Том 30, номер 08, статья № 4

Аннотация:

Реализован пассивный оптический метод измерения интегральной скорости поперечного ветра на атмосферной трассе. Оценки скорости производятся на основе корреляционной методики по измерениям флуктуаций энергетических центров тяжести выделенных участков изображений топографических объектов в условиях естественного дневного освещения. Представлены результаты испытаний макета измерителя, построенного на указанном принципе. Сопоставляются ветровые данные, полученные с помощью пассивных оптических измерений и акустической метеостанции. Проводится оценка оптимального периода накопления взаимной корреляционной функции для осуществления устойчивых измерений в реальном времени.

Ключевые слова:

некогерентный источник, корреляция изображений, интегральная скорость ветра, пассивный оптический измеритель, акустический анемометр, турбулентность

Список литературы:

1. Wang T.-I. Оptical flow sensor using a fast correlation algorithm. Patent No. US 6,611,319 B2. Aug. 26, 2003.
2. Афанасьев А.Л., Банах В.А., Ростов А.П. Определение скорости ветра в атмосфере по турбулентным искажениям видеоизображений лазерного пучка // Оптика атмосф. и океана. 2010. Т. 23, № 8. C. 723–729; Аfаnаsiеv А.L., Bаnаkh V.А., Rоstоv А.P. Estimate of wind velocity in the atmosphere based on an analysis of turbulent distortions of laser beam images registered by video camera // Atmos. Ocean. Opt. 2011. V. 24, N 1. P. 88–94.
3. Афанасьев А.Л., Банах В.А., Ростов А.П. Вейвлет профилирование скорости ветра по флуктуациям интенсивности лазерного пучка, распространяющегося в атмосфере // Оптика и спектроскопия. 2008. Т. 105, № 4. С. 698–705.
4. Roopashree M.B., Akondi Vyas, Raghavendra Prasad B. A review of Atmospheric wind speed measurement techniques with shack hartmann wavefront imaging sensor in adaptive optics // J. Indian Inst. Sci. 2013. V. 93. P. 67–84.
5. BLS2000 Large Aperture Scintillometer for Very Long Paths. 2012. URL: www.scintec.com.
6. Lawrence R.S., Ochs G.R., Clifford S.F. Use of scintillations to measure average wind across a light beam // Appl. Opt. 1972. V. 11, N 2. P. 239–243.
7. Банах В.А., Смалихо И.Н. Когерентные доплеровские ветровые лидары в турбулентной атмосфере. Томск: Изд-во ИОА СО РАН, 2013. 304 с.
8. Banakh V.A., Smalikho I.N. Coherent Doppler wind lidars in a turbulent atmosphere. Boston;  London: Artech House, 2013. 248 p.
9. Smalikho I.N., Banakh V.A. Estimation of aircraft wake vortex parameters from data measured with 1.5 mm coherent Doppler lidar // Opt. Lett. 2015. V. 40, N 14. P. 3408–3411.
10. Clifford S.F., Ochs G.R., Wang T.-I. Optical wind sensing by observing the scintillations of a random scene // Appl. Opt. 1975. V. 14, N 12. P. 2844–2850.
11. Walters D.L. Passive remote crosswind sensor // Appl. Opt. 1977. V. 16, N 10. P. 2625–2626.
12. Porat O., Shapira J. Passive cross-wind remote sensing using optical turbulence-induced fluctuations // Proc. SPIE. 2010. V. 7828. P. 78280A-1–78280A-6.
13. Banakh V.A., Marakasov D.A., Vorontsov M.A. Cross-wind profiling based on the scattered wave scintillations in a telescope focus // Appl. Opt. 2007. V. 46, N 33.  P. 8104–8117.
14. Banakh V.A., Marakasov D.A. Wind profile recovery from intensity fluctuations of a laser beam reflected in a turbulent atmosphere // Quantum Electron. 2008. V. 38. P. 404–408.
15. Belenkii M. Passive crosswind profiler. Patent No. US 8,279,287 B2. Oct. 2, 2012.
16. Marakasov D.A. The correlation of the displacements of the images of point sources in the turbulent atmosphere // Proc. SPIE. 2015. V. 9680. CID: 9680 1U.
17. Маракасов Д.А., Афанасьев А.Л. Корреляция смещений элементов изображения объектов сложной формы в турбулентной атмосфере // Изв. вузов. Физика. 2015. Т. 58, № 8/3. С. 204–206.
18. Маракасов Д.А. Оценка средней скорости ветра из корреляции смещений центров тяжести изображений некогерентных источников в турбулентной атмосфере // Оптика атмосф. и океана. 2016. Т. 29, № 4. С. 294–299.
19. Афанасьев А.Л., Банах В.А., Ростов А.П. Оценивание ветра и турбулентности в приземной атмосфере по искажениям видеоизображений оптических источников и освещенных объектов // Оптика атмосф. и океана. 2016. Т. 29, № 4. С. 285–293; Аfаnаsiеv А.L., Bаnаkh V.А., Rоstоv А.P. Estimate of the integral wind velocity and turbulence in the atmosphere from distortions of optical images of naturally illuminated objects // Atmos. Ocean. Opt. 2016. V. 29, N 5. P. 422–430.
20. Справочник по специальным функциям с формулами, графиками и математическими таблицами / Под ред. М. Абрамовиц, И. Стиган. М.: Наука, 1979. 832 с.