Нужно найти источник турбулентности

[Timoxa_pilot 0]

Добрый день!

Обращаюсь к Вам с нетривиальной задачей.

Я увлекаюсь полетами на параплане. Для набора высоты используются восходящие потоки воздуха. В процессе подъема эти потоки создают турбулентность на границе с "внешним" слоем воздуха, которая распространяется по течению ветра.

Задача - найти термический поток по турбулентному следу, определить необходимое направление движения и расстояние.

Для регистрации и оценки турбулентности можно использовать акселерометр и GPS телефона, а так же внешний датчик давления.

Размеры термических потоков от 30 до 200 метров, скорость движения от 2 до 8 м/с. Скорость ветра от 0 до 10 м/с.

По итогу должно получиться приложение на телефон, позволяющее определить местонахождение термического потока на расстоянии от 300 м.

Мне требуется описание механизма поиска потока, для передачи программисту и написания кода.

Готов на материальную компенсацию интеллектуальных затрат.

Что посоветуете? 

Заранее спасибо.

Тимофей

 

[AlexKaz 1 822]

Программист работает с системами компьютерного зрения? Чисто по границам преломления света сложновато поймать, я думаю. Метеорологи пишут о разных температурах ТВП и окружающего воздуха. Тепловизоры и инфракрасные термометры применяли? Ваши ТВП похожи на трубки тока в МЖГ, теории там минимум.

[Bonusfrag 104]

Мне требуется описание механизма поиска потока, для передачи программисту и написания кода.

человек, который придумает эффективный механизм удаленного обнаружения, без вас найдет соответствующего программиста.

 

и как правильно отметили выше, ключевые методы - оптические. 

а судя по "можно использовать акселерометр и GPS телефона, а так же внешний датчик давления."  вы этим базовым знанием не владеете.

[HFL 34]

запустит 100500 воздушных шариков с гелием пока не предлагали ? 

[Timoxa_pilot 0]

Программист работает с системами компьютерного зрения? Чисто по границам преломления света сложновато поймать, я думаю. Метеорологи пишут о разных температурах ТВП и окружающего воздуха. Тепловизоры и инфракрасные термометры применяли? Ваши ТВП похожи на трубки тока в МЖГ, теории там минимум.

Оптические варианты пока не проходят. Они большие и неудобные, требуют много энергии и т.п. Пока действительно компактных еще не придумали, хотя состав воздуха в потоке отличается из-за большего количества водяных паров.

Если заблуждаюсь, расскажите какие есть на Ваш взгляд варианты.

Температура внутри и снаружи потока тоже различная, только отличия очень небольшие, причем внутри потока температура может быть меньше, чем снаружи.

Есть вариант вместо воздушных шариков брать с собой подушку и перья в поток выбрасывать (так более комично).

Отписался здесь, так как теории распространения турбулентности уже давно теоритически описаны, и даже есть математические модели, только в моем случае они не могут напрямую использоваться.

Жду еще советов.

[Bonusfrag 104]

Пока действительно компактных еще не придумали, хотя состав воздуха в потоке отличается из-за большего количества водяных паров.

 

Температура внутри и снаружи потока тоже различная, только отличия очень небольшие, причем внутри потока температура может быть меньше, чем снаружи.

 

вы хотите определять удаленно! Да еще и с помощью смартфона! Как вы с помощью смартфона будете определять температуру ТАМ, далеко от пилота? Кидать будете смартфоны в бездну?

 

теоретически, можно ОСНАСТИТЬ конкретную область какими-то станциями по периметру, которые будут вести удаленный анализ оптическими методами, сбрасывать всё это на обработчик, а обработчик уже будет слать результат на смартфон.

Т.е. вот бывают горнолыжные курорты, с оборудованными склонами,

а это будет парапланный курорт.  

[AlexKaz 1 822]

В инетах пишут, есть такая штука как влагомер инфракрасный http://studopedia.ru/2_57755_vlagomeri.html

. Сделать его, эм, помасштабнее, для открытого пространства полей:) по аналогии с радарами/лидарами, - может идея и выстрелит. А тепловизоры для Вас чересчур хайтечно? Или в них разницу в пару градусов из-за засветки тёплой землёй не разобрать?

Изменено 10 августа 2016 пользователем AlexKaz

[Leonid-Z88 74]

Креатиаф:

Нужен инфрокрасный проектор + ИК камера(У Кинекта –всё в одном корпусе есть)

Проектор создает сетку , камера её снимает . Восходящие потоки нагретого воздуха будет смещать сетку , камера будет регистрировать смещение.

Игрался с подобной штукой , довольно интересно.

Изменено 10 августа 2016 пользователем Leonid-Z88

[Leonid-Z88 74]

Вариант 2 

По звуку.Если большой перепад давления, возникают турбулентности - должны быть упругие волны, которые можно регистрировать.

Вариант 3 

Самый убогий вариант.Замерять температуру.

Вариант 4.

Обычная оптика(желательно стерео) + проектор.

Когда с феном играл перед проектором, перепад температуры в потоке , вызывают искажение картинки.

Оптика может его регистрировать.Вот только днём мало эффективно, поэтому лучше брать ИК проектор.(из варианта 1)

P.s. Смартфоны есть с ИК камерой.

Гугел собираются делать смартфон с 2 камерами и проектором(для 3де сканирования)

Оптический метод не так сложен.

Изменено 10 августа 2016 пользователем Leonid-Z88

[a_schelyaev 366]

Лидар не поможет?

[Timoxa_pilot 0]

Определять температуру удаленно можно только тепловизорами, но они пока дорогие и в потоке температура может быть меньше!, чем снаружи за счет большего содержания водяных паров. Тепловизором будет не эффективно.

В маршрутном полете пилот пролетает 30-50 и более км., причем направление зависит от ветра. Сделать парадром с датчиками на земле получится очень дорого и сложно.

Про инфракрасный влагомер почитаю...

Нужен инфрокрасный проектор + ИК камера(У Кинекта –всё в одном корпусе есть)

 

Это интересно. Можно ли каким то расчетом определить работоспособность?

Вариант 2 - перепад давления практически отсутствует, воздух при перемещении вверх свободно расширяется

Вариант 3 - если пилот уже в потоке, то уже нет смысла, все и так понятно (пилот поднимается), если еще не в потоке, то сложно и не эффективно.

Вариант 4 - интересно. Если например делать несколько фото земли под углом например в 30град. от горизонта с временным промежутком и потом сравнивать... Как проверить расчетом?

Лидар - тоже вариант, но пока те варианты, о которых я читал большие и неудобные.

Пока итог следующий:

Нет вариантов определения источников турбулентности. Пойду искать профессора по гидро-газодинамике, может что посоветует.

Есть несколько идей с оптическими вариантами. Нужно как то проверить работоспособность.

В целом, если оптический вариант позволит каким то образом найти поток, то это будет даже лучше, чем по турбулентности.

[Bonusfrag 104]

Определять температуру удаленно можно только тепловизорами, но они пока дорогие и в потоке температура может быть меньше!, чем снаружи за счет большего содержания водяных паров. Тепловизором будет не эффективно.

 

в общем, вы совсем не в теме. 

тепловизор работает только по твердым телам! их спектральный диапазон настроен так, что воздух для них - прозрачен! Иначе какой смысл в этом приборе, если ему будет мешать газ, который сразу за линзой прибора?

 

под оптическим методом тут понимаются всевозможные аналоги теневых методов и методов Теплера. это и есть вариант 4.

но для этого нужна подсветка удаленная! Единственная такая подсветка - это Солнце.

Лидар не поможет?

чувствительность должна быть дикой.

[AlexKaz 1 822]

" Поверхность Земли и облака поглощают видимое и

невидимое излучение от Солнца и переизлучают

большую часть энергии в виде инфракрасного

излучения обратно в атмосферу. Некоторые вещества

в атмосфере, главным образом капли воды и водяной

пар, а также диоксид углерода, метан, азот,

гексафторид серы и хлорфторуглерод поглощают это

инфракрасное излучение и вновь излучают его во

всех направлениях, включая обратно на Землю."

У метеорологов должны быть лидары для определения высоты облаков. Просто им незачем "стрелять" в горизонт:)

Изменено 11 августа 2016 пользователем AlexKaz

[Leonid-Z88 74]

 

Это интересно. Можно ли каким то расчетом определить работоспособность?

 

На выходных эксперимент проведу.

Есть у меня Кинект , софтина  , которая сетку проецирует и следит за её изменением.

Х.з. посмотрю.

 

Вариант 2 - перепад давления практически отсутствует, воздух при перемещении вверх свободно расширяется

 

Перепад давления - это основная причина  ,по которой ветер дует и воздух гоняется.

В верх идёт нагретый воздух- его плотность меньше,чем у холодного.

Он не расширятся будет, а отдавать избыток энергии и приходить в нормальное состояние(сужаться)

И турбулентность без разницы в давлении не появляется.

Изменено 11 августа 2016 пользователем Leonid-Z88

[Leonid-Z88 74]

 

чувствительность должна быть дикой.

Или ультрафиолетовый лазер использовать с длинной волны 152 нм.(эксимерный лазер,установка размером с комнату)

Воздух  активно поглощает подобное излучение, через некоторое время переизлучает (остывает),испуская фотоны , которые можно регистрировать.

Если будет "ветерок" , тогда источник излучения будет двигаться и по движению можно определить где - что -когда.

Изменено 11 августа 2016 пользователем Leonid-Z88

[Timoxa_pilot 0]

.(эксимерный лазер,установка размером с комнату)

Вот бы поменьше...

 

Перепад давления - это основная причина ,по которой ветер дует и воздух гоняется.

Соглашусь, перепад давления есть, но он очень маленький. Я летаю с прибором - вариометром (основан на датчике давления), чувствительность - 0,1 м/с. При входе в поток никаких изменений на приборе не наблюдается, только когда подъем начинается, прибор реагирует.

 

На выходных эксперимент проведу.

Если есть доп. вопросы - пиши в личку.