МИШИНА Ольга Александровна МЕТОДЫ И АЛГОРИТМЫ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ ВЕТРОВЫХ КОГЕРЕНТНЫХ ДОПЛЕРОВСКИХ ЛИДАРОВ : МІШИНА Ольга Олександрівна МЕТОДИ І АЛГОРИТМИ ОБРОБКИ СИГНАЛІВ ВІТРОВИХ когерентного Доплеровське лидара MISHINA Olga Alexandrovna METHODS AND ALGORITHMS FOR PROCESSING SIGNALS OF WIND COHERENT DOPPLER LIDARS

Краткое содержание

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель работы и решаемые задачи, основные положения, выносимые на защиту, определена научная новизна и указана практическая ценность работы, дана краткая характеристика содержания работы по главам.
В главе 1 «Анализ ветровых когерентных доплеровских лидаров» рассматриваются физические основы измерения скорости ветра и приведен обзор ВКДЛ и систем обработки регистрируемого сигнала.
Из известных литературных источников приведены схемы и описание типовых систем. Анализируются экспериментальные результаты их использования для определения скорости ветра. Формулируются выводы об основных технических характеристиках рассмотренных ВКДЛ. Одним из наиболее распространенных является ВКДЛ, работающий в инфракрасной области оптического спектра (на длине волны 10,6 мкм) с дальностью измерений до 15 км, с частотой повторения зондирующих импульсов от 0,1 до 200 Гц и длительностью импульса в пределах от 0,5 до 8 мкс. Время наблюдения за выбранной областью атмосферы находится в пределах от 100 мкс до 48 секунд, а количество зондирующих импульсов в одном сеансе наблюдения варьируется в диапазоне от 50 до 100.
В системах обработки информации ВКДЛ с целью определения средней скорости ветра и степени турбулентности используются такие методы обработки, как поиск аргумента корреляционной функции, обработка по критерию максимума правдоподобия, спектральная обработка. Анализ показывает, что наиболее распространенным и перспективным является спектральный метод. Установлено, что рассмотренные методы ориентированы только на внутриимпульсную обработку. В системах обработки известных ВКДЛ отсутствуют данные по междуимпульсной обработке.
Известные ВКДЛ, будучи информационными системами, а также их подсистемы обработки информации не соответствуют современному уровню развития инфокоммуникационных технологий. При разработке перспективных ВКДЛ, предоставляющих информацию о ветровых характеристиках атмосферы в СППР ситуационных центров, необходимо использовать системный и ситуационный подходы с учетом требований систем более высокого уровня.
Таким образом, формулируется цель диссертационной работы: разработка и исследование методов и алгоритмов обработки сигналов ветрового когерентного доплеровского лидара, являющегося элементом системы поддержки принятия решений с использованием принципов системного анализа в рамках ситуационного подхода.
В главе 2 «Ситуационный подход к информационному обеспечению ветрового когерентного доплеровского лидара» рассмотрены вопросы управления информационными системами, содержится исследование и обоснование математической модели регистрируемого сигнала ВКДЛ с учетом отношения сигнал/шум.
Для ВКДЛ актуальным является решение задачи наиболее точного, либо с требуемой точностью при заданных условиях, измерения параметров ветровых характеристик атмосферы. Математическая модель регистрируемого ВКДЛ сигнала учитывает случайный характер процессов, протекающих в атмосфере.
В настоящее время ВКДЛ следует рассматривать не только как независимый отдельный датчик для получения информации о ветровых характеристиках выбранных областей атмосферы, а как элемент системы информационного обеспечения более высокого уровня, в частности СППР ситуационных центров.
Показано, что в случае быстро меняющейся ветровой обстановки в атмосфере при разработке информационного обеспечения ВКДЛ продуктивным является использование концепции ситуационного подхода. Предлагается рассматривать ВКДЛ как совокупность средств, включающих аппаратное, математическое, программное, а также организационно - методическое обеспечение. Математическое, программное и организационно- методическое обеспечения составляют основу информационного обеспечения. При разработке ВКДЛ целесообразным является выбор оптимального соотношения аппаратного и информационного обеспечения, так как в период эксплуатации вносить изменения в состав и структуру аппаратного обеспечения является достаточно сложной и трудоемкой операцией. Требования к этому соотношению определяются задачами, решаемыми СППР. Математическая и программная части информационного обеспечения ВКДЛ включают в себя математические модели используемой аппаратуры, объектов наблюдения, трассы распространения сигналов и полей, критерии качества, методы и алгоритмы обработки данных, базы данных и знаний, программное обеспечение.
Современный уровень развития инфокоммуникационных технологий в зависимости от требований, предъявляемых к ВКДЛ, позволяет размещать средства информационного обеспечения как в местах размещения систем дистанционного зондирования, так и в ситуационных центрах.