Исследование и разработка метода радиоакустических измерений движения слабых приповерхностных течений

• Автор: Крылов, Андрей Альбертович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 141 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1 Методы дистанционного измерения расстояний

1.1 Методы эхолокации

1.2 Методы активного ответа

1.3 Спутниковые системы

1.4 Выводы

Глава 2 Радиоакустический метод измерения слабых течений

2.1. Радиоакустический способ измерения расстояний

2.2 Метод измерения слабых течений с помощью дрейфующих буев и радиоакустического способа

2.3 Математическая модель метода измерения слабых течений

2.4. Компьютерное моделирование измерения расстояний и оценка погрешностей
2.5. Выводы
Глава 3 Разработка требований к техническому комплексу
3.1 Общие требования
3.2 Дрейфующий радиобуй
3.3 Стационарный радиобуй
3.4 Аппаратура сбора и обработки информации
3.5 Контрольнопроверочная аппаратура
3.6 Выводы
Глава 4 Экспериментальная проверка макета системы измерения слабых приповерхностных течений
4.1 Краткое описание макета КИТД
4.1.1 Состав макета КИТД
4.1.2 Принцип действия КИТД
4.2 Макет дрейфующего радиобуя РБД
4.2.1 Электронная аппаратура макета РБД
4.2.2 Конструкция макета радиобуя РБД
4.3 Бортовая аппаратура макета КИТД
4.3.1 Бортовая аппаратура радиоакустического дальномера
4.3.2 Аппаратура системы спутниковой радионавигации
4.3.3 Устройства электропитания
4.4 Результаты экспериментальной проверки макета КИТД
4.4.1 Цель и задачи экспериментальной проверки макета
4.4.2 Результаты проверки макета КИТ Д в лабораторных условиях
4.4.3 Оценка точности измерения небольших расстояний
с использованием радиоакустического дальномера
I 4.4.4 Результаты эксперимента на озере Красное
4.5 Выводы
Глава 5 Методика измерения скорости слабых приповерхностных течений
с помощью макета аппаратуры КИТД
5.1 Условия проведения измерений
5.2 Техническое обеспечение
5.3 Требования к размещению аппаратуры
5.4 Порядок действий в ходе проведения измерений
5.5 Выводы
Заключение
Литература


Основные преимущества оптических локаторов перед акустическими локаторами и радиолокаторами — большая точность определения угловых координат объектов (по максимуму отражённого сигнала) и высокая разрешающая способность по дальности. Например, при использовании лазерного луча с углом расхождения, равным ', погрешность определения угловых координат объекта составляет менее Г (у радиолокаторов — —'); при длительности светового импульса пс разрешение по дальности может достигать нескольких см. Кроме того, оптический локатор обладает высокой угловой разрешающей способностью, т. Высокая разрешающая способность оптического локатора даёт возможность решать задачу распознавания формы объектов. Существенный недостаток оптических локаторов — затруднительное использование их в сложных метеорологических условиях (при дожде, тумане, снеге и т. Радиолокатор, в отличие от оптического локатора, может использоваться в сложных погодных условиях. Принцип его действия состоит в следующем. На одном объекте излучают в направлении второго объекта радиосигнал. Однако описанный способ не обладает достаточно высокой точностью. Известно, что радиолокационные системы, реализующие этот способ, имеют ошибки измерения дальности, превышающие десятки метров. Кроме того, способ радиолокации не может использоваться для измерения малых расстояний, так как в интервале расстояний от нуля до нескольких метров и даже десятков метров имеет место, так называемая, "мертвая зона", обусловленная невозможностью приема эхосигналов в течение времени излучения зондирующего сигнала. Более высокую точность измерения расстояний обеспечивают способ оптической эхолокации и акустической эхолокации. Оптические дальномеры могут измерять расстояния с точностью порядка метра, акустические -порядка сантиметра. Однако следует учесть, что это потенциальная точность указанных способов, которую можно реализовать только при определенных условиях, например, при измерении расстояний до «точечных» объектов, т. При эхолокации реальных объектов со сложной конструкцией, фактическая точность обычно существенно хуже, чем потенциальная. Это объясняется тем, что эхосигнал формируется множеством элементов объекта, находящихся в пределах диаграммы направленности антенны эхолокатора, и определить, до какого из них измеряется расстояние, сложно, иногда даже невозможно. Для того, чтобы можно было точно измерить расстояние до конкретной точки сложного объекта, используют способ эхолокации с применением обозначения заданной точки устройством, которое обладает высокой отражающей способностью (отражателем), например, обеспечивает в заданной точке практически зеркальное отражение измерительного сигнала. В результате эхосигнал, соответствующий этой точке, становится более заметным, так как отличается от других высокой амплитудой. Известен способ измерения расстояния между удаленными точками, основанный так же на применении радиосигнала, в котором указанный выше недостаток исключается. Это способ с использованием активного ответа. Он состоит в следующем. В одной заданной точке излучают радиосигнал, в другой заданной точке этот сигнал принимают и излучают другой (ответный) радиосигнал, который принимают в первой точке. Именно этот способ измерения расстояния между заданными точками объектов с использованием активного радиоответа на запросный радиосигнал, является наиболее близким к предлагаемому способу и выбран в качестве прототипа. Такой способ реализован, например, в Глобальной Морской Системе Связи при Бедствиях (ГМССВ) [] с использованием судовых радиолокационных станций (РЛС) и радиолокационных спасательных ответчиков (РСО) типа "Сигма-С". К сожалению, этот способ так же не обладает достаточно высокой точностью. Ошибка в оценке времени распространения радиосигнала, возникающая в указанной системе только из-за разброса задержки, вносимой РСО, как следует из технической документации на это изделие, может достигать 0, мке, поэтому точность оценки расстояний вышеуказанной системой не может быть лучше нескольких десятков метров. Применение этого способа для измерения малых расстояний (менее метров) неэффективно.