Введение к работе
Актуальность проблемы. Лазерное зондирование, являясь эффективным средством контроля за состоянием атмосферы, позволяет определять большое число её физических параметров, которые необходимы для прогноза погоды, охраны окружашей среда и решения многих задач оптики, физики атмосферы.
Обработка экспериментатьной информации при лазерном зондировании атмосферы является трудной задачей, от решения которой зависит эффективность применения метода на практике. Трудность обработки обусловливается высокой скоростью получения экспериментальных данных, их большими объемами, зашумленностью разного рода помехами, проведением измерений в реальном масштабе времени, ограниченными возможностями мини- или микро-ЭВМ, используемых на лгздарных станциях. Постоянно повышаются требования к качеству и оперативности лидарной информации, что приводит к необходимости во-первых, -автоматизации процессов сбора и обработки экспериментальных данных, во-вторых, применения оптимальных алгоритмов обработки лидарных сигналов.
Оптимизация обработал экспериментальных данных лидарнсго
зондирования возможна, например, на основе алгоритмов марков
ской фильтрации лидарных сигналов, впервые предложенных в
Институте олгики атмосферы. -
Задачи автоматизации", процессов сбора, хранения, обработки, ведения диалога-, оформления и выдачи результатов наилучшим образом решаются путем создания автоматизированных систем обработки дачных лидарного зондирования.
3 диссертации решается задача разработки, исследования % реализации автоматизированной системы первичной обработки лидарных сигналов с применением оптимальных алгоритмов марковской фильтрации, являказйся составным звеном актуальной задачи лидарного зондирования - проблемы извлечения информации из зашумленных лидарных сигналов.
Как правило, существующие автоматизированныо системы сбора и обработки данных лидарного зондирования реализованы с учетом особенностей эксперимента, ко не учитывают статистической структуры сигналов и помех, не применяют оптимальных алгоритмов обработки, поэтому возможности этих систем ограничены прі обра-.
ботке запыленным ххдарных сигналов. В Институте; оптхди ат;.:асфері' шервые предложены алгоритмы марлоьскол <д:Лптрацл:;, позволяыдло оптл.млзироаата процесс обработки зксгіерл^онтал;.ль;х данных ллдарното зондлроианля. Для их широкого Енедрзнл?. і: практику ллдарного зондлрованлл: необходима исследования оїлх алго-ритмоп с точки зрекля их эфрахтлшеетл, опрадел.знлн облеетл прлмекенля, ог/гл.лал-ьнсл реаллаацхл л разработка есоїзйтетну-азего программного обеспечения на кікро-с'ВМ, входлдлх 2 состлз ..лдар-ііь'Х с тан гай.
лелью ллсссртаглсннол работы яилллесь с учете:.: особенностей оксперлменталтпих леследозенлл ;з;рарлог-о зондлролслил л смі'.еет-EyaziX тробозанлй к слсгеЛсл; аатолатлзацлл окс:;ерл:."еатоп при огра^лчоннлн внчлелл"'ольньзл; ресурсах'; лксо-ЗВ!.! разработать структур,/ л ринллзелать ни конкретних ;тлдар!Л.-х станциях лрегрлл-лноа обеспечение автоматхзлреселнол сх.)телы перглллел обгабечкл оа;д/пленных ллдорчнх елгналоь с применен.-:: v ол'Л-млльннх алгорлт-?соь марконсксл іхльтралдл.
бенспньо задача леследслачлл. дсстлаенхе целл работ;.: сьхза-но с реленло:.! калллекса задач, нхллчаллего:
обосносанле л разработку структур:.;, соотазл алтемотлзлро-ланно:: слсіамн псоелчнол обработки окопеллн.знтальлкл дагнлх /бІІСОД) дт-: ососпзченля зілеідльнсл рабств: ллдерних стали!!,'
леаледозонле рабсчсопесобнсетл, определила облазил прл-ленеклл, полученло прогноза о.р:;ахти;л;оол. алгор;;~:.оь !.:оркозско^ рлл:>траплн на кеккрзтнлх ллдарних станинах прл заданнгх услоглях зондлроаанлл; ,
разработку програмного обеспочаалл схетен реглстрадлц ллдарнлх елгналоа ;: блСОД с прлленеикем алгорлтмеш ОиТхлальпой карковекзл рильтраллн л лл внедрение на конкретные ллдарн.
Длссертаздоннйл работа заполнена е соогнетстпхх с коордлна-LUiOHHU.v. планом работ но научно-техннческой проблеме: "Кибернетика, управление, автслатисйіііії'Чразідсл "Аотонатлладпя научнпх исследований"), утссрізденнЬ.: Ностшэвлснлеы ПШІ' и АН СССР it D73/I37 от 10.11.bop. по реселлп цолешй комплексной научно-тсхнлческол программ;,: 030.03, заданно ОІ.І7А "Создать і\ веєстл б океллуатапдю ъ ИОД распределенную шчлеллтел-лгую систему сбора, хранен;»: л обработки експериментальний нні-ормацд:; оптлї;о-і-;стео-рологичосклх иеследованлґ;" л її ссответстип: с программой
1.13.5.12 "Розе:; та а автоматлзировачной системы нзучн-jx "сслодо-лачмїі яолл-зіїтненого пользования на базе зізчлслительной сет,:" по проблемо "Иі'.іорматака, влчлелдтальнач технлла :; ззтзі,;атлзз:зпі", .уїзерад.снноґі Позтлнопленле:: Га;ҐГ л CAP7G9 от 07. 01.6 г.
Научная нозлл-ш работа. І. ііралздол лнзллз лаоилеса лерллчнол сбраболізл пплузиллольчо ::
ллідгрноуу зел; лрозанлк» лілсзлзгзі :з услоал::>: залулллллего
сигнала, продло-.зны структура я состаь лілгеллтлзлрлззл'лзл
СП ОВД ллдлшсгл зендлаатззлия. >--. Рззрлбз.ол збаб-ієіФл'л лл-оалта обрзбзла; л'-Н";:х ллдзл-лта
зендлрозлнля с прл"3і;лнл:'і 'гсерл:: л'зллрзлгл ' -."т.-тр-'-л. 3. Предложил ,: лоаллзор-на лаганлзаллл ллілллоллаолллл.. ззтзма-
.дчкс:< ині-тД пу-
ла. --,-2-: лрелздур:
Г.Г ЇСЛЛЛЛ: И Л Г О. Л'
-СЛ!.
.".-.л.:.-"; л:лл до лзб) слзллллл'7' /'лазлтьс А:ллзрлглл;
есуллзллллль :;одс:лл рэпг';ла рзаллззглл ллдзр'лл- злгкллол:
лрззлдлл- збрабзглл ллзтлгозл::ллл ллл р^лл'ЛЛ;-:' .'::д""""' елллал^з л лл лллненлем '>лгаллл::зл чр"г;::;л; .'лллгрлллл.
^'еїіл.!;л рзгистрзплл л АІА;Д гллдлзил на :'лд~-'Лі'\ лт"' лллл ,10л ^'.) \\\ „А-А: АД-лП, АдА'.і-.АлАРА-АА' ; ллрздл'л: зла лслзльло-ланлл з Аалроллзлчзслли лнзтлтуг А!: Каз.СС?.
іАіосАлї принято два п: огрз'зллзл лолллалез, лролзд—;;; экспз'лллзу на ноЕлзну.
;лалА!АА алла-^ аатора. /дол:р,л :лл; налізала л лсл ja; зззл-лз-' роаульталол. г злу л злил;:-; ллл:о ат.терс:'. ллл -.-[-.'. лгл лзпезрздгглон-лсл улггзтлл на лез:-: пїаг.гл: ліллзл :л лелллллзннол зздзчл. Автору л рл л лдла лат: разработка структури, есе лава автзлллтлзлраа'ннон АПСдД лидарноло .зендаревглллч, обобдгнного алгоритма рєбо...! АПСА-Д
-б -:
с применением марковской фильтраоди» расчет и исследование эффективности фильтрации на нескольких-лидарных станциях, анализ возможности использования непарамэтрических ыетодов в зададе обработки данных лидарного зондирования, исследования по выбору эффективного метода решения уравнений фильтраоди. Автором создано программное обеспечение системы регистрации и СПОЭД лидарного зондирования.
Основные защищаемые положения. I. На основе проведенного анализа процесса автоматизации лидар-ных станций предложены структура и состав СПШД лидарного зондирования, предназначенной для повышения эффективности оценки параметров атмосферы. . Предлокенная организация функционирования СПС6Д лидарного зондирования позволила в условиях ограниченных возможностей микро-ЭВМ осуществить реализацию многофункционального комплекса программ.
-
На основе разработанного обобщенного алгоритма обработки данных лидарного зондирования для микро-ЭВМ реализована СПШД с, применением теории оптимальной марковской фильтрации, которая внедрена на нескольких лидарных станциях.
-
В результате численного моделирования исследована возможность применения адаптивных алгоритмов марковской фильтрации, позволяющих осуществлять обработку лидарных сигналов в реальном -масштабе времени. -
Апробация работы. Основные результаты по теме диссертации докладывались.на 9 (Красноярск, 1987), 10 (Якутск, 1989) Всесоюзных симпозиумах по распространению лазерного излучения в атмосфере, 9 (Туапсе, І9Є6), 10 (Томск, 1988) Всесоюзных симпозиумах по лазерному и акустическому зондированию атмосферы, Всесоюзной аколе молодых ученых "Численные методы механики сплошной среды" (Нувюнское, ІУ87), 7 школе по пакетам прикладных программ ("с-лкза, 1987), iil Всесоюзной школе "Автоматизация научных иссле-дозаний"(ірунзе, 1987), Всесоюзной конференции "Автоматизация лазерных измерительных систем на базе ЪШ" (Севастополь, 1988), Всесоюзной аколе "Лазеры и атмосфера" (Обнинск, I98y), lb Международной конференции по лазерному зондированию (Томск, 1990), о Всесоюзной школе-семипар по макроскопической кинетике, химической л магнитной газодинаміко (Красноярск, І9У0).
Публикации. Основные ^гу/^уатты исследований по теме дис-
сертации отражены з 18 публикациях, в том числе 5 в центральной печати.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоят из ime-
денля, четырех глав, заключения, списка литературы и "еті/рсх
приложений, объемом 205 страниц. В ней содерются МІ стреннца
каїдинопнсного текста, 23 рисунка. Список литературы содэргепт
130 пглг.енозаниГі, ІЗ начате какдой главы даны вводные заненачня,
в конце приведены краткие выводы. Приложения содержат: протокол
и результаты работы СПОЭД при обработке экспериментальных данных
лпдара ВЛ-ЗП, результат;; раг-:стсв есерки а*Із::тиьност!і фильтра
ции па примере .тадара Астрофизического института- АН К аз.ССР,
акты об использовании результатов диссертации. V, '
