Зондирование природных образований моноимпульсным лазерным методом


https://doi.org/10.24108/rdeng.0218.0000135

Полный текст:


Аннотация

Для дистанционного зондирования земной поверхности в оптическом спектральном диапазоне перспективным является использование лидарных систем. Достоинством лидарных систем зондирования является возможность работы независимо от времени суток в широком диапазоне атмосферных условий. В этих системах полоса обзора на земной поверхности обеспечивается использованием или пространственного сканированием или моноимпульсного метода зондирования.

В сканирующих системах лидарного зондирования продольная развертка обеспечивается движением носителя, а поперечная развертка формируется за счет углового сканирования лазерного пучка. Для упрощения аппаратурной реализации и сокращения времени обзора используют моноимпульсные системы. Их работа основана специальной обработке импульсного лидарного сигнала отраженного от земной поверхности.

В работе исследуются возможности использования лазерного моноимпульсного метода в задаче зондирования коэффициента отражения природных образований в условиях сильно и нелинейно меняющегося пространственного распределения коэффициента отражения земной поверхности. Показано, что задача сводится к решению интегрального уравнения первого рода типа свертки. Для решения подобных задач одним из наиболее эффективных методов является метод подбора квазирешения. Для поиска квазирешений был использован генетический алгоритм.

Для оценки погрешности определения пространственного распределения коэффициента отражения земной поверхности проводилось математическое моделирование.

Математическое моделирование показывает, что лазерный моноимпульсный метод зондирования природных образований дает возможность восстанавливать пространственное распределение коэффициента отражения в реальных условиях шумов измерения в большом секторе обзора лидара. Моноимпульсный метод зондирования, использующий для обработки данных измерений генетический алгоритм поиска квазирешений, позволяет удовлетворительно (с погрешностью определения коэффициентов разложения от единиц процента до нескольких десятков процентов при шуме измерения 1-1,5 %) восстанавливать пространственное распределение сильно и нелинейно меняющегося (по пространственной координате) коэффициента отражения земной поверхности.


Об авторах

М. Л. Белов
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва
Россия

Белов Михаил Леонидович

РЛ 2, профессор, 6214-0799



А. М. Белов
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва
Россия


В. А. Городничев
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва
Россия

Городничев Виктор Александрович

зав.кафедры РЛ5, 8460-3126



А. В. Кувшинов
МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва
Россия

Кувшинов Андрей Владимирович

преподаватель кафедры РЛ5, 7114-4875



Список литературы

1. Основы импульсной лазерной локации: учеб. пособие / В.И. Козинцев и др. 2-е изд. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010. 573 c.

2. Медведев Е.М., Данилин И.М., Мельников С.Р. Лазерная локация земли и леса: учеб. пособие. 2-е изд. М.: Геолидар, Геоскосмос; Красноярск: Ин-т леса им. В.Н. Сукачева СО РАН, 2007. 230 с.

3. Сазонникова Н.А. Повышение эффективности обнаружения при лазерном зондировании поверхности // Вестник Самарского гос. аэрокосмического ун-та им. акад. С.П. Королева. 2009. № 3-2(19). С. 219-226.

4. Белов М.Л., Белов А.М., Городничев В.А., Стрелков Б.В. Моноимпульсный локационный метод зондирования природных образований // Наука и образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. 2012. № 12. C. 319-332. DOI: 10.7463/1212.0482683

5. Тихонов А.Н., Арсенин В.Я. Методы решения некорректных задач: учеб. пособие. 2-е изд. М.: Наука, 1979. 285 с.

6. Воскобойников Ю.Е., Преображенский Н.Г., Седельников А.И. Математическая обработка эксперимента в молекулярной газодинамике. Новосиб.: Наука, 1984. 239 с.

7. Воскобойников Ю. Е., Мицель А.А. Некорректные задачи математической физики. Ч. 1: Лекционный курс: учеб. пособие. Томск: Изд-во Томского гос. ун-та систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР), 2018. 126 с.

8. Васин В. В. Метод квазирешений Иванова и его эффективная реализация // Изв. Уральского гос. ун-та. Математика и механика. Компьютерные науки. 2008. № 58. С. 59 -77.

9. Биоинспирированные методы в оптимизации / Л.А. Гладков и др. М.: Физматлит, 2009. 380 с.

10. Карпенко А.П. Современные алгоритмы поисковой оптимизации. Алгоритмы, вдохновленные природой: учеб. пособие. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014. 446 с.

11. Shir O.M. Niching in evolutionary algorithms // Handbook of natural computing. Vol. 2. B.; Hdbl.: Springer, 2012. Pp. 1035–1069. DOI: 10.1007/978-3-540-92910-9_32

12. Design by evolution: Advances in evolutionary design. B.; Hdbl.: Springer, 2008. 352 p. DOI: 10.1007/978-3-540-74111-4

13. Carr J. An introduction to genetic algorithms. Режим доступа: https://www.whitman.edu/Documents/Academics/Mathematics/2014/carrjk.pdf (дата обращения 15.06.2018).

14. Hassani A., Treijs J. An overview of standard and parallel genetic algorithms. Режим доступа: http://www.idt.mdh.se/kurser/ct3340/ht09/ADMINISTRATION/IRCSE09-submissions/ ircse09_ submission_23.pdf (дата обращения 15.06.2018).

15. Abido M.A. Multiobjective evolutionary algorithms for electric power dispatch problem // IEEE Trans. on Evolutionary Computation. 2006. Vol. 10. No. 3. Pp. 315-329. DOI: 10.1109/TEVC.2005.857073

16. Simon D. Evolutionary optimization algorithms: Biologically-inspired and population-based approaches to computer intelligence. Hoboken: John Wiley & Sons, 2013. 742 p.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Белов М.Л., Белов А.М., Городничев В.А., Кувшинов А.В. Зондирование природных образований моноимпульсным лазерным методом. Радиостроение. 2018;(2):29-42. https://doi.org/10.24108/rdeng.0218.0000135

For citation: Belov M.L., Belov A.M., Gorodnichev V.A., Kuvshinov A.V. Mono-pulse Laser Sensing of Landscape Elements. Radio Engineering. 2018;(2):29-42. (In Russ.) https://doi.org/10.24108/rdeng.0218.0000135

Просмотров: 50

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2587-926X (Online)