Оптоэлектронный датчик измерения высоты нижней границы облачности и параметров атмосферы в приземном слое

1. Оптоэлектронный датчик измерения высоты нижней границы облачности и параметров атмосферы в приземном слое

Д.В. Клочков, М.А. Коняев, А.С. Михайленко
Институт лазерной техники и технологий, Балтийский государственный
технический университет им. Д. Ф. Устинова "Военмех", ООО «НПП
«Лазерные системы»
E-mail: [email protected]
1

2.

АКТУАЛЬНОСТЬ
2
Для обеспечения безопасности гражданской авиаций
в условиях постоянного развития, необходимо
измерение и прогнозирование погодных условий, в
том числе облачности вблизи аэропортов.
Разработка оптоэлектронного датчика измерения
высоты нижней границы облачности (НГО) и
параметров атмосферы в приземном слое является
актуальной и востребованной задачей.
Это один из наиболее важных метеорологических
элементов, определяющих условия видимости при
взлете и посадке воздушных судов.
2

3.

Отечественные производители
Производитель
Наименование
ЛОМО
ДОЛ-2
Диапазон
измерений, м
10..2000
ОАО «ЛЗОС»
ОАО «ЛЗОС»
ОАО «Пеленг»
ДВО-2
РВО-5
СД-02-2006
15..2000
0..3000
15..7000
3
Рабочие характеристики
Длина волны
Точность
излучения, нм
измерения, м
910
±10
905
±10 (±10%)
±10 (±10%)
±10 (±10%)
ДВО-2
ДОЛ-2
СД-02-2006
РВО-5
3

4.

Зарубежные производители
Производитель
Наименование
Vaisala
Jenoptik
Campbell Scientific
Allweatherinc
Degrean Horizon
CL31
CHM15K “NIMBUS”
CS135
Model 8339
ALC30
CL31
CHM15K
“NIMBUS”
Диапазон
измерений, м
0..7600
5..15000
0..10000
0...7600
15…7500
CS135
4
Рабочие характеристики
Длина волны
Точность
излучения, нм
измерения, м
910
±5
1064
±5
910
±4,6
910
±6
1530
±6
Model
8339
ALC30
4

5.

Принцип действия
5
5

6.

Алгоритмы детектирования облачности
Мощность обратно принимаемого сигнала:
6
Определение МДВ
где
P(h) − мощность сигнала, принимаемого с
высоты ;
P0 – мощность источника излучения;
A – постоянная, определяемая параметрами
прибора;
β(h) – коэффициент обратного рассеяния;
g(h) – геометрический фактор прибора;
α – коэффициент ослабления.
6

7.

Алгоритмы детектирования облачности
7
7

8.

Обработка лидарного сигнала
8
Начало
Вычитание фонового сигнала
Медианный фильтр
Вычисление α и β методом Клетта
Коэффициенты соответствующей
облачности
Дифференцирование
распределения β
Определение границ зоны
облачности
Определение градиента и
соответствующей дальности
Совпадают
дистанции?
Нет
Осадки или плотная атмосфера
Да
Облако и его границы
8

9.

Обработка лидарного сигнала
9
1 – детектируемый сигнал,
2 – порог по уровню
коэффициента ослабления
3 – первая производная от
детектируемого сигнала
4 – порог по величине
градиента
9

10.

Внешний вид изделия
10
10

11.

Технические характеристики «ТРОПОС – 1.5»
Длина волны
1535 нм
Класс безопастности
Class1
Диапазон измерений
0…7500 м
Длительность измерений
2..120 с
Точность измерений
±5 м
Пространственное разрешение
5м
Интерфейсы
Элеткропитание
Ethernet, RS-232, RS-485,
Модем, V.22-V.34,
V.42/V.42bis
187-247В, 50Гц
Потребляемая мощность без
обогрева
100 Вт
Потребляемая мощность с обогревом
400 Вт
Условия эксплуатации
-50˚C ..+50˚С
Габаритные размеры
Ø530х1100
Масса
11
30 кг
11

12.

Программное обеспечение прибора
12
Программное
обеспечение отображает:
• данные о нижней
границы облаков;
• профиль обратного
рассеяния;
• полную информацию о
состоянии;
•состояние небосвода;
• внутренних подсистем
прибора.
12

13.

Сравнение технических характеристик с аналогами 13
Технические
характеристики
VAISALA
(Finland)
CL31
Laser Systems
(Russia)
LOMO (Russia)
DOL-2
DEGREAN
HORIZON (France)
ALC30
AllWeatherInc
(USA)
Model 8339
CAMPBELL
SCIENTIFIC
(UK) CS135
1535
905±10
905
Длина волны,
нм
1535
910
Класс
безопасности
Class 1
Class 1M
Диапазон
измерения, м
0…7500
0…7500
10…2000
15…7500
0…7500
5…10000
Цикл одного
измерения, с
2…120
2…120
15
15
30,60,120
2…120
±7,5
±6
±0.25% ±4,6
910
Class 1
Class 1M
Точность
измерения, м
±5
±5
±10(10÷100m)
±(0,05Н+5)
(100÷2000m)
Интерфейс
Ethernet, RS-232,
RS-485, Modem
V.22-V.34,
V.42/V.42bis
RS-232
RS-485
Modem
V.21,V.22
Ethernet, RS-232,
Modem (RS-484)
RS-232, CIBUS
~187÷242V, 50Hz
~110/115/
230В±10%
50-60Hz
~187÷242V, 50Hz
~230 ±10%V,
45-65Hz
~95÷240V,
47-64Hz
~110/115/
230В±10%
50-60Hz
Условия
эксплуатации
-50˚C ..+60˚С
-40˚C…+60˚С
-50˚C…+50˚С
-30˚C…+60˚С
-40˚C…+60˚С
-40˚C…+60˚С
Размер, мм
Ø530х860
335х325х1190
370х380х960
663х360х1462
410х510х690
450х450х1200
Питание
RS-485
RS-232
13

14.

Заключение
14
Разработанное изделие
полностью соответствует всем
требованиям по измерению
высоты нижней границы
облачности во всей амплитуде
изменчивости погодных
условий и способно
конкурировать с зарубежными
аналогами на отечественном и
мировом рынке.
14

15.

СПАСИБО
ЗА
ВНИМАНИЕ
15