4.10 Створення першого вітчизняного доплерівського метеорадіолокатора

ГАЛУЗЬ (СФЕРА), ДО ЯКОЇ НАЛЕЖИТЬ РОЗРОБКА: Розробка належить до галузі меторадіолокації (розробка і виробництво меторадіолокаторів).

Цільова аудиторія: Міністерство інфраструктури України, Міністерство аграрної політики й продовольства України, Міністерство оборони України, Державна служба України з надзвичайних ситуацій, Украерорух, Укравтодор, органи державної влади й місцевого самоврядування, комунальні й протиградові служби.

МЕТА (ПРОБЛЕМА) РОЗРОБКИ: Створити на підприємствах України перший вітчизняний доплерівський метеорадіолокатор (ДМРЛ) із цифровою просторово-часовою й поляризаційною обробкою сигналів, характеристики якого будуть перевершувати світовий рівень.

СТИСЛИЙ ОПИС РОЗРОБКИ: Метеорадіолокатори широко застосовуються для дослідження всіх форм хмар і опадів, що випадають із них, різної фазової будови (дощ, сніг, град), для моніторингу стихійних явищ і забезпечення польотів авіації, а також для обслуговування інших галузей економіки.

Доплерівські метеорадіолокатори (рис. 1) дозволяють більш глибоко аналізувати елементи небезпечної погоди – зсув вітру, затоплену конвекцію, турбулентність, наявність великих переохолоджених крапель.

Мережа метеорадіолокаторів, раціонально організована на території всієї країни, дає можливість у режимі реального часу спостерігати практично всі небезпечні й стихійні явища погоди (град, сильні зливи, снігопади, особливо потужні конвективні хмари, з якими можуть бути пов’язані сильні грози, смерчі, шквали). Це дозволяє вчасно видати штормові попередження населенню, органам державної влади й місцевого самоврядування, підрозділам МНС, комунальним і протиградовим службам і за рахунок цього зменшити збиток від цих явищ на величину до 40%. Також, майже кожна четверта авіаційна подія обумовлена метеорологічними явищами.

 

 

Рис. 1 – Зовнішній вигляд доплерівського метеорадіолокатора

 

У проекті пропонується також алгоритм вимірювання середньоквадратичної ширини спектра швидкостей метеоутворень. На відміну від аналогічних алгоритмів, реалізованих у ДМРЛ іноземного виробництва, він є більше стабільним, тобто не приводить до нерепрезентативних вимірювань, в умовах неминуче кінцевого обсягу вибірки, по якій оцінюються параметри метеоутворень.

У сучасних ДМРЛ середня потужність відбиттів від метеоутворень, радіальна швидкість їх руху, середньоквадратична ширина доплерівського спектра швидкостей можуть вимірятися не тільки в часовій області (на основі методу парних імпульсів), але й у спектральній (на основі дискретного перетворення Фур’є (ДПФ)). У таких умовах точність оцінок цих параметрів залежить від точності оцінювання енергетичного спектра міжперіодних флуктуацій відбиттів від метеоутворень. У проекті пропонується комбінований метод «максимальної ентропії – мінімальної дисперсії», що дозволяє ефективно врахувати можливу апріорну інформацію про очікувану модель відбиттів від метеоутворень або специфіку закону зондування, і за рахунок цього більш точно оцінити енергетичний спектр, чим на основі ДПФ.

ІННОВАЦІЙНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ РОЗРОБКИ: Інноваційність рішення полягає в використанні розроблених авторами алгоритмів вимірювання параметрів метеосигналів. Вітчизняний ДМРЛ не буде поступатися світовим аналогам.

Реалізація розробок проекту дозволить створити нові високотехнологічні робочі місця; підвищити безпеку польотів авіації, судноплавства й наземного транспорту; зменшити збиток від небезпечних і стихійних гідрометеорологічних явищ, зокрема, втрати сільгосппродукції від граду; одержати більші прибутки внаслідок виходу на світовий ринок із власним високоефективним метеорадіолокатором.

Права інтелектуальної власності авторів захищені патентами.

Перспектива та потенціал впровадження інновації є високими у зв’язку з бурхливим розвитком цифрової елементної бази.

ПЕРЕВАГИ РОЗРОБКИ: Сучасні ДМРЛ іноземного виробництва мають істотний недолік – більшу тривалість повного огляду навколишнього простору, що становить 10 хвилин. При такому часі огляду неможливо оперативно спостерігати конвективно-грозові процеси, як при обслуговуванні авіації, так і при наукових радіолокаційних дослідженнях грозово-градових хмар.

У пропонуємому ДМРЛ передбачається використання багатопроменевої антени, що дозволить зменшити час повного огляду навколишнього простору до 1 хв.

Дальність дії багатьох ДМРЛ іноземного виробництва в режимі вимірювання радіальної швидкості руху метеоутворень менше дальності дії в режимі виміру радіолокаційної відбиваності в 2 і більше раз. Пропонований у проекті алгоритм вимірювання радіальної швидкості руху метеоутворень дозволить підвищити точність її оцінювання в українському ДМРЛ в 1.5–10 разів і вимірювати неї на тій же дальності, що й відбиваність.

Висока точність вимірювання параметрів метеорологічних сигналів в пропонуємому ДМРЛ дозволить підвищити точність метеопрогнозу в цілому.

АНАЛІЗ РИНКУ: На ринку існують доплерівські метеорадіолокатори іноземного виробництва WSR-88D, WSR-98D (Lockheed Martin), DWSR-8501S (8501S/K), 2501C (2501C/K), 3501C, 5001C, 2001X (Enterprise Electronics Corporation, EEC), METEOR 500C, 600C (600S), 635C, 1600C (1600S), 50DX (SELEX Sistemi Integrati (SI) – Gematronic GmbH), ДМРЛ-С (ОАО “НПО “ЛЭМЗ”), які мають відмічені вище недоліки.

ОЦІНКА ТРАНСФЕРУ РОЗРОБКИ: Запропоновані шляхи трансферу розробки: обмін досвідом та інформацією про науково-технологічні досягнення, проведення консультацій з питань застосування технологій, постачання технологій у межах договорів про їх трансфер з урахуванням ринкової потреби.

СТАДІЯ РОЗРОБКИ: Теоретично обґрунтовані та досліджені алгоритми вимірювання параметрів метеосигналів. Проект зайняв І місце, отримав диплом і медаль, на конкурсі інноваційних проектів «IT-Kharkiv» у номінації «Кращий проект в області інформаційно-телекомунікаційних систем» у 2013р.

ФІНАНСОВІ ВИТРАТИ НА РОЗРОБКУ: Вартість розробки дослідного зразка складає $10 млн., потенційний термін окупності розробки – 4 роки.

ІНФОРМАЦІЯ ПРО АВТОРА АБО АВТОРСЬКИЙ КОЛЕКТИВ: Леховицький Давід Ісаакович; д.т.н., проф.; Дохов Олександр Іванович, к.т.н., проф.; Рябуха В’ячеслав Петрович, к.т.н., с.н.с.; Зарицький Валерій Іванович, к.т.н., с.н.с.; Жуга Геннадій Олександрович, к.т.н.; Рачков Дмитро Сергійович; Семеняка Андрій Вікторович; Катюшин Євген Анатолійович.

зберегти цю сторінку в PDF