Способ дальнего определения нефтяного загрязнения морской поверхности с помощью свч-радиолокатора

Авторы патента:

Макаров Валентин Николаевич (RU)

Мялковский Валентин Васильевич (RU)

Черных Геннадий Григорьевич (RU)

Бузинский Николай Леонтиевич (RU)

G01S13/88 - радиолокационные или аналогичные системы, специально предназначенные для особого применения (G01S 13/89-G01S 13/95 имеют преимущество; электромагнитная разведка или обнаружение объектов, например обнаружение поля в ближней зоне, G01V 3/00)

Владельцы патента RU 2479852:

Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (RU)

Способ дальнего определения нефтяного загрязнения морской поверхности с помощью сверхвысокочастотного (СВЧ)-радиолокатора берегового и морского базирования относится к радиолокации и может быть использован для решения задач экологического контроля и раннего предупреждения о развитии чрезвычайных ситуаций, связанных с разливами нефти. Достигаемый технический результат заключается в возможности увеличения на порядок дальности обнаружения загрязнений морской поверхности (нефтяных пятен) за счет отражения зондирующего сигнала, формируемого в пределах первых зон Френеля.

Изобретение относится к области радиолокации, в частности к способу радиолокационного мониторинга морской поверхности в акваториях, вблизи фарватеров следования нефтеналивных судов, размещения нефтедобывающих платформ и может быть использовано для решения задач экологического контроля и раннего предупреждения о развитии чрезвычайных ситуаций, связанных с разливами нефти. В том числе для оперативного обнаружения аварийных разливов нефти на акватории океана и оперативного контроля над местами сброса нефтепродуктов танкерами при причаливании к платформам.

Известно, что основными критериями оценки загрязненности морской поверхности с помощью радиолокационной техники является радиолокационный контраст, определяемый как отношение мощностей радиолокационных сигналов, принятых от облученных участков загрязненной и чистой морской поверхности, а также различие в спектральных характеристиках, отраженных от этих участков поверхности сигналов, и наличие доплеровского сдвига частот [1].

Наиболее близким по технической сущности к заявленному является способ прямого радиолокационного обнаружения загрязнения морской поверхности при ее волнении с помощью судового или берегового радиолокатора [1 стр.133-134].

Недостатком известного способа является невозможность осуществления непрерывного контроля морской поверхности при отсутствии волнения и небольшая дальность обнаружения загрязнения до нескольких километров, что обусловлено незначительной отражательной способностью морской поверхности при весьма малых углах скольжения, при которых работает судовой или береговой радиолокатор.

Техническим результатом изобретения является увеличение на порядок дальности обнаружения загрязнения морской поверхности (нефтяных пятен) по сравнению с существующим способом.

Указанная цель достигается тем, что отраженный от нефтяных пятен зондирующий сигнал радиолокатора формируется в пределах первых зон Френеля на значительном расстоянии от объектов нефтяного загрязнения, попадает на эти объекты и, отражаясь от них, попадает в антенну радиолокатора, интерферирует с прямым отраженным от объектов сигналом, образуя суммарный сигнал, уровень и спектральные характеристики которого сравниваются с уровнем и спектральными характеристиками суммарного сигнала при отсутствии перед объектами нефтяных пятен, которые могут отличаться на порядок. По результатам измерений разности сигналов при наличии нефтяных разливов определяется сам факт наличия загрязнения, а также определяются границы нефтяного пятна путем последовательного сканирования СВЧ-радиолокатором объекта загрязнения.

Максимальная дальность обнаружения объекта нефтяного загрязнения (R_м), расстояние от радиолокатора до центра первой зоны Френеля (R_ф), продольные (2а) и поперечные (2b) размеры первой зоны Френеля определяются по формулам

R_м≤4,12×[(h_a+26×(λ²)^1/3)^1/2+(h_оз+26·(λ²)^1/3)^1/2] - 42×λ^1/3, (км),

где h_a - высота подъема антенны радиолокатора над уровнем моря, м;

h_оз - высота объектов нефтяного загрязнения над уровнем моря, м;

λ - длина волны, м.

R_ф=R_м×[h_a(h_a+h_оз)+λ/2(d_о+λ/4)]/[λ(d_о+λ/4)+(h_а+h_оз)²],

где d_o - длина отраженного луча (м), d_o=R_м; все значения параметров указываются в метрах

где все значения параметров указываются в метрах.

Таким образом, предложенный способ определения нефтяного загрязнения морской поверхности на фоне объектов - потенциальных источников загрязнения - с помощью СВЧ-радиолокатора берегового и морского базирования позволяет в значительной степени повысить дальности обнаружения нефтяных пятен по сравнению с существующим способом прямого зондирования загрязненной морской поверхности. Дальности обнаружения нефтяных пятен находятся в прямой зависимости от высоты размещения антенны радиолокатора, высоты объекта загрязнения над уровнем моря и площади пятна в пределах первой зоны Френеля.

Источник информации

1. Распространение радиоволн. М.П.Долуханов - 2-е изд. Государственное издательство литературы по вопросам связи и радио. Москва, 1960, 391 с. Стр.133-134.

Способ дальнего определения нефтяного загрязнения морской поверхности с помощью СВЧ-радиолокатора берегового и морского базирования с построением поперечной конфигурации загрязнения в пределах первых зон Френеля, отличающийся тем, что радиолокационный сигнал облучает морскую поверхность на фоне объектов нефтедобычи и транспортировки нефти (далее объекты) - потенциальных источников загрязнения и сами объекты, создает отраженный сигнал от нефтяной пленки пятна в пределах первых зон Френеля, которые формируют отраженный непрямой сигнал, который попадает на объекты, отражается от них, попадает в антенну радиолокатора, интерферирует с прямым отраженным от объектов сигналом, образуя суммарный сигнал, уровень и спектральные характеристики которого сравниваются с уровнем и спектральными характеристиками суммарного сигнала, получаемого при отсутствии перед объектами нефтяных пятен, эти сигналы сравниваются при аналогичных условиях размещения СВЧ-радиолокатора, с построением поперечной конфигурации пятна в пределах первых зон Френеля.

Устройство зондирования конденсированных сред // 2460099

Изобретение относится к области подповерхностной радиолокации, а именно к устройствам определения расположения и формы неоднородностей и включений в конденсированных средах.

Устройство зондирования строительных конструкций // 2460090

Изобретение относится к области подповерхностной радиолокации, а именно к устройствам определения расположения и формы неоднородностей и включений в строительных конструкциях.

Мобильный георадар для дистанционного поиска местоположения подземных магистральных коммуникаций и определения их поперечного размера и глубины залегания в грунте // 2451954

Изобретение относится к радиолокационным методам и средствам обнаружения подповерхностных объектов, позволящим осуществлять поиск траектории прокладки трасс подземных трубопроводящих коммуникаций, определять их поперечный размер и глубину залегания трасс в грунте, а также обнаруживать местоположение утечек нефти и газа из магистральных подземных трубопроводов.

Способ контроля состояния конструкции летательного аппарата и устройство для его осуществления // 2443991

Изобретение относится к измерительным системам, а именно к средствам контроля состояния конструкции и шасси летательного аппарата, и может быть использовано в различных транспортных средствах (самолетах, вертолетах, беспилотных летательных аппаратах и др.).

Способ оценки эффективности радиоподавления сигнала спутниковой связи путем воздействия помехами на приемные системы ретрансляторов и устройство для его реализации // 2420760

Изобретение относится к оценке эффективности радиоподавления сигналов спутниковой связи. .

Способ мониторинга опасных карстовых и оползневых участков в зоне железных дорог с использованием естественных стабильных отражений // 2405171

Изобретение относится к технической диагностике состояния железных дорог, к оценке опасности карстовых и оползневых участков в зоне полотен железных дорог методами дистанционного зондирования из космоса с применением технологии космической радиолокационной интерферометрии.

Способ поиска объектов искусственного происхождения в земле и устройство для его осуществления // 2390801

Изобретение относится к радиолокации и сейсмоакустике и может быть использовано для поиска объектов искусственного происхождения в земле. .

Способ и устройство для обнаружения и измерения разливов нефти или нефтепродуктов // 2361236

Способ дистанционного обнаружения остановившихся объектов автотранспорта // 2348055

Изобретение относится к дистанционным способам обнаружения остановившихся объектов автотранспорта. .

Способ и система для дистанционного обнаружения объектов // 2480787

Изобретение относится к способам и системам для дистанционного обнаружения объектов разной природы, от металлических предметов, например оружия, до живых существ, которые могут быть скрыты непрозрачными преградами

Способ определения аномалий морской поверхности // 2485544

Изобретение относится к области радиоизмерений с использованием дифракционной оптики и может найти применение при контроле загрязнений водной среды поверхностно-активными веществами с помощью радиолокационных средств, а также при моделировании гидродинамических процессов, влияющих на структуру поверхностного волнения

Устройство измерения параметров волнения // 2489731

Изобретение относится к области навигации, а более конкретно к измерению параметров волнения посредством устройств, представляющих собой радиотехническое неконтактные измерители

Способ георадиолокации многолетнемерзлых пород // 2490671

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для зондирования многолетнемерзлых пород с целью изучения их строения и свойств

Способ радиолокационного зондирования подстилающей поверхности и устройство для его осуществления // 2490672

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для исследования подповерхностных структур

Способ обнаружения электронных устройств // 2501035

Изобретение относится к способам и технике нелинейной радиолокации и может использоваться для поиска и обнаружения электронных устройств, в том числе объектов с нелинейными электрическими свойствами (ОНЭС). Достигаемый технический результат - обеспечение возможности одновременной согласованной фильтрации эхо-сигналов ОНЭС на всех N гармониках зондирующего сигнала. Указанный результат достигается тем, что формируют фазокодоманипулированный (ФКМ) радиоимпульс большой длительности путем смыкания М>1 парциальных радиоимпульсов несущей частоты зондирующего сигнала f0 одинаковой амплитуды u0, одинаковой длительности τ0 при ограниченном числе Р>1 различающихся возможных значений начальной фазы колебаний φi, где i = 0, P − 1 ¯ , излучают в зондируемую область пространства, обрабатывают эхо-сигнал от цели в согласованном фильтре с импульсной характеристикой, зеркальной по отношению к закону внутриимпульсной манипуляции фазы зондирующего ФКМ радиоимпульса, уменьшают в D раз значение начальной фазы φi каждого из М парциальных радиоимпульсов формируемого зондирующего ФКМ радиоимпульса, где D - число, кратное номерам всех принимаемых частотных гармоник эхо-сигнала, а фазу согласованных фильтров N приемных каналов изменяют по закону nφi/D, где n = 1, N ¯ - номер приемного канала. 3 ил.

Способ обнаружения аномалий на водной поверхности // 2503029

Изобретение относится к технике локации и может применяться для обнаружения и наблюдения аномалий на поверхности воды (неоднородностей волнения водной поверхности), к которым относятся, например, следы от движущихся надводных и подводных объектов, участки разлива нефтепродуктов на водной поверхности и др. Достигаемый технический результат изобретения - обнаружение аномалий на поверхности воды с заданной вероятностью ложной тревоги (правильного обнаружения) в условиях неравномерности интенсивности фоновых отражений локационного эхо-сигнала от поверхности воды во времени и в пространстве. Указанный результат достигается за счет того, что правило принятия решения о наличии аномалии на водной поверхности не будет зависеть от неустойчивости фоновых отражений локационного эхо-сигнала (контрастный прием). 9 ил., 1 табл.

Нелинейный радиолокатор обнаружения радиоэлектронных устройств // 2510517

Изобретение относится к области техники нелинейной радиолокации и может использоваться для поиска и обнаружения радиоэлектронных устройств и других объектов с нелинейными электрическими свойствами (ОНЭС). Достигаемый технический результат - стабилизация вероятности обнаружения ОНЭС различного типа за счет одновременной согласованной фильтрации на 2f0 и 3f0 гармониках зондирующего сигнала, параллельная согласованная обработка принятых эхо-сигналов в двух каналах, каждый из которых настроен на свою гармонику 2f0 и 3f0, где f0 - несущая частота передающего тракта, независимо от типа нелинейного объекта. Указанный результат достигается за счет того, что заявленное устройство содержит опорный генератор, многоотводные линии задержки, фазовращатели, сумматоры, передатчик, передающую и приемные антенны, а также приемники, детекторы, устройства индикации, соединенные определенным образом между собой. 1 ил.

Способ дистанционного обнаружения предметов в теле человека, под его одеждой и/или в багаже // 2514730

Изобретение относится к способам и системам дистанционного обнаружения опасных предметов в теле человека, под его одеждой и/или в багаже. Достигаемый технический результат - дистанционный контроль контролируемого пространства на обнаружение контролируемых предметов. Указанный результат достигается за счет того, что осуществляют импульсное зондирование контролируемого пространства в менее чем сантиметровом диапазоне длин радиоволн с предельно высокой крутизной фронтов, при наличии контролируемых объектов, в которых происходят резонансные явления на определенных частотах в спектре отраженных сигналов, их принимают адаптивной антенной решеткой, усиливают, проводят аналого-цифровые преобразования и осуществляют локально-пачечную обработку спектральных составляющих принятых сигналов, затем осуществляют выявление резонансных конфигураций спектров, принадлежащих конкретным контролируемым объектам с последующим построением радиопортретов и передачей их на пункт принятия решений.

Способ обнаружения местонахождения засыпанных биообъектов или их останков и устройство для его осуществления // 2515191

Изобретение относится к области геофизики и может быть использовано для поиска засыпанных биообъектов или их останков. Заявлен способ обнаружения местонахождения засыпанных биообъектов или их останков и устройство для его осуществления. Устройство содержит сканирующий блок и приемопередатчик. Сканирующий блок содержит задающий генератор 1, усилитель 2 мощности, циркулятор 3, приемопередающую антенну 4, вибраторную антенну 4.1, рамочную антенну 4.2, усилители 5 и 29 высокой частоты, фазовые детекторы 6 и 37, компьютер 7, гетеродин 8, смесители 9 и 11, усилитель 10 первой промежуточной частоты, усилитель 12 второй промежуточной частоты, коррелятор 19, перемножитель 20, фильтр 21 нижних частот, усилитель 22, блок 23 регулируемой задержки, индикатор 24 дальности, редуктор 25, платформу 26, указатель 27 угла, сумматор 28, амплитудные детекторы 30 и 31, блок 32 деления, пороговый блок 33, ключи 34 и 35, дифференциатор 36, блок 38 управления диаграммой направленности, блок 39 формирования управляющего напряжения, мотор 40. Приемопередающий блок содержит пьезокристалл 13, микрополосковую антенну 14, электроды 15, шины 16 и 17, набор отражателей 18. Технический результат - повышение точности определения местонахождения засыпанных биообъектов или их останков. 2 н.п.ф-лы, 10 ил.