4.10 Создание первого отечественного доплеровского метеорадиолокатора

ОБЛАСТЬ (СФЕРА), К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ РАЗРАБОТКА: Разработка относится к области метеорадиолокации (разработка и производство метеорадиолокаторов).

Целевая аудитория: Министерство инфраструктуры Украины, Министерство аграрной политики и продовольствия Украины, Министерство обороны Украины, Государственная служба Украины по чрезвычайным ситуациям, Государственное предприятие обслуживания воздушного движения Украины, Укравтодор, органы государственной власти и местного самоуправления, коммунальные и противоградовые службы.

ЦЕЛЬ (ПРОБЛЕМА) РАЗРАБОТКИ: Создать на предприятиях Украины первый отечественный доплеровский метеорадиолокатор (ДМРЛ) с цифровой пространственно-временной и поляризационной обработкой сигналов, характеристики которого будут превосходить мировой уровень.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ РАЗРАБОТКИ: Метеорадиолокаторы широко применяются для исследования всех форм облаков и осадков, выпадающих из них, различного фазового строения (дождь, снег, град), для мониторинга стихийных бедствий и обеспечения полетов авиации, а также для обслуживания других отраслей экономики.

Доплеровские метеорадиолокаторы (рис. 1) позволяют более глубоко анализировать элементы опасной погоды — смещение ветра, затопленную конвекцию, турбулентность, наличие крупных переохлажденных капель.

Сеть метеорадиолокаторов, рационально организована на территории всей страны, дает возможность в режиме реального времени наблюдать практически все опасные и стихийные явления погоды (град, сильные ливни, снегопады, особенно мощные конвективные облака, с которыми могут быть связаны сильные грозы, смерчи, шквалы). Это позволяет вовремя выдать штормовые предупреждения населению, органам государственной власти и местного самоуправления, подразделениям МЧС, коммунальным и противоградовую службам и за счет этого уменьшить ущерб от этих явлений на величину до 40%. Также, почти каждая четвертая авиационное происшествие обусловлена метеорологическими явлениями.

В проекте предлагается также алгоритм измерения среднеквадратической ширины спектра скоростей метеообразований. В отличие от аналогичных алгоритмов, реализованных в ДМРЛ иностранного производства, он является более стабильным, то есть не приводит к нерепрезентативным измерениям, в условиях неизбежно конечного объема выборки, по которой оцениваются параметры метеообразований.

В современных ДМРЛ средняя мощность отражений от метеообразований, радиальная скорость их движения, среднеквадратичная ширина доплеровского спектра скоростей могут измеряться не только во временной области (на основе метода парных импульсов), но и в спектральной (на основе дискретного преобразования Фурье (ДПФ)). В таких условиях точность оценок этих параметров зависит от точности оценки энергетического спектра межпериодических флуктуаций отражений от метеообразований. В проекте предлагается комбинированный метод «максимальной энтропии — минимальной дисперсии», что позволяет эффективно учесть возможную априорную информацию об ожидаемой модель отражений от метеообразований или специфику закона зондирования, и за счет этого более точно оценить энергетический спектр, чем на основе ДПФ.

 

Рис. 1 – Внешний вид доплеровского метеорадиолокатора

 

ИННОВАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ РАЗРАБОТКИ: Инновационность решения заключается в использовании разработанных авторами алгоритмов измерения параметров метеосигналов. Отечественный ДМРЛ будет опережать мировые аналоги.

Реализация разработок проекта позволит создать новые высокотехнологичные рабочие места; повысить безопасность полетов авиации, судоходства и наземного транспорта; уменьшить ущерб от опасных и стихийных гидрометеорологических явлений, в частности, потери сельхозпродукции от града; получить большие прибыли в результате выхода на мировой рынок с собственным высокоэффективным метеорадиолокатором.

Права интеллектуальной собственности авторов защищены патентами.

Перспектива и потенциал внедрения инновации являются высокими в связи с бурным развитием цифровой элементной базы.

ПРЕИМУЩЕСТВА РАЗРАБОТКИ: Современные ДМРЛ иностранного производства имеют существенный недостаток — большую продолжительность полного обзора окружающего пространства, что составляет 10 минут. При таком времени осмотра невозможно оперативно наблюдать конвективно-грозовые процессы, как при обслуживании авиации, так и при научных радиолокационных исследованиях грозово-градовых облаков.

В предлагаемом ДМРЛ предполагается использование многолучевой антенны, что позволит уменьшить время полного обзора окружающего пространства до 1 мин.

Дальность действия многих ДМРЛ иностранного производства в режиме измерения радиальной скорости движения метеообразований меньше дальности действия в режиме измерения радиолокационной отражаемости в 2 и более раз. Предлагаемый в проекте алгоритм измерения радиальной скорости движения метеообразований позволит повысить точность его оценки в украинском ДМРЛ в 1.5-10 раз и измерять ее на той же дальности, что и отражаемость.

Высокая точность измерения параметров метеорологических сигналов в предлагаемой ДМРЛ позволит повысить точность метеопрогноза в целом.

АНАЛИЗ РЫНКА: На рынке существуют доплеровские Метеорадиолокаторы иностранного производства 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 «), которые имеют отмеченные выше недостатки.

ОЦЕНКА ТРАНСФЕРА РАЗРАБОТКИ: Предложенные пути трансфера разработки: обмен опытом и информацией о научно-технологические достижения, проведение консультаций по вопросам применения технологий, поставки технологий в рамках договоров об их трансфер с учетом рыночной потребности.

СТАДИЯ РАЗРАБОТКИ: Теоретически обоснованы и исследованы алгоритмы измерения параметров метеосигналов. Проект занял I место, получил диплом и медаль, на конкурсе инновационных проектов «IT-Kharkiv» в номинации «Лучший проект в области информационно-телекоммуникационных систем» в 2013 г.

ФИНАНСОВЫЕ РАСХОДЫ НА РАЗРАБОТКУ: Стоимость разработки опытного образца составляет 10 млн. долларов США, потенциальный срок окупаемости разработки — 4 года.

ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРЕ ИЛИ АВТОРСКИЙ КОЛЛЕКТИВ: Леховицький Давид Исаакович; д.т.н., проф.; Дохов Александр Иванович, к.т.н., проф.; Рябуха Вячеслав Петрович, к.т.н., с.н.с.; Зарицкий Валерий Иванович, к.т.н., с.н.с.; Жуга Геннадий Александрович, к.т.н.; Рачков Дмитрий Сергеевич; Семеняка Андрей Викторович; Катюшин Евгений Анатольевич.

cохранить эту страницу в PDF