, который вырабатывает зондирующие радиолокационные импульсы, поступающие через коммутатор 6 на антенну 4. Радиолокационные импульсы излучаются антенной 4 в заданном направлении. При этом угловое положение антенны 4 определяется датчиком 5 углового положения антенны; выходной сигнал датчика 5 поступает на второй вход блока 13 памяти амплитуды отраженных от объекта сигналов и углового положения антенны, а также на третий вход вычислителя 14.

Часть мощности передатчика 2 через коммутатор 6 с его второго выхода поступает на первый вход генератора 3 калибровочных импульсов, который запускается с помощью синхронизатора 1. Высокочастотные калибровочные импульсы, вырабатываемые генератором 3, поступают на третий вход коммутатора 6 и с его третьего выхода идут на первый вход приемника 7 и далее через аналого-цифровой преобразователь 8, блок 9 усреднения сигнала, сумматор 10 поступает в пороговый блок 11. Отраженный от метеообъекта сигнал принимается антенной 4 и через коммутатор 6 поступает на первый вход приемника 7, с выхода приемника 7 на первый вход аналого-цифрового преобразователя 8, с выхода аналого-цифрового преобразователя 8 на первый вход блока 9 усреднения сигнала, с его выхода на первый вход сумматора 10, с выхода сумматора 10 - на первый вход порогового блока 11 и с его первого выхода на первый вход блока 13, а с его второго выхода на второй вход вычислителя 14. С выхода блока 13 сигнал поступает на первый вход вычислителя 14. В пороговом блоке 11 происходит сравнение отраженного радиолокационного сигнала и сигнала, поступившего от генератора 3 калибровочных импульсов.

Со второго выхода синхронизатора 1 управляющий сигнал, задержанный на время движения радиолокационного импульса до метеоцели и обратно, поступает на вторые (управляющие) входы аналого-цифрового преобразователя 8, блока 9 усреднения сигнала, сумматора 10 и регистратора 12. Вычислитель 14 сопоставляет координаты наблюдаемой метеоцели в различные моменты времени и по этим данным определяет направление и скорость перемещения метеоцели. С выхода вычислителя 14 соответствующий этим данным сигнал поступает на первый вход регистратора 12. Регистратор 12 выдает визуальную информацию о динамических параметрах наблюдаемого метеообъекта.

Предложенная метеорологическая радиолокационная станция обладает промышленной применимостью и может быть изготовлена в заводских условиях с использованием известных технологий и элементов.

Формула изобретения

Метеорологическая радиолокационная станция, содержащая синхронизатор, передатчик, генератор калибровочных радиоимпульсов, последовательно соединенные антенну, снабженную датчиком углового положения, коммутатор, приемник, аналого-цифровой преобразователь, блок усреднения сигнала по нескольким элементам разрешения по дальности и азимуту, сумматор, пороговый блок, а также регистратор, причем выход передатчика соединен с первым входом коммутатора, второй выход которого соединен через генератор калибровочных радиоимпульсов со своим третьим входом, выход антенны соединен с четвертым входом коммутатора, первый выход синхронизатора соединен с входом передатчика и вторыми входами приемника, коммутатора и генератора калибровочных радиоимпульсов, а второй выход синхронизатора соединен с вторыми входами аналого-цифрового преобразователя, блока усреднения сигнала по нескольким элементам разрешения по дальности и азимуту, сумматора и регистратора, отличающаяся тем, что введены блок памяти амплитуды отраженных от объекта сигналов и углового положения антенны, а также вычислитель, при этом первый вход блока памяти амплитуды отраженных от объекта сигналов соединен с первым выходом порогового блока, а его выход соединен с первым входом вычислителя, третий вход вычислителя и второй вход блока памяти амплитуды отраженных от объекта сигналов и углового положения антенны соединены с выходом датчика углового положения антенны, а выход вычислителя соединен с первым входом регистратора.

РИСУНКИ

Рисунок 1