Повышение точности и быстродействия измерения и обработки метеопараметров облаков и атмосферы ИК-радиометрическим комплексом

• Автор: Пчёлкина, Наталия Владимировна
• Шифр специальности: 05.11.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 177 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ ОБЛАКОВ И ЛИДАРНО-РАДИОМЕТРИЧЕС-

КОГО МЕТОДА ИХ КОНТРОЛЯ

1.1. Исследование переноса излучения в атмосферы

1.2. Влияние облаков на распространение ИК-излучения

1.3. Радиационные характеристики облаков

1.4. Метод лидарно - радиометрического зондирования метеопараметров облаков

1.5. Выводы
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА СТРУКТУРЫ И КОНСТРУКЦИИ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО СКАНИРУЮЩЕГО ИК-РАДИОМЕТРИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА
2.1. Анализ базовой измерительной ИК-радометрической установки
2.2. Теоретические исследования вариантов автоматизации процесса начальной установки и наведения на объект лидарно-радометрического комплекса
2.3. Структура и состав автоматизированного сканирующего
2.4. ИК-радиометрического комплекса
2.5. Разработка и расчет кинематической схемы системы приводов ориентации и наведения автоматизированного сканирующего ИК-радиометрического комплекса
2.6. Выводы
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА УПРАВЛЕНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО СКАНИРУЮЩЕГО ИК-РАДИОМЕТРИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА И ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
3.1. Разработка алгоритма управления приводом системы ориентации и наведения автоматизированного сканирующего ИК-радиометрического комплекса
3.2. Разработка программного обеспечения для управления автоматизированным сканирующим ИК-радиометри-ческим комплексом с помощью ПЭВМ
3.3. Оценка точности и быстродействия измерения метеопараметров облаков и атмосферы автоматизированным сканирующим ИК-радиометрическим комплексом
3.1. Выводы
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПРОВЕДЕНИЯ КОМПЛЕКСНЫХ ЛИДАРНО-РАДИОМЕТРИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ НА АВТОМАТИЗИРОВАННОМ СКАНИРУЮЩЕМ ИК-РАДИОМЕТРИЧЕСКОМ КОМПЛЕКСЕ
4.1. Разработка методики проведения лидарно-радиометричес-ких измерений метеопраметров облаков на автоматизированном ИК-радиометрическом комплексе
4.2. Разработка методики и алгоритма комплексной обработки данных лидарно-радиометрических измерений метеопараметров облаков
4.3. Исследование разработанной лидарно-радиометри-ческой аппаратуры в реальных условиях
4.4. Анализ некоторых метеорологических параметров облаков различных типов на основе результатов обработки сезонных измерений
4.5. Выводы ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Развитие науки и техники привело к увеличению воздействия человека на природу и природы на жизнедеятельность человека. Возрос интерес к природным явлениям, их количественным характеристикам и повторяемости. Все больше внимания стало уделяться погоде и климату, важным составным элементом которых являются облака.
Облака покрывают большую часть небосвода и влияют на многие процессы, протекающие в атмосфере и формирующие погоду, - на тепловой баланс системы Земля - атмосфера, на прохождение в атмосфере электромагнитных волн и др.
Новейшие научно-технические направления, соприкасающиеся с атмосферой, потребовали знания параметров облаков - геометрических, физических и географических характеристик, их пространственно-временной изменчивости и т.д. Необходимость в таких сведениях появилась у тех, кто работает в области прогнозирования погоды, изучения климата и его моделирования, космических исследований, авиационной и радиолокационной техники и др. Это привело к необходимости привлекать новые дистанционные средства измерений, в которых применяется программируемая измерительная и вычислительная техника, позволяющая автоматизировать процессы зондирования атмосферы, анализа результатов и выдачи информации в реальном масштабе времени.
С середины 40-х годов прошлого века в СССР, США, а затем и в других странах начались расширенные исследования облаков с помощью наземных станций и аэростатов, позднее появились лаборатории на самолетах. По данным этих наблюдений были составлены первые обстоятельные сводки сведений о высоте, повторяемости и микрофизическом состоянии различных типов облаков [39, 78]. Начиная с середины 1960-х годов, при исследовании климатологии облаков используются также метеорологические спутники. Они позволяют боле наглядно представить

одновременных измерений радиационных свойств облаков и некоторых из вышеуказанных параметров облака затрудняет решение данной задачи.
1.4 Метод лидарно - радиометрического зондирования метеопараметров облаков
Применение инфракрасных систем (радиометров) совместно с техникой, работающей в соседних спектральных диапазонах (фоторегистрирующей аппаратуры видимого диапазона и ИК-установки для параллельного зондирования) дает возможность измерить и определить следующие радиационные характеристики атмосферы и подстилающих поверхностей [30, 52, 87]:
1. Распределение по высоте в атмосфере температуры, влажности и плотности воздуха, скорости и направления ветра;
2. Пространственное распределение облачности, высота и температура нижней границы, водность, водозапас и некоторые другие характеристики облаков;
3. Температура, влажность воздуха и параметры ветра в приземном слое атмосферы, дальность видимости, характеристики осадков, температура и влажность поверхности почвы;
4. Лучистость атмосферы и облаков (в спектральных диапазонах, разрешаемых приборами аппаратурного комплекса) при различных углах зондирования;
5. Спектральная излучательная способность различных естественных поверхностей, в том числе покрытых растительностью;
6. Зависимость лучистости атмосферы от влагосодержания, в том числе и угловые зависимости;
7. Оптические толщины атмосферы;
8. Коэффициенты черноты облаков различной формы;