Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Экспериментальные исследования возможности измерения характеристик наклонной видимости одночастотными лидарами

ВАК РФ 04.00.22, Геофизика

Автореферат диссертации по теме "Экспериментальные исследования возможности измерения характеристик наклонной видимости одночастотными лидарами"

го од

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА РОССИИ /ПО ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИИ И МОНИТОРИНГУ ' ' ОКРУЖАЮЩЕЙ а»ЕДЫ

ГЛАВНАЯ ПЮФИЗИЧЕСКАЯ ОБСЕРВАТОРИЯ им. А.И.ВОЕЙКОВА

На правах рукописи УДК 551.501.8

РЫБАКОВ Енгсний Евгеньевич

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВОЗМОЖНОСТИ ИЗМЕРЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК 1АКЛОННОЙ ВИДИМОСТИ ОДНОЧАСГОТНЫМИ Л1ЩАРАМИ

1РИМЕНИТКЛ.НО К ЗАДАЧЕ МЕТЕООБЕСПЕЧЕНИЯ ПОСАДКИ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ).

Специальность 04.00.22 - геофизика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических паук

г. Сзпкт-Пстсрбург 1994

Работа выполнена в Главной геофизической обсерватории им. Л.И.Воейкова.

Научный руководитель: кандидат технических наук В.Л.Ковалев

Официальные оппоненты: доктор физико-математических иаук Л.С.Пвлен

доктор технических наук Г.П.Гущин,

Ведущая организация: Институт экспериментальной метеорологи! (г.Обшшск)

Зашита диссертации состоится

■Я йькМ 1994г. ■ 10 час{Щ мин на заседании специализированного (Совета Д 024.06.0

_1994г. 1 ¡.01

при Главной геофизической обсерватории им. Л.И.Воейкова (194018 г. Санкт-Петербург, ул. Карбышева, 7)

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотек« Главной геофизической обсерватории.

Автореферат разослан 4к- £у 1994

Ученый секретарь специализированною Совета, доктор геогр. наук, профессор

1¡.В.Кобытевг

ОКЩЛЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАВОТЫ

Актуальность проблемы, Задача метелч^ссисчсиня авиации зпсратшшыми данными о характеристиках наклонной видимости при тосадке во'\душных судов имеет важное практическое значение. Примерно каждое третье авиационное происшествие обусловлено прямыми нпи косвенными причинами, связанными с метеоусловиями, причем большинство катастроф было связано с плохой видимостью, которая наиболее сильно алияет на безопасность полетов именно при посадке. Полес половины всех Hapyinemrii peiyjmpiiocTit полетов ггронеходит из-за ограничений по метеоусловиям, в основном, вследствие ограниченности видимости, что приводит к. огромным экономическим потерям. ^ "

Одним из направлении повышении регулярности и безопасности Полетов является качественное улучшение информации о видимости ориентиров взлетно-посадочной полосы (R1I1I) при посадке. Успешное решение »той проблемы связывается прежде всего с использованием дазерно-локапионных устанопок (лидаров). Метод лазерного зондирования атмосферы хорошо зарекомендовал себя в решении целого ряда прикладных задач атмосферной оптики, в том числе обеспечтыющих днетаьционное измерение наклонной прозрачности атмосферы.

Вместе с тем, актуальные задачи внедрения лидарных методов в практику метеорологических наблюдений и промышленного производства лидаров для оперативного измерения характеристик наклонной видимости находятся еще в стадии решения.

Недсхггаточно разработан ряд вопросов метрологического обеспечения лидзрных измерений, особенно в плане экспериментального определенна погрешностей измерения характеристик наклонной видимости лидерами.

При восстановлении вертикального профиля показателя1 ослабления атмосферы сдночастотными -лидарами необходимо использовать определенные априорные допущения вследствие мнргопарзмстричности и жесткого уравнения лазерной' локации. Проблема выбора оптом .»'жного алгоритма становится особенно актуальной для сложных метеоусловий посадки, характеризующихся

рсзкой неоднородностью оптических характеристик и вертикально!* направлении.

Требуют решения ряд следующих важных вопросе»! нрнмснсни. лидаров для оперативного обеспечения аннаинн: выбор измеряемы; характеристик наклонной видимости и оценка их погрешности разработка алгоритмов работы лидарэ в автоматическом режиме и и; экспериментальная проверка, разработка форм прслставлеши информации для диспетчерской службы аэропорта, проведенж непосредственных сравнений с данными летчиков и друте.

Выбранное направление экспериментальных нееяедованш возможности определения характеристик наклонной вндимоеп одночаеготными лидарами позволяет в определенной степени решил указанные проблемы, что и определяет его а*, гуалыюсть.

11с.зъ_рц0шн состояла в том, чтобы выявить ключевые

проблемм и научно-методическом обеспечении разработки аэродромных лидаров и провести цикл экспериментальны)! исследований на горизонтальных, наклонных трассах и в условиях аэропорта. На этой основе выработать методические рекомендации пс измерению различных характеристик наклонной видимости одночаеготными динарами (применительно к задаче мстсообсс печени я посадки воздушных судов).

/ 1ау чтя___мавюиа результатов диссертационной работы

заключается в том, что разработан алгоритм работы лндара "Элсктроника-ОбР" в автоматическом режиме измерении высоты установления визуального контакта с орнснтира.м11 ШШ и опробован в условиях аэропорта; разработаны новые алгоритмы восстановления вертикального профиля показателя ослабления атмосферы , и том числе алгоритм восстановления профиля показателя ослаблении для двухслойной атмосферы; разработаны методические рекомендации но проведению сравнений данных лидаров а) с данными базисных приборов на горизонтальных и наклонных трассах, б) с данными гнзуальных наблюдении летчиков и регистраторов нысты нижней границы облаков в аэропортах, которые были практически использованы при испытаниях лидаров "Электроннка-ОЗ", "Электроника-Об" и "Элеьтроннка-ОбР"; разработаны рекомендации по усовершенствованию методики определения высоты обнаружении светосигнальных ориентиров В1Ш с глиссады снижения; проведен

оретический анализ погрешностей лидарного определения «дующих характеристик видимости: а) показателя ослабления 1Нородпои атмосферы; б) профиля показателя ослабления мосферы в' наклонных направлениях; в) высоты установления пуалыюго контакта с ориентирами ВИН; получены результаты спсримеитальных исследований указанных погрешностей ютнетственно дня лидаров "Элск.тропнк.а-03", "Элск.троник.а-06", )лектроника-06Р" на основе прямых сравнений с данными базисных :гнстраторов прозрачности и данными визуальных наблюдений с >рта самолета; получены результаты лидарною зондироианняг зиземиого слоя атмос([)сры в диапазоне метеорологической 1Т11Чсской дальности (МОД) от 0.2 км до 50 км и более в услоциях лмкн, адвективного, конвективного, приземною и приподнятого 'Манов, слабого, умеренного, сильною и ливневого снега, метели, >ждя и друшх.

Достоверность полученных результатов обеспечивается тем, го разработанные новые алгоритмы и методические рекомендации элучени на основе большого объема экспериментальных данных и в шроком диапазоне изменения метеопараметров. При этом на всех гапах экспериментальных исследований лидарные данные шровождалнсь независимыми синхронными. измерениями >ризонталыюй и наклонной прозрачности атмосферы базисными рнборами, высоты облаков - приборам» типа РВО, высоты лановления визуальною контакта - экипажами воздушных судов, э «же данными стандартных метсониблюденнй.

Практическая значимость результатов работы заключается в эм, что они составляют методическую основу для разработки и недрсния новых средств измерения - аэродромных лидаров, озволяющих качественно улучшить информацию об условиях вдимостн при посадке самолетов. Результаты прямых сравнении анных лидара с данными летчиков уже сейчас показывают хорошую ходимость и в ряде случаев более адекватно отражают условия илимости с борта воздушного судна, чем данные штатных егнетрирукшшх приборов.

Испольтевнче резу.чшатм^абвтн* Полученные в работе езультаты были использованы в процессе выполнения плановой ематикн Главной 1еофтичес»ой обсерватории им. А.И.Воейкова при азрабогке технических требований I лидарам "Элсктропика-03",

"Электроника Об" и "Электроника-ОбР", методик их поверки, метод hi определении характеристик наклонной дальности видимости. I настоящее время результаты диссертации используются ДЛ1 методического обеспечении разработки нового а^родромною лидера.

AnpcfoltjUAi Результаты исследований докладывались на lS-i Международной конференции но лазерному зондированию (Томск 1990), на 8-10 Всесоюзных симпозиумах по лазерному I акустическому зондиронанию атмосферы (Томск, 19Н4-1988).

Личный jtKJlltdi Автор принимал непосредственное участие I планировании, постановке и выполнении всех экспериментальны* работ, представленных в диссертации, и анализе их результатов разработке методик измерений и поверки, получении аналитически)! результатов и результатов расчетов с помощью ЭВМ.

Основнш ящищаемы£лшн!жынм1

1. Алюрнтм работы лидара типа "Электроника-ОбР" I автоматическом режиме измерений высоты визуальною контакта < ориентирами BI1I1 и результаты сю экспериментальной проверки i условиях аэропорта.

2. Новые алюритмы восстановления вертикальною профили показателя ослабления атмосферы (i(h), в том числе алюриты восстановления профиля |i(h) для двухслойной атмосферы.

3. Методические рекомендации по проведению сравнений данных лндаров а) с данными базисных приборов на юричонтальных к наклонных трассах, б) с данными визуальных наблюдений летчиком и решеграторов высоты нижней гра)1нны облаков в аэропоргах н результаты их практическою использования при испытаниях лидарос "Электроника-03", "Электроннка-Об" и "'Олектроннка-ОЛР*.

с

4. Рекомендации по усовершенствованию методики онределениа высоты обнаружении светосигнальных ориентиров BII1I с (лиссады снижения.

5. Результаты теоретическою анализа iioipciimocicfi лидариогс определения следующих характеристик индимосгн; а) показателя ослабления однородной атмосферы; б) профиля показателя ослабления агмосфсры в наклонных напракленнкх; в) высоты установления визуальною контакта с ориентирами Ш1П. Результаты экспериментальных исследований указанных пофсшностсй cooibctcтленно для лндарои "Уж-ироннка-ОТ, "Эзсктроника-Об", "Элекгроннка-ОбР", полученные на основе прямых сравнений с

ными базисных регистраторов прозрачности и данными уальных наблюдений с борта самолета.

6. Результаты лндарного зондирования приземного слоя юсферы в диапазоне метеорологической оптической дальности ОД) от 0.2 км до 50 км и более, полученные в условиях дымки, ективного, конвективного, приземного и приподнятого туманов, бого, умеренного, сильного и ливневого снега, метели, дождя и тих, обеспеченные контрольными синхронными измерениями изонтальной и наклонной прозрачности атмосферы базисными ■борами, высоты облаков - приборами типа РВО, высоты ановлення визуального контакта - экипажами воздушных судов, а же данными стандартных метеонаблюдений.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, х глав, заключения и списка литературы, включающего 102 меновання. Общий объем диссертации составляет 198 страниц, ючая 52 рисунка и 18 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении определено место диссертационной работы в ;арных исследованиях характеристик, наклонной видимости, юноЕывастся актуальность темы, кратко освещено современное тояние проблемы, определены задачи и цель работы, приводятся овные защищаемые положения и кратко излагается содержание. Первая глава посвящена экспериментальным исследованиям ,аров и лидарных методов измерений на горизонтальных трассах. В § 1.1 приведен обзор работ, посвященных лидарным методам >ед слепня характеристик наклонной видимости. Отмечается, что остаточно разработана методика сравнений данных лидара и ггрольных приборов в условиях, когда их измерительные базы не падают, экспериментально недостаточно исследованы вопросы юления и оценки систематических и случайных погрешностей ерения показателя ослабления Ц. Соответственно определены ачи, которые предстояло решить на первом этапе периментальных исследований на горизонтальных трассах. В § 1.2. рассмотрены методические вопросы сравнений данных ара и базисных приборов. Показана необходимость оценки II га взаимной вариации показаний указанных приборов,

обусловленной несовпадением их измерительных баз при палт естественных флуктуации Ц. Произведен модельный рас1 коэффициентов вариации результатов измерения' приборами базами 1Х = 100м, 12 = 1000м и 1Л= 0.3*МОД (у^' , „ 1 соответственно). Оценены значения и в широком диапазс изменения параметров модели. Получены зависимости от МС Получены зависимости от МОД коэффициентов взаимной вариаи результатов измерений (Д. лидаром и контрольным« прибора» выработан критерий выбора контрольного прибора в зависимости длины его базы и от диапазона МОД. Предложен простой критер оценки условий измерений, основанный на оценке взаимной варнац показаний двух контрольных приборов с различит измерительными базами. Произведена экспериментальная пропер его применимости па массиве из 10 000 пар синхронных намерений приборами РДВ и М-37 в различных метеоусловиях. Сформулнрова! методические рекомендации по проведению сравнений данных лида и базисных приборов.

В § 1.3 приведены результаты расчета основных составляют погрешности измерения Ц лидаром "Электроника-03" н их анализ.

В § 1.4 приведены результаты экспериментальных исследован! лидара • "Электроника-03" на горизонтальных трассах. Получ» свыше 600 пар синхронных измерений МОД лидаром контрольными приборами в диапазоне от 150м до 5 км и более условиях дымки, тумана, мороси дождя, ливневого дождя, сне! ливневого снега и метели.

Применение разработанного критерия однородности позволи надежно селектировать условия проведения измерений. В результа прямых сравнешш с данными базисных приборов получ«1 следующее:

- систематическая составляющая относительной погрсишос измерения (.1 лидаром ¿¡л не превышает +0.05 в диапазоне МОД I 0.5 км до 4 км (при отсутствии разблланенровкн по фону);

- случайная относительная погрешность единичных измерении

Ач

лидаром —- определяется, в основном, иисгрумснтачьньп^ погрсишостями и с доверительной вероятностью О.').5) находится

1ределах 0.03 .. 0.06; в диапазоне МОД от 200 до 400 метров

мачение — находятся в пределах 0.1 .. 0.2 ; /'

плавлена нелинейная связь между данными лндара и контрольными, обусловленная влиянием фоновой засветки неба; гслученные экспериментальные результата качественно :оглаеуются с теоретическими зашгагмостями;

1ЫЯ1!лен ход систематической составляющей погрешности пмерсния |1 лндаром в зависимости от МОД; полученные »езультаты хорошо объясняются совместным действием [скажающнх фзкторов, обусловленных неточной корректировкой .оэффицнента усиления на квадрат расстояния и ограниченной юлосон пропускания приемного тракта;

икплен код случайной составляющей погрешности измерения [I ¡иларом в зависимости от МОД; полученные результаты .ачестг.снно согласуются с теоретической зависимостью, несчитанной с учетом влияния естественных флуктуации поля (X; [рнведсны рекомендации по устранению н учету выявленных ппаратурных искажений.

Проведенные исследования явились необходимой базой для кдующен разработки методик, достоверной оценки погрешностей урологического обеспечения измерений характеристик видимости клонных направлениях

Чторця_?}шв<1 посвящена экспериментальным исследованиям

|ров и лндарных методов измерений на наклонных трассах. На наклонных трассах в условиях существенно неоднородной >сфсри превалирующим становится склад методических >ешностей, обусловленных, в основном, несоответствием эанной модели реальному оптическому состоянию атмосферы. ;дствне этого выбор априорных допущений н последующая ггернорная оценка их выполнимости являются важными китами лидарного определения характеристик наклонной [мости. Анализ известных методов восстановления профиля |л(Ь) 1зал, что вариант, предложенный Клсттом, когда для задания ичных условий используется опорная точка в конце трассы /1/, с н зрения стабильности решения является предпочтительным при вин гонднрования достаточно больших оптических толщин. Опыт

нашей работы в сложных метеорологических условиях показывав что непосредственное применение метода Клстта не всегда принос удовлетворительные результаты, что связано с достаточн произвольностью задания локальных характеристик помутнения опорной точке. По нашему мнению следует использовать локальные характеристики помутнения на трассе, а его интегральн характеристики, например, общий коэффициент двукратне пропускания Тш2(г1, г^) на всей зондируемой трассе от до 7,т.

Поэтому на втором этапе исследований были поставле: следующие задачи (§2.1):

- разработать новые алгоритмы обработки лндарных сигнал) наиболее приемлемые для указанных сложных метеоуслов посадки;

- произвести теоретическую оценку погрешностей восстановлен показателя ослабления атмосферы на модели, приближенной реальным условиям измерений;

- произвести экспериментальную проверку полученн теоретических результатов на основе прямых сравнений с данны базисных приборов, установленных на наклонных трассах нижнем 30-ти метровом слое атмосферы.

В § 2.2 приведены новые алгоритмы восстановления профи показателя ослабления атмосферы |1(Ь) по данным одноугловс лидарного зондирования в характерных для решаемой зада обеспечения посадки метеоусловиях. Для задания граничных услов предложено применять интегральные характеристики помутнешш трассе, например Тт2(г1 .гщ). При выборе способа оценки поправ Тт2, а также оценки пропускания в теневой зоне Т0, целесообраз предварительно анализировать вертикальный ход Ц(Ь). Для слу зондирования двухслойных сред (типа подоблачная дымка-обла1 разработан специальный алгоритм, основанный на том, что п обработке вся зондируемая трасса разбивается на две части, и I каждой части трассы выбираются различные значения коэффициег степенной связи между показателями обратного и полного рассеян к.

В § 2.3 приведены результаты численных расчетов различи составляющих погрешности определения показателя ослаблег атмосферы в нижнем 30-метровом слое атмосферы. При расчет использовалась близкая к реальной оптическая модель атмосферы.

олышшстве случаев значения суммарной погрешности не

гревышают десяти процентов. Величина 6)i£ сильно зависит от угла ондирования 9. При оптимальных углах зондирования значения ic превышают 6-8 процентов. Величина 5ц£ имеет тенденцию к юнотонному увеличению по мере уменьшения МОД в рассмотренном ;иапазоне значений МОД от 0.5 км до 2 км; при угле зондирования 10 градусов и МОД, равной 0.5 км, значения ö)Jx могут достигать 20-и процентов.

В § 2.4 анализируются данные прямых сравнений результатов вмерсния показателя ослабления в нижнем 30-ти метровом слое ггмосферы лндаром "Электроника-06" и базисными приборами в [иапазоне МОД от 0.7 км до 10 км. Всего получено около 250 «редненных профилей сигналов обратного рассеяния в условиях 1етели, снега, мокрого снега, а также при высокой прозрачности имосферы.

Экспериментально определены погрешности измерения среднего кжазателя ослабления атмосферы Дця = Щ - щ в слое (0,30м). Ьмеренные значения 1Дц1 / JJL^ лежат в диапазоне от 0.08 до 0.16, а ix теоретическая оценка составляет 0.11-0.16; значения Дц. >аспределсны по нормальному закону, при этом в 69-ти процентах шучаев измеренные значения Д|1 попадают в теоретически оцененный штервал Т1ДЦ.1 , что свидетельствует о достоверности проведенной )ценки.

Экспериментальная. проверка условия горизонтальной инородности в среднем в слое (0, 30 м) показала, что для данных ¡равнений характерны высокие значения коэффициентов корреляции эезультатов измерений /у(0,30м) лндаром и контрольным прибором р, 1сжашие в пределах от 0.94 до 0.97, и низкие значения коэффициентов взаимной вариации при любых углах зондирования, гго подтверждает выполнимость исходного условия. При выпадении •.нежных осадков и метели различие между единичными синхронными токазаниями приборов достигало в отдельных случаях 50-ти 1роцентов, что выходит далеко за пределы оценки погрешности и объясняется наличием кратковременных оптических «однородностей, присущих данному классу метеоявлений. Однако и ) этих случаях не наблюдается зависимости результатов измерений от

угла зондирования, что свидетельствует об определенной степей применимости принятых априорных допущений и в условия снежных осадков.

Треть». глава посвящена »кспернментальным исследования! лидаров в ааро! юртах.

И § 3.1 приведен краткий анализ 'состояния измерсни] характеристик видимости в аэропортах в настоящее время : основных работ, посвященных непосредственно методикам измерени наклонной видимости, в том числе нормативных документов ГА I ИКАО. Раскрывается понятие "высота .визуального контакт: (ВПК)", обсуждаются методические вопросы измерения ВШ лидарамн. Определены задачи третьего этапа исследований.

В § 3.2 приведены результаты модельного расчета погрешносте1 определения ВВК, в том числе составляющих, обуслоаленны: невыполнением условия горизонтальной однородности, неточность» задания пороговой освещенности глаз пилота Е„ и других, а такж! суммарной погрешности йЬ^. Обнаружена существенная зависим ост 5Ь£ от хода (1(Ь), выбранного угла зондирования и пороговой значения Е„. Сформулированы рекомендации по расчету бЬ^ 1 реальном масштабе времени с использованием эксперименталык полученного в процессе зондирования сигнала

В 6 3.3 приведен новый алгоритм работы лндара тип; "Электроннка-ОбР" в автоматическом режиме измерений ВВК. Алгоритм обеспечивает:

а) автоматическую установку угла зондирования <р, при эток погрешность определения ВВК не превышает заданных пределов;

б) расчет ЙЬе с учетом реального сигнала Б^//,);

в) адаптацию алгоритма восстановления профиля |1(Ь) к конкретно! оптической ситуации;

г) обработку и выдачу информации в реальном масштабе времени с периодом обновления не более 1-2 минуты.

Предложенный алгоритм был реализован в опытном образце лидара *Элсктрониьа-06Р" и прошел испытания в аэропорту г Ульяновска.

Рис. 1. Расположение лидера при проведении испытаний.

1 - взлетно-посадочная полоса, 2 - лидар в автомобильном фургоне, 3 -лря&леиие зондирования, 4 - регистратор горизонтальной видимости, 5 -гистратор высоты облаков.

300

200

100

17" 17м 18й 18" 19" 19м г Рис.1. Временной ход данных лидяра и костальных измерений.

- высота визуального контакта по данным летчиков, 2 - высота визуального игакта, рассчитанная с помощью лидара, 3 - временной ход высоты нижней шици облаков по данным штатного регистратора леи РВО.

В § .4 приведены результаты экспериментальных нсслсдоваиш лндара "Электроника-ОбР" в аэропорту г. Ульяновска. На рис. 1 показано расположение лидара (2) и направление зондирования (3] относительно взлетно-посадочной полосы (1) . Автомобиль с лндарок располагался на ближнем приводе основного курса посадки Лидарные измерения сопровождались измерениями высоты облаков проводимыми с помощью штатного регистратора типа РВО (5), 1: измерениями горизонтальной видимости с помощью прибора ФП-1 (4). Всего осуществлено около 1200 дндарных измерений наклонны* профилей (1(Ь) при значениях МОД у земли от 200 м до 8 км г значениях ВНГО от 40 до 500 метров. Экипажами воздушных судоЕ зафиксировано 73 случая установления визуального контакта I диапазоне высот от 75 до 450 метров. В дневных условиях при МОД равной 2 км и более в качестве объекта наблюдения было выбранс начало ВПП темно-серого цвета на фоне мокрого снега, в остальныя случаях обьектом наблюдений были ОВИ в районе порога ВПП.

На рисунке 2 приведен пример временного хода высоть визуального контакта по данным летчиков (1) и лидара (2) I временной ход высоты нижней границы облаков по данным штатногс регистратора типа РВО (3).

В целом получена хорошая сходимость результатов еннхрониоге определения высоты обнаружения ориентиров ВПП по данные летчиков (Ьк) и лидара (Ьл): среднее значение 1)„ составило 174 м пс данным летчиков и Ьд = 167 м но данным лидара, относительное среднеквадратическое отклонение Ьл от Ьь составило 0.15, соответствующий коэффициент корреляции равен 0.87.

Экспериментально оценены погрешности измерения высоты визуального контакта лидаром ДЬ = Ьл - 1\. Измеренные значения бЬ = ДЬ / Ь^ не превышают 0.15 в 67% случаев, теоретическая оценкг значений 5Ь составила 0.12-0.20 для наблюдаемых условий сравнении; значения 5Ь распределены по нормальному закону, при этом в 72% случаев измеренные значения попадают в теоретически оцененный интервал Т15Ы, что свидетельствует о достоверности проведенной оценки.

Расхождения, выходящие за пределы оценки наблюдались:

в случае разорванной многослойной облачности типа ГЬ% при этом высоты визуального контакта по данным летчиков, полученные с интервалом 2-3 минуты, различались в некоторых случаях на 100м; в сумерках при переходе к ночным условиям наблюдений; указанный аффект обусловлен, по нашему мнению, несоответствием выбранных дискретных значений пороговой освещенности Л„ истинным условиям наблюдений. В условиях, когда наиболее замутненный слон располагается пиан поверхности земли (приземный туман), целесообразно »менять многоугловое зондирование, как для распознавания тнческой ситуации, так и для восстановления профиля ц(Ь). В этих учаях информация может выдаваться в виде: "IIIIК более...метров".

Проведено сопоставление результатов измерения ВНГО штатными шетраторамн РВО станции КРАМС с фактической высотой наружения летчиком ориентиров ВПП. Анализ данных синхронных дарных измерений показывает, что основным фактором, редел яющим сходимость указанных измерений, является оптическое стояние подоблачного слоя атмосферы. При повышенной озрачности атмосферы в приземном слое (МОД более 3 км) и учшеннн прозрачности с высотой доминирующим фактором, раиичнвающим наклонную видимость и соответствуют!¡с высоты «тактов, является высота облаков. При атом данные визуальных блюдений летчиков хорошо согласуются с лидарными данными и иными штатных облакомеров. В сложных метеоусловиях при МОД :нее 3 км и ухудшении прозрачности с высотой доминирующим втором, ограничивающим наклонную видимость и соответствующие 1соты контакта, является, как показал анализ восстановленных юфилей ц(Ь), значительное помутнение в подоблачном слое. При ом лиларные данные более адекватно отражают условия видения с иссады снижения, чем данные о ВНГО по штатным облакомерам.

В результате анализа материалов сравнений разработаны комендант» но усовершенствованию методики определения высоты ■наружения светосигнальных ориентиров ВПП с глиссады снижения, юрмулированы основные требования к методике измерений ВВК в репортах, разработана усовершенствованная блок-схема алгоритма ■боты лидера в автоматическом режиме измерений ВВК, лючаюша* элементы распознавания метеоситуашш и выбора «угветсгг.уюшего алгоритма обработки.

В мк,чк>Ч(Нии сформулированы основные результаты и вывод работы:

1. Разработан рад методических вопросов сравнении лидаров базисных приборок. Произведены модельные расчеты коэффициенте н^рл juiiu .результатов измерении |1 приборами с различным измерительными базами. Разработан критерий оценки услони измерении, основанный на использовании двух контрольны tipn(>opoii с различными измерительными базами. Произведен »кспериментальнаи проверка ею применимости на массиве из 10 CKJ пар синхронных измерений ц приборами РДН и М-37 н различии метеоусловиях. Сформулированы методические рекомендации и проведению сравнении данных лндара и базисных приборов.

Проведены »кенериментальные исследовании лидар "Электроника-ОЗ" на горизонтальных трассах. Получено свыше 60 результатов измерений МОД динаром в диапазоне от 150 м до 5 км более и условиях дымки, тумана, мороси, дождя, ливневого дожд! спет, ливневого снега и метели. Применение разработанног критерия однородности, позволило надежно контролировать услони проведения измерении. В результате прямых сравнении с данным базисных приборов экспериментально оценены систематическая случайная жлреишостн измерения ц лидером, выявлен их ход зависимости от МОД. Полученные результаты качсстнснн сотласуютси с теоретическими зависимостями. Разработан: рекомендации по уменьшению и учету выявленных аннараГурны искажении.

2. Разработаны новые алгоритмы восстановления нрофил показателя ослабления атмосферы |i(h) но данным ' одпоугловог лидарного зондирования. Дня з.шлшя граничных условий предложен применять iiiiicip.uii.iiMc характеристики помутнения на трасс« например Тш'(/.| ,/„,). Особенностью алгоритма обработки сишало /Vis двухслойных сред (типа подоблачная дымка - облако) является тс что трасса зондирования условно разбивается на две части, и дл каждой части трассы выбираются различные коэффшщешы связи к.

Произведены численные , расчеты - рапичпых - состашГяюптп погрешности определения нока-шел* ослабления в нижнем ' метровом слое атмосферы ц(0,30 м) и суммарной погрешности '

Проведены прямые сравнения результатов измерений показателя давления (1(0, 30 м) в нижнем 30-метровом слое атмосферы даром "Электроиика-Об" и базисными приборами, установленными пысотнон мачте, в диапазоне МОД от 700 м до 10 км. .спсримеитально определена погрешность измерения показателя иаблепня атмосферы в слое (0,30м), подтверждена достоверность овсленной теоретической оценки погрешности.

Экспериментально проверена выполнимость условия ризонтальион однородности в среднем в слое (0, 30 м).

3. Произведен модельный расчет погрешностей измерения высоты зуалыюго контакта (ВВК), в том числе обусловленных выполнением условия горизонтальной одноролжчл и. неточностью ишш пороговой освещенности глаз пилота /:„ и других, оценена чмарная тчреигность бЬ^. Обнаружена существенная зависимость Е от хода утла зондирования ф и порогового значения /г,,

зработаны рекомендации по расчету в реальном масштабе смени с использованием экспериментально полученных профилей гналов

Разработан и испытан в условиях аэропорта алгоритм работы дара типа "Электроника-ОбР" в автоматическом режиме измерений 1К.

Проведены экспериментальные исследования лндара лектроника-ОбР" в аэропорту г. Ульяновска. 1) цепом получена рошая сходимость результатов синхронного определения высоты наруження ориентиров ВПП по данным летчиков (Ь^) и лндара (Ьл): еднее значение Ь, составило 174 и по данным летчиков и = 167 м по данным лндара, относительное среднеквадратнческос пленение Ь„ от составило 0.15, соответствующий коэффициент рредяции р = 0.87 .

Экспериментально оценена погрешность измерения ВВК лндаром, лтмержден.) достоверность проведенной теоретической оценки

Выявлена необходимость доработки Алгоритма определения ВВК в Ю111ШХ, копы наиболее замутненный слой располагается вблизи верхиосгн земли (приземны» или приподнятый туман). Н »тих к'чаях целсич^разно применять многоугловое зондирование, как и распознавания оптической ситуации, так и для восстановления

профиля (1(h). При этом информация может рьшаваться в виде: "Я более...метров".

Проведено сопоставление результатов измерения ВНГО штатны облакомерами типа РВО с фактической высотой обпаружс) ориентиров В1Ш летчиком и данными синхронных лнларн намерений.

Разработаны рекомендации по усовершенствованию метод« измерения высоты обнаружения светосигнальных ориентиров Bill глиссады снижения, сформулированы основные требования методике измерений ВВК в аэропортах, разработ; усовершенствованная блок-схема алгоритма работы лндара автоматическом режиме измерений ВВК, включающая в с< элементы распознавания метеоситуации и выбор соответствуют« алгоритма восстановления профиля показателя оспабле! атмос4>ери.

Литература

1. Klcct J.D. Litlar invertion with variable backscaticr / extinct ratios. Appl. Opt., 1985, v.24, N11, p.1638-1643.

« работал;

1. Балденков Г.Н., Дулькин Bc-Ivl., Дулькин Вяч.М., Смирнов В. Миленький M.II., Константинов Б.А., Козинцев В.П., Жаров Б. Рыбаков Е.Е. Лвдар для измерения прозрачности атмосферы. I Всесоюзный симпозиум по лазерному и акустическому зондирован атмосферы. Тезисы докладов, ч.2, Томск, 1984, е.349-352.

2. Балденков Г.Н., Балнн Ю.С., Ковалев В.Л., Котннсв В. Мовчан И.Л., Можаров Е.Э., 1>ыбаков Ii.Ii. Лидар для тмсрс) наклонной дальности видимости "Элсктроника-03". Oirri атмосферы, 1988, т.1, N11, с.68-75.

3. Ковалев В.А., Козинцев В.Н., Балденков Г.Н., Дулькин BcJ Рыбаков Е.Е. Устройство для определения наклонной дальне* видимости. A.c. СССР N1169451, 1983, МКИ. i0).

4. Ковалев В.А., Рыбаков Е.Е., Игнатенко В.М. Восстановло профиля показателя ослабления атмосферы по данным одноупнмл лидарного зондирования. Оптика атмосферы, 1991, т.4, N8, с.830-8:

Рыбаков Е.Г;. Об использовании данных дистанционного еского зондирования атмосферы для оценки условий видимости осадке самолетов. Тр. ITO, 1988, вып. 519, с.144-150. . Рыбаков Е.Е., Ковалев В.А., Пак А.С., Можаров Н.Э., иков Г.Н. Некоторые результаты лидарного определения геристик наклонной видимости на аэродроме. Метеоролошя и юпм, 1991, N9, с. 18-25. ' ,

Kovalev V.A., Rybakov Е.Е., Ignatenko V.M. Determination of 'isual range / visual contact height with lidar: basic principles, field ;sults // Fifteenth International Lazer Radar Conf., Abstracts of , Part I, 1990, Tomsk, USSR, p.p. 250-253.

Kovalev V.A., Rybakov E.E., Zakharyan M.V., and Ignatenko On extrapolation of lidar data in determining the atmospheric ity along the slant paths. // Atm. Opt., 1991, Vol.4. No.l, p.p. 210-

Kovalev V.A., Mozharov E.E., Rybakov E.E. On extrapolation of lar data for slant visibility determination. // Fifteenth International Radar Conf., Abstracts of papers, Part I, 1990, Tomsk, USSR, p.p. 53.

Ртп.ГГОЛе.ОЭ.91.3ак.БО.ТЛОО.Бзсплатно.