Abstract

Acoustic sounding systems are an effective means of monitoring the lower troposphere. They find application in various fields of science and technology. The problem of developing acoustic methods and means for remote sensing of the lower atmosphere remains relevant given the importance of information on the state of the atmospheric boundary layer for the functioning of areas such as meteorology, ecology, transport, especially aviation, agriculture and others. This problem has both theoretical and technical aspects. These, for example, include solving inverse problems of sound propagation in a turbulent atmosphere, compensation for wind shear, and others. A number of companies and universities create acoustic locators – sodars and radio-acoustic sounding systems. The paper discusses their application for assessing the propagation conditions of radio waves on surface paths near the land-sea boundary. Despite the development of satellite systems for transmitting information and positioning, traditional means of communication and navigation are still in demand. They occupy their niche in the general nomenclature of radio equipment, while remaining indispensable in emergency warning systems, navigation in limited areas, in emergency situations. The effectiveness of these tools largely depends on operational information on the state of the propagation paths of radio waves. One of the most complex objects for assessing the propagation conditions of radio waves is the atmospheric boundary layer. Its condition is largely determined by the state of the underlying surface, which in turn depends on the time of day, season, rainfall and other factors. To date, only very limited theoretical models of dynamics have been created for some states of the atmospheric boundary layer despite the considerable efforts of meteorological specialists. Therefore, information is required on the spatial distribution of meteorological parameters. The most promising solution to this problem is the use of remote non-contact sensing methods based on one or another form of wave processes. Acoustic waves are significantly more sensitive to changes in air parameters than other types of radiation. The objectives of this work are to present a comprehensive methodology for using remote, non-contact sensing methods, theoretical representations of the dynamics of APS and modern software for solving problems of promptly determining the conditions of RRS on surface paths and assessing the most promising ways of developing methods and means for obtaining this information.An example of the experimental results of radio-acoustic sounding and sodar monitoring of the atmospheric boundary layer near the land-sea boundary is given. Based on these results, the spatial-temporal distribution of the index of refractive index is estimated. An analysis of the results is given. The choice of ways to develop means of acoustic sensing and processing the information received is substantiated, taking into account the progress of electronic devices and systems.

Highlights

  • Современный уровень развития спутниковых систем передачи информации и позиционирования решает много задач

  • Методы комплексного использования средств акустического зондирования атмосферы совместно с математическими моделями динамики атмосферный пограничный слой (АПС) для оценки условий распространения радиоволн (РРВ) активно развивались в проблемной научно исследовательской лаборатории зондирования атмосферы (ПНИЛ ЗА) Харьковского института радиоэлектроники (ХИРЭ, ныне Харьковский национальный университет радиоэлектроники – ХНУРЕ)

  • Восстановление высотных профилей показателя преломления радиоволн в пограничном слое атмосферы // Радиотехника и электроника

Read more

Summary

Современное состояние и перспективы методов акустического зондирования

Ряд фирм и университетов создают акустические локаторы – содары (SODAR – SOnic Detection And Ranging) и системы радиоакустического зондирования (Radio Acoustic Sounding System – RASS). Системы радиоакустического зондирования (РАЗ) используют зондирующую акустическую посылку как сенсор, изменяющий свои характеристики в зависимости от параметров воздушной массы. Особенностью этого метода является фокусировка отраженных волн сферической поверхностью акустической посылки. Методики метеоизмерений в RASS основаны на том, что скорость акустических волн в воздухе зависит от температуры, затухание – от влажности, смещение фокуса – от скорости и направления движения воздушной массы. При соответствующей конструкции антенного устройства RASS и методик обработки принимаемого сигнала возможно дистанционное неконтактное измерение основных метеопараметров. Существенной проблемой метода является ветровой сдвиг фокуса отраженных электромагнитных волн за пределы апертуры приемной антенны [3]. Проблемы содарного зондирования (СЗ) заключаются в нерешенных теоретических задачах извлечения информации при рассеянии волн в случайно неоднородной движущейся среде. Например, по эволюции тем, обсуждаемых на International Symposium for the Advancement of Boundary-Layer Remote Sensing (ISARS), которые регулярно проводятся с 1982 г. Современная вычислительная техника и программные пакеты допускают их обработку в on-line режиме

Аппаратура и условия экспериментов
Методология расчетов
Обработка результатов и обсуждение
Full Text
Published version (Free)

Talk to us

Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have

Schedule a call