Noise Theory and Practice

2412-8627

10.56408/2412-8627.2026.12.2.001

https://www.noisetp.com/ru/issues/journal-issues-archive/vol-12-no-2/2026_12_02_01/

Методы шумоподавления в акустических доплеровских содарах для зондирования атмосферы

Noise reduction methods in acoustic doppler SODARs for atmospheric sensing

Красненко

Н.П.

Красненко

Н.П.

Krasnenko

N.P.

krasnenko@imces.ru Рыбаков

И.А.

Рыбаков

И.А.

Rybakov

I.A.

Институт мониторинга климатических и экологических систем Сибирского отделения Российской академии наук

Томск

RUS Institute for Monitoring of Climate and Environmental Systems of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

27 12 2026

27 12 2026 27 12 2026 12 2 9 31

Представлен обзор современных методов шумоподавления, применяемых в акустических доплеровских содарах, используемых для дистанционного зондирования атмосферы. Рассмотрены основные источники помех при измерениях и методы компенсации их влияния. Проведен анализ алгоритмов цифровой обработки сигналов, применяемых в коммерческих содарах различных производителей, таких как Metek, Remtech, Scintec, Atmospheric Research & Technology, Vaisala. Особое внимание уделено спектральным методам обработки доплеровского сигнала, многочастотным режимам измерений, пространственной фильтрации с использованием антенных решеток, временному и частотному усреднению, а также адаптивным процедурам контроля качества данных. Проведено сравнительное обобщение применяемых подходов, выявлены тенденции перехода от классических методов обработки к более сложным методам. Полученные результаты могут быть использованы при разработке новых методов шумоподавления и оптимизации обработки данных в акустических атмосферных системах различного назначения.

An overview is presented of modern noise-suppression methods employed in acoustic Doppler sodars used for the remote sensing of the atmosphere. The primary sources of interference encountered during measurements are examined, along with methods for compensating for their effects. An analysis is provided of the digital signal processing algorithms implemented in commercial sodars from various manufacturers, including Metek, Remtech, Scintec, Atmospheric Research & Technology, and Vaisala. Particular attention is devoted to spectral methods for Doppler signal processing, multi-frequency measurement modes, spatial filtering using antenna arrays, temporal and frequency averaging, and adaptive data quality control procedures. A comparative summary of the applied approaches is conducted, revealing trends toward a transition from classical processing techniques to more sophisticated methods. The results obtained may be utilized in the development of new noise-reduction techniques and the optimization of data processing in acoustic atmospheric sensing systems for various applications.

содар шумоподавление цифровая обработка сигналов доплеровский спектр отношение сигнал/шум антенные решетки

SODAR noise reduction digital signal processing Doppler spectrum signal-to-noise ratio antenna arrays

Красненко Н. П. Акустическое зондирование атмосферного пограничного слоя. Томск: Водолей, 2001. – 278 с.

Bradley S. Atmospheric Acoustic Remote Sensing: Principles and Applications. - Boca Raton: CRC Press Taylor & Francis Group, 2007. - 296 p.

Красненко Н.П. Содары для зондирования атмосферного пограничного слоя // Научное приборостроение. 2018. Т. 28. № 4. С. 82-89.

Crescenti G.H. The degradation of doppler sodar performance due to noise // Atmospheric Environment. - 1998. - Vol. 32, N 9. - P. 1499-1509.

Metek GmbH Germany. URL: https://metek.de (дата обращения 01.04.2026).

Krajny E.A., Ośródka L., Wojtylak M. Application of Doppler sodar in short-term forecasting of PM10 concentration in the air in Krakow (Poland) // Atmospheric Measurement Techniques. - 2024. - Vol. 17. - P. 2451-2464.

de Haij M. On the use of SODAR reflectivity data during low visibility conditions at Schiphol Airport. - De Bilt: Royal Netherlands Meteorological Institute (KNMI), 2010. - Report No. IR2010-02.

Sree Brahmanandam P., Gouthu U., Tarakeswara Rao K. [et al.] Doppler Sodar Measured Winds and Sea Breeze Intrusions over Gadanki (13.5° N, 79.2° E), India // Sustainability. - 2023. - Vol. 15, N 15. - P. 12167.

Probst O., Cárdenas D. State of the Art and Trends in Wind Resource Assessment // Energies. - 2010. - Vol. 3, N 6. - P. 1087-1141.

Lokoshchenko M.A., Yavlyaeva E.A. Wind profiles in Moscow city by the sodar data // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. - 2008. - Vol. 1. - P. 012045.

Локощенко М.А. О высоте приземного слоя воздуха по содарным данным // Известия Российской академии наук. Физика атмосферы и океана. - 2024. - Т. 60, N 1. - C. 65-72.

Hansen K.S. Validation of Sodar Measurements for Wind Power // Proceedings of the European Wind Energy Conference & Exhibition (EWEC 2006) (Athens, 2006). - Athens, 2006. - P. 1-10.

Acoustic Sounder SODAR PCS2000-64 Product Description. - Elmshorn: METEK GmbH. - 19 p.

Penelope Menounou, Ilene J. Busch‐Vishniac, David T. Blackstock; Jagged‐edge noise barriers. J. Acoust. Soc. Am. 1 May 1998; 103: P. 2759–2770. https://doi.org/10.1121/1.421452.

Signal Analysis Doppler-SODAR MODOS DSDR3x7 DSDPA.90-24/-64 PCS-2000/-24/-64. - Elmshorn: METEK GmbH. - 96 p.

Remtech Inc. [Электронный ресурс]. - URL: https://remtechinc.com/ (дата обращения 12.03.2026).

Remtech Sodar Technical Description [Электронный ресурс]. - URL: https://remtechinc.com/wp-content/uploads/DC02012_SODAR_TECHNICAL_DESCRIPTION_0.pdf (дата обращения 12.03.2026).

Freitas E.D., Dias M.A.F.S., Nair K.S., Silva Dias P.L. Using of Doppler Sodar in Atmospheric Measurements // Hybrid Methods in Engineering. - 2000. - Vol. 2, N 4. - P. 543-558.

Haggagy M.E.-N. A Sodar-based Investigation of the Atmospheric Boundary Layer. - Freiburg: Meteorologisches Institut der Universität Freiburg, 2003. - 263 p.

Baumann-Stanzer K., Piringer M. Two-years of boundary layer measurements with a sodar - Statistics and applications // Physics and Chemistry of the Earth, Part B: Hydrology, Oceans and Atmosphere. - 2001. - Vol. 26, N 3. - P. 205-211.

Baumann-Stanzer K., Piringer M. Foehn signals detected by sodar wind and turbulence measurements in the Rhine Valley, Austria, during the MAP field phase // Meteorology and Atmospheric Physics. - 2004. - Vol. 85, N 1. - P. 125-139.

USA патент N 5,521,883, от 28.05.1996 г. Method of Remotely Determining the Three-Dimensional Velocity of a Fluid Such as Air or Water / J.-M. Fage, R. Tasso, A. Donzier; патентообладатель Remtech (Velizy) // Justia Patents. – URL: https://patents.justia.com/patent/5521883 (дата обращения 28.02.2026).

Scintec AG [Электронный ресурс]. - URL: https://www.scintec.com/ (дата обращения 12.03.2026).

Berg L.K., Reynolds R.M., Allwine K.J., Blumberg A. Comparisons of Measurements Made Using Two Sodars in an Urban Environment // 86th AMS Annual Meeting. Paper No. JP2.9. - Boston: American Meteorological Society, 2006. – 3 p.

SODAR Calibration for Wind Energy Applications: Final Reporting on WP3, EU WISE Project NNE5-2001-297. - Отчет. - 2005. - 69 p.

Anderson P.S., Ladkin R.S., Renfrew I.A. An Autonomous Doppler Sodar Wind Profiling System // Journal of Atmospheric and Oceanic Technology. - 2005. - Vol. 22, N 9. - P. 1301-1310.

Scintec Flat Array Sodars Installation and Operation Manual: SFAS, MFAS, XFAS. - Rottenburg: Scintec AG, 2011. - 33 p.

Rogers A.L., Manwell J.F. Investigation of the Applicability of SODAR for Wind Resource Measurements in Complex and Inhomogeneous Terrain. - Amherst: University of Massachusetts, Renewable Energy Research Laboratory, 2003. - 11 p.

Draxl C., Worsnop R.P., Xia G. [et al.] Mountain waves can impact wind power generation // Wind Energy Science. - 2021. - Vol. 6, N 1. - P. 45-60.

Atmospheric Research & Technology [Электронный ресурс]. - URL: https://sodar.com/ (дата обращения 12.03.2026).

Walls E., Rogers A., Manwell J. Eastham, MA: SODAR-Based Wind Resource Assessment // Proceedings of the American Wind Energy Association (AWEA) Windpower 2007 Conference (Los Angeles, 2007). - Los Angeles, 2007. - 80 p.

Vaisala [Электронный ресурс]. – URL: https://www.vaisala.com/ (дата обращения 17.03.2026).

SoDAR Verification Test Triton SoDAR at Test Site Lelystad. - Отчет. - 2008. - 47 p.

Yuechun Y., Jixue W., Hongfang W. [et al.] Comparison of Triton SODAR Data to Meteorological Tower Wind Measurement Data in Hebei Province, China. - Golden: National Renewable Energy Laboratory (NREL), 2012. - 38 p.

Accuracy Test of a Sodar of Type Triton Wind Profiler Serial No.: 225. - Отчет о калибровке. - 2010. - 98 p.

Triton SODAR Brochure [Электронный ресурс]. - Vaisala Oyj. - URL: https://www.sartelco.it/contenuti/download/EOLICO_WIND/Triton-Brochure.pdf (дата обращения 12.03.2026).

Pat. WO2008108894A2, от 2008 г. Transducer Array Arrangement and Operation for Sodar Applications. Pat. WO2008108894A2, от 18.09.2008 г. Transducer Array Arrangement and Operation for Sodar Applications; патентообладатель WIPO Patentscope. – URL: https://patentscope.wipo.int/search/en/detail.jsf?docId=WO2008108894 (дата обращения 18.03.2026).

Pat. US8456955B2 USA, от 2013 г. Housings for Phased Array Monostatic Sodar Systems. Pat. US8456955B2, USA, от 04.06.2013 г. Housings for Phased Array Monostatic Sodar Systems / (Remtech, по патенту US); патентообладатель Remtech // USPTO / Justia Patents. – URL: https://patents.justia.com/patent/8456955 (дата обращения 18.03.2026).

TRITON® SONIC WIND PROFILER Siting Guidelines. - Vaisala Oyj, 2012. - 38 p.

Красненко Н.П. Развитие дистанционных методов и средств изучения нижней атмосферы в ИМКЭС СО РАН // Оптика атмосферы и океана. 2022. Т. 35. № 2. С. 98-104.

Красненко Н.П., Раков А.С., Рыбаков И.А. Состояние и тенденции развития систем акустического зондирования атмосферы // Сборник Трудов XXXVII сессии Российского акустического общества (Москва, 20-24 октября 2025 г.) [Электронный ресурс]. - М.: ГЕОС, 2025. - 1 электрон. опт. диск (CD-ROM). - С. 115-123.

Красненко Н.П., Мананко Е.Е. Анализ и синтез защищенных акустических антенн для атмосферных исследований // Труды XY сессии Российского акустического общества «Акустические измерения. Ультразвук и ультразвуковые технологии. Атмосферная акустика. Акустика океана». Т. II. - М.: ГЕОС, 2004. - С. 102-106.

Красненко Н.П., Мананко Е.Е. Зеркально-параболические акустические антенны для зондирования атмосферы // Методы и устройства передачи и обработки информации: Межвуз. сб. науч. тр. - Вып. 5 / Под ред. В.В. Ромашева, В.В. Булкина. - СПб.: Гидрометеоиздат, 2004. - С. 83-98.