Golf radar

Wind golven kunnen worden gemeten door verschillende radar remote sensing technieken. Verschillende instrumenten op basis van een verschillende concepten en technieken beschikbaar voor de gebruiker en deze zijn allemaal vaak wave radars. Dit artikel geeft een korte beschrijving van de meest voorkomende grond radar remote sensing technieken.

Instrumenten gebaseerd op radarteledetectie technieken geworden van bijzonder belang in toepassingen waarbij het belangrijk om direct contact met het water te voorkomen en structurele interferentie te vermijden. Een typisch geval is golf metingen van een offshore platform in de diepe wateren met de aanwezigheid van hoge stromen waardoor het afmeren van een golf boei enorm moeilijk. Een ander interessant geval een schip gang wanneer die instrumenten in de zee is zeer onpraktisch en interferentie van de scheepsromp worden vermeden.

Radarteledetectie

Voorwaarden en definities

In principe zijn er twee verschillende soorten radar sensoren voor oceaangolven.

  • Directe maatregelen sensor direct een aantal relevante parameters van de golf-systeem.
  • Indirecte sensoren observeert de oppervlaktegolven via de interactie met sommige andere fysische werkwijze zoals bijvoorbeeld de radar dwarsdoorsnede van het zeeoppervlak.

Magnetron radars kunnen worden gebruikt in twee verschillende standen;

  • De bijna verticale modus. De radar echo wordt gegenereerd door spiegelende reflecties van het zeeoppervlak.
  • De lage grazen hoek mode. De radar echo wordt gegenereerd door Bragg verstrooiing, moet dus ook windenergie oppervlak rimpel aanwezig zijn. Het teruggekaatste signaal wordt gemoduleerd door de grote zwaartekracht golven en zwaartekrachtgolf zijn afgeleid van de modulatie van het teruggekaatste signaal. Een uitstekende presentatie van de theorieën van de magnetron remote sensing van het zeeoppervlak wordt gegeven door Plant en Shuler.

De radar voetafdruk moet klein zijn in vergelijking met de oceaan golflengte van belang. De radar ruimtelijke resolutie wordt bepaald door de bandbreedte van het radarsignaal en beamwidth radarantenne.

De bundel van een microgolf antenne dispersief derhalve de resolutie wordt een functie van het bereik. De bundel van een IR radar niet dispergerende de radar footprint derhalve onafhankelijk van bereik.

HF radars gebruik maken van de Bragg verstrooiing mechanisme en niet altijd werken met zeer lage begrazing hoeken. Vanwege de lage werkfrequentie de radargolven rechtstreeks teruggestrooide de zwaartekracht golven en oppervlakte rimpel behoeft niet aanwezig te zijn.

Radar transceivers kan coherent of niet-coherent zijn. Coherente radars maatregel Doppler-modulatie evenals amplitudemodulatie, terwijl niet-coherente radars alleen amplitudemodulatie meten. Bijgevolg is een niet-coherent radar echo bevat minder informatie over het zeeoppervlak eigenschappen. Voorbeelden van niet-coherente radars zijn conventionele marine navigatie radars.

De radar zender golfvorm kan ofwel ongemoduleerde continue golf, gemoduleerd of gepulst zijn. Een ongemoduleerde continue golfradar geen afstandsresolutie, maar kan doelen op basis van verschillende snelheid te voorzien met een gemoduleerde of gepulste radar echo's van verschillende bereiken kan oplossen. De radar golfvorm speelt een zeer belangrijke rol in radar theorie.

De golfradar prestaties sterk afhankelijk

  • Modus operandi of meetgeometrie
  • Klasse van het systeem
  • Frequentie van de operatie
  • Radar golfvorm
  • Soort transceiver
  • Radarantenne eigenschappen

Remote sensing technieken

Een uitstekend overzicht van verschillende radar technieken voor remote sensing van de golven wordt gegeven door Tucker.

Laser hoogtemeters

Laser hoogtemeters zijn klein en licht van gewicht en opereren in de infra-rood-frequentieband. Zij werken in de verticale modus normaal gebruikt gepulste golfvormen directe metingen van oppervlakte verhoging die gemakkelijk kan worden omgezet in amplitude zwaaien voeren.

Magnetron afstandsmeters

Magnetron afstandsmeters ook actief in de verticale modus op GHz frequenties en wordt niet beïnvloed door de mist en verneveld water als de laser hoogtemeter. Een continue golf frequentie gemoduleerde of gepulste radar golfvorm wordt normaal gebruikt om het bereik resolutie bieden. De balk dispersieve, dus de omvang van de footprint lineair toeneemt met range.

Een voorbeeld van een magnetron afstandsmeter is het Miros SM-094 die is ontworpen voor golf en waterniveau metingen. Deze sensor wordt toegepast als luchtspleet sensor NOAAs ports systeem. Een ander voorbeeld is de WaveRadar REX die een derivaat van een Rosemount tank radar.

Een serie van drie verticale radars in een driehoekige configuratie kan worden gebruikt voor gerichte golfspectrum meten. Algoritmen en signaalverwerking software vergelijkbaar met wat wordt gebruikt in de verwerking van bijdraaien, pitch, roll boeien. Een commerciële systeem, genaamd "Directional waveguide 'is verkrijgbaar bij de Nederlandse bedrijven Enraf ​​en Radac.

Zeevaart radars

Marine navigatie radars bieden zeeruis beelden, die een patroon lijkt op een zee golfpatroon bevatten. Door het digitaliseren van de radar videosignaal kan worden verwerkt door een digitale computer. Zeeoppervlak parameters kunnen worden berekend op basis van deze gedigitaliseerde beelden. De marine navigatie radar werkt in lage begrazing hoekmodus en wind opgewekte oppervlakte rimpel aanwezig zijn. De marine navigatie radar is niet coherent en is een typisch voorbeeld van een indirecte golf sensor, omdat er geen directe relatie tussen golfhoogte en radar back-scatter modulatieamplitude. Een empirische methode golfspectrum scaling wordt normaliter gebruikt. Zeevaart radar gebaseerd wave sensoren zijn uitstekende tools voor het golfrichting metingen. Een marine navigatie radar kan ook een hulpmiddel voor het oppervlak huidige metingen. Puntmetingen van de huidige vector en de huidige kaarten tot een afstand van enkele kilometers kan worden. Miros Wavex heeft zijn belangrijkste gebied van de toepassing als directionele golf metingen van bewegende schepen. Een ander voorbeeld van een marine radar gebaseerd systeem OceanWaves Wamos II.

Het bereik gated gepulste Doppler radar magnetron

Het bereik gated gepulste Doppler radar magnetron werkt in lage begrazing hoekmodus. Door meerdere antennes kan worden gebruikt als een directionele golven-sensor, in principe meet de directionele spectrum van het horizontale water deeltjessnelheid. De snelheid spectrum is direct gerelateerd aan de golfhoogte spectrum van een wiskundig model gebaseerd op lineaire golftheorie en nauwkeurige metingen van de golf spectrum kan onder de meeste omstandigheden worden. Omdat gemeten wordt op een afstand van het platform waarop deze is gemonteerd, het golfveld is geringe mate verstoord door interferentie van de platformconstructie.

Miros Wave en de huidige radar is de enige beschikbare wave sensor op basis van het bereik gated gepulste Doppler radar-techniek. Deze radar maakt ook gebruik van de dubbele frequentie techniek om puntmetingen van de oppervlakte stromingen vector voeren

De dubbele frequentie microgolfradar

De dubbele frequentie microgolfradar zendt twee microgolffrequenties tegelijk. De frequentiescheiding is gekozen om een ​​"ruimtelijk tel" lengte die in het bereik van het watergolven van rente. De dubbele frequentie radar kan worden beschouwd als een magnetron equivalent van de hoogfrequente radar. De dual frequency radar is geschikt voor het meten van oppervlaktestroom. Voor zover golfmetingen betreft, de back-scatter processen zijn te ingewikkeld om nuttig meetnauwkeurigheid te bereiken.

De HF radar

De HF radar is goed ingeburgerd als een krachtig instrument voor de zee huidige metingen tot een bereik van ongeveer 300 km. Het werkt in het HF en VHF lage frequenties band overeenkomend met een radar golflengte van 10 tot 300 meter. De Doppler verschuiving van de eerste orde Bragg-lijnen van de radar echo wordt gebruikt om zeestroming ramingen te bepalen op vrijwel dezelfde wijze als de dubbele frequentie microgolfradar. Twee radarinstallaties zijn normaal vereist, te kijken naar de dezelfde patch van het zeeoppervlak vanuit verschillende invalshoeken. De nieuwste generatie van de wal oceaan radar kan oplopen tot meer dan 200 km voor de zeestroming in kaart brengen en meer dan 100 km voor golfmetingen Helzel WERA. Voor alle oceaan radars, de nauwkeurigheid binnen het bereik is uitstekend. Met kortere reeksen, het bereik resolutie krijgt fijner. De hoekresolutie en nauwkeurigheid afhankelijk van het gebruikte antennesysteem configuratie en toegepaste algoritmen. Het WERA systeem biedt de mogelijkheid om beide technieken; de compacte versie met de richting vinden of het type array-antennesysteem met bundelvorming methoden.

(0)
(0)
Commentaren - 0
Geen commentaar

Voeg een reactie

smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile smile smile smile smile
smile smile smile smile
Tekens over: 3000
captcha