Radiosonde Tracking Algorithms for an Automatic Radiotheodolite

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Helsinki University of Technology | Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Date
2005
Major/Subject
Signaalinkäsittelytekniikka
Mcode
S-88
Degree programme
Language
en
Pages
45
Series
Abstract
Työn tavoitteena oli tutkia ja kehittää algoritmeja, joita käytetään automaattisen radioteodoliitin ohjaamiseen yläilmakehäluotauksen aikana. Säähavaintopallon mukana lähetetyn radiosondin suunta voidaan laskea radioteodoliitin eri antennielementeissä havaittujen signaalien vaihe-eron perusteella. Radioteodoliittia käännetään mittaustulosten mukaan niin, että radiosondin lähettämä data saadaan vastaanotetuksi ja suunta radiosondiin saadaan mitattua mahdollisimman tarkasti. Koska työn aloittamisen aikana ei vielä ollut olemassa radioteodoliittia, jolle seuranta-algoritmit oli tarkoitus tehdä, aloitettiin yläilmakehäluotauksen tapahtumien analysoiminen tutkimalla vanhoja GPS-luotauksia. Näiden perusteella tehtiin Matlab 6.0 matematiikkaohjelmistolla ohjelma, joka simuloi erityisesti luotauksen lähdön aikaisia tapahtumia. Tästä simulaatiosta kuitenkin puuttui radioteoliitin kääntämisestä aiheutuvat virheet, joita työn tässä vaiheessa ei vielä voitu tietää. Simulaatioita käytettiinkin lähinnä määrittämään vaatimuksia seuranta-algoritmille luotauksen eri vaiheisiin. Seuranta-algoritmit jaettiin erilaisiin vaiheisiin: seuranta ennen lähtöä, seuranta lähdön aikana ja heti sen jälkeen, seuranta kaukokentässä ja seuranta ylilennon tapahtuessa. Koska seuranta-algoritmit ovat vahvasti sidoksissa radioteodoliittiin ja sen mekaaniseen toimintaan, oli seuranta-algoritmien testaaminen tarkoituksenmukaista vain tekemällä yläilmakehäluotauksia. Luotauksia seurattiin ja niiden perusteella tehtiin muutoksia seuranta-algoritmeihin, jotta luotettava ja mahdollisimman pitkälle automatisoitu luotaus oli mahdollista. Luotauksissa käytettiin GPS-sondia, jonka lähettämästä datasta voitiin laskea luotauksen jälkeen myös tarkka GPS-tuuli. GPS-tuulen suuntaa ja nopeutta käytettiin referenssinä määriteltäessä radioteodoliitilla mitatun tuulen nopeuden ja suunnan tarkkuutta. Radioteodoliitin suorituskyky vaihtelee radiosondin elevaatiokulman ja etäisyyden funktiona. Lisäksi pienillä elevaatiokulmilla maasta heijastuva signaali aiheuttaa virhettä elevaatiokulmaan. Radioteodoliitin suorituskyky on parempi, jos se osoittaa suoraan radiosondia kohti. Toisaalta suorituskyky heikkenee, jos radioteodoliittia käännetään jatkuvasti. Kehitetty algoritmi on kompromissi jatkuvan kääntämisen ja antennitason suunnan poikkeaman välillä.
Description
Supervisor
Hartimo, Iiro
Thesis advisor
Jaatinen, Juhana
Keywords
radiotheodolite, radioteodoliitti, radiosonde, radiosondi, tracking algorithms, seuranta-algoritmi
Other note
Citation