|
Автор: Тимченко Денис Олександрович, Національний аерокосмічний університет ім. М.Є. Жуковського «Харківський авіаційний інститут», Харків, Україна; Попова Кіра Ігорівна, Національний аерокосмічний університет ім. М.Є. Жуковського «Харківський авіаційний інститут», Харків, Україна; Луценко Владислав Іванович, доктор фіз.-мат. наук, професор, Інститут радіофізики та електроніки ім. О.Я. Усикова НАН України, Харків, Україна; Луценко Ірина Владиславівна, кандидат фіз.-мат. наук, Інститут радіофізики та електроніки ім. О.Я. Усикова НАН України, Харків, Україна
|
Можливість виявлення дощів, та інших метеорологічних явищ за допомогою навігаційних супутникових систем представляє собою виключну цінність для метеорологів, і зокрема для визначення гроз у реальному масштабі часу. При деяких з атмосферних явищ в атмосфері міститься достатньо велика кількість вологи, льоду або піску.
Методика виявлення зон опадів за сигналами ГНСС базується на особливостях розповсюдження радіохвиль на трасі, що має рефракційні властивості, відмінні від стандартних [1]. Подовження електричного шляху електромагнітної хвилі, що розповсюджується, визначається діелектричною проникністю середовища, яка буде, в першу чергу, визначатися запасом вологи. Оскільки навігаційна задача вирішується на основі псевдовідстаней до різних супутників, то якщо траса супутник-приймач буде проходити через зону дощу – це буде відображатись на збільшенні псевдовідстані [2, 3]. Якщо зона дощу буде доволі великою, тобто під її впливом опиняться більшість трас, тоді для аналізу можна використовувати не лише псевдовідстані, а й зміни виміряної висоти. Оскільки на відміну від довготи та широти, висота доволі непогано корелює зі змінами вологи й у меншій степені із коефіцієнтом заломлення, при опадах повинна відстежуватись суттєва зміна вимірюваної висоти.
В роботі розглянуто зміни поведінки висоти, коефіцієнта заломлення та відносної вологи при опадах різної інтенсивності, туманах, снігопадах.
На рис. 1 приведені зміни коефіцієнта заломлення та вологи на протягом місяця, де часові проміжки, коли йшли дощі відмічені додатково.
Рис. 1. Зміна коефіцієнта заломлення (а) та відносної вологи (б) при дощах
На графіках видно, що при дощах відбувається підвищення вологи, яке не пов’язано із добовими періодичними флуктуаціями.
Аналіз отриманих даних показав, що при наявності опадів виникають перепади висоти більші, ніж добові зміни, що відповідають добовим, циклічним змінам метеопараметрів. З отриманих за метеоданими коефіцієнтів заломлення не можна сказати, що дощі супроводжувалися суттєвими змінами, але для виміряних висот в обох випадках відбувається зменшення вертикальної координати, обумовлене збільшенням тропосферної затримки сигналу.
При наявності дощу відбувається прирощення псевдовідстані, яке буде тим більше, чим більше інтенсивність опадів та зона випадіння. Оскільки відбувається збільшення псевдовідстані до більшості супутників, траса між якими і приймачем проходить через зону опадів, то це еквівалентно зменшенню вимірюванної висоти, що можна побачити на рис. 2.
При ретельному розгляді довготи та широти видно, що для площинних координат теж характерне збільшення флуктуації, але кореляції із змінами вологи, або коефіцієнта заломлення не спостерігається.
Рис. 2. Зміна коефіцієнта заломлення (а) та вимірюваних координат (б - висоти, в – широти, г - довготи) для Харкова в дощ
Слід зазначити, що у зимовий період зміна вологої компоненти тропосферної затримки та її величина доволі малі, тому використання зміни вимірюваних висот може бути не ефективним. Крім того були проаналізовані дані по висоті при сильному тумані (рис. 3).
Рис. 3. Зміна координат та метеопараметрів при сильному тумані (час між відліками – 3 години): а) горизонтальна дальність видимості, б) відносна волога, в) коефіцієнт заломлення, г) вимірювана висота, д) вимірювана довгота
На рис. 3 більш темні ділянки позначають меншу інтенсивність туману, що відповідає меншому значенню вологи. Як видно з графіків, протягом усього періоду спостереження туману не має динамічних змін, пов’язаних з самим метеорологічним явищем, тому коливання координат мають циклічну зміну, пов’язану із добовими коливаннями метеопараметрів.
В роботі розглянуто нові можливості та підходи щодо створення перспективного методу виявлення небезпечних метеорологічних явищ (зон грозової активності, вологонасичених хмар), шляхом використання координатної інформації приймачів систем супутникової навігації.
Список використаних джерел
1. Гудков В.Н. Обнаружение опасных метеоявлений с использованием приемников сигналов систем глобальной спутниковой навигации / В.Н. Гудков, В.И. Луценко, И.В. Луценко, Н.С. Ань // 19-я Международная Крымская Конференция "СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии" (КрыМиКо’2009), 14-18 сентября, 2009: материалы конф. – Севастополь, 2009. – С. 929-930.
2. Гудков В. Н. Диагностика рефракционных свойств тропосферы над сушей с использованием систем глобальной навигации / В. Н. Гудков, В. И. Луценко, И. В. Луценко, Н. С. Ань // Изв. ВУЗов Радиоэлектроника. – 2010. – Т. 53, №7. – С. 3-12.
3. Lutsenko I.V. Detection of Dangerous Meteorological Phenomena with Usage of GPS Signals / I.V. Lutsenko, I.V. Popov, E.V. Krivenko, V.N. Gudkov, N.V. Lukianenko, N.X. Anh // The 9th European Radar Conference, 2012, EuMA, 31 Oct - 2 Nov 2012, Amsterdam. – Proceedings: Amsterdam. - 2012. - P. 353 – 356.
|
Голосування 
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License
Знайшли помилку? Виділіть помилковий текст мишкою і натисніть Ctrl + Enter