Специальный радиолокационный датчик

В СМПВ применяются и РЛС, специально созданные для определения параметров волнения и поверхностного течения. Примером служит доплеровский микроволновой радар «SM-050», разработанный специалистами фирмы Miros. В него встроен инерциальный датчик перемещений (IMU), информация которого используется для компенсации влияния на данные радара качки и для мониторинга ее параметров. РЛС «SM-050» работает на частоте 5,8 ГГц. Она имеет шесть антенн (рис.4) для облучения акватории в смежных секторах по . Дистанция зондирования поверхности зависит от высоты антенны и составляет от 180 до 450 м. Рекомендуемая высота установки от 20 до 100 м. Ширина диаграммы направленности в горизонтальной плоскости составляет .

Рисунок 4. Внешний вид антенны «SM-050» и ее расположение на судне

СМПВ, основанная на РЛС «SM-050», включает, интерфейсный модуль, компьютер со специальным программным обеспечением и дисплей

.Через интерфейсный модуль к системе может подключатся приемник GPS, гирокомпас, датчик времени. На дисплее можно просмотреть параметры наблюдаемого волнения (его спектр по частоте и направлению, данные о текущих и прошлых значениях параметров волнения), скорость и на правление поверхностного течения, параметры движения корпуса судна.

Характеристика выходных данных системы представлена в табл. 2.

Принцип определения параметров морского волнения по данным РЛС

Для получения характеристик волнения анализируется информация РЛС о небольшом участке акватории около судна. Назовем его субакваторией. При работе РЛС появляется радиолокационный образ субакватории, благодаря отражению зондирующих импульсов РЛС от склонов волн, обращенных к антенне, и отсутствию эха со сторон волн, находящихся в зоне радиолокационной тени. Наилучшее условие для отражения радиоволн и максимальная амплитуда эхосигналов соответствует направлению оси антенны в сторону, откуда приходят морские волны.

Таблица 2. Выходные данные системы «SM-050»

При обработке эхосигналы от моря представляются в виде матрицы цифр, соответствующих амплитуде эха от точек субакватории. Эта матрица называется цифровым образом субакватории. Учитывая, что скорость вращения антенны достаточно велика, полученный при одном обзоре антенны цифровой образ относится к одному моменту времени. Путем анализа образа субакватории устанавливается направление , по которому наблюдается максимальная амплитуда эхосигналов, и определяется частота формы волн. Для улучшения точности эта процедура выполняется для цифровых образов нескольких последовательных обзоров РЛС.

Зная , можно найти высоту волны. Максимальная амплитуда эхосигналов пропорциональна высоте волн и зависит от вида антенны, ее высоты и типа РЛС. Приближенно зависимость между и описывается выражением:

где и — эмпирически. определяемые для каждого судна коэффициенты.

Цифровые образы последовательных обзоров относятся к разным моментам времени. Путем сравнения данных этих образов находится скорость бега волн, частота волнения и другие его параметры.