Методика дистанционного гидрофизического эксперимента в задачах навигации

• Автор: Нгуен Ван Тху
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 119 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА

ЗАДАЧА ДИСТАНЦИОННОГО ГИДРОФИЗИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА В НАВИГАЦИИ

1.1. Физические факторы воздействия моря на движущееся судно

1.2. Физические факторы воздействия моря на судно в зоне порта.

1.3. Стохастическая модель взаимодействия физических факторов в задаче навигации

1.4. Адаптивный регулятор физических факторов

ГЛАВА

МЕТОДИКИ ДИСТАНЦИОННОГО ГИДРОФИЗИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА.

2.1. Оценка физических параметров поверхности моря по данным микроволнового мониторинга
2.2. Зависимость радиояркостной температуры среды от ее термодинамических и электрофизических характеристик
2.3. Прямая и обратная задачи дистанционного гидрофизического эксперимента
2.4. Устройство для измерения гидрофизических параметров
ГЛАВА
АЛГОРИТМ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ ДИСТАНЦИОННОГО
ГИДРОФИЗИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА
3.1. Качественная интерпретация данных дистанционного гидрофизического эксперимента
3.2. Метод кластерного анализа в задаче классификации гидрофизических процессов
3.3 Модель "пятнистости" фоновых гидрофизических характеристик.
3.4 Алгоритм преодоления нестационарности в последовательностях физических величин
ГЛАВА
РЕЗУЛЬТАТЫ ДИСТАНЦИОННОГО ГИДРОФИЗИЧЕСКОГО ЭКСПЕРИМЕНТА В ЦЕЛЯХ НАВИГАЦИИ
4.1. Оценки физических условий навигации в прибрежных вьетнамских
водах Южно-Китайского моря
4.2. Модельный расчет отклонен ия курса корабля
4.3. Оценка расхождения среднеквадратичного и дисперсного
критериев контроля отклонения курса корабля
4.4. Экспериментально-имитационная система для дистанционного
гидрофизического эксперимента
ЗАКЛЮЧЕНИЕ, ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Дистанционный гидрофизический эксперимент является одним из надежных и оперативных способов контроля и управления физической системой «корабль - море». Движение судна по находящейся в динамике поверхности моря описывается теорией автоматического управления, уравнения которой дополняются гидрофизическими соотношениями, отражающими взаимосвязь характеристик движения судна с характеристиками течений и турбулентных потоков в море. Совокупность уравнений динамики системы «корабль - море» содержит ряд параметров, от определения количественных оценок которых зависит состояние этой системы. Развитые в экспериментальной гидрофизике методы получения этих оценок в большинстве случаев дают усредненные по времени и пространству величины, что не соответствует требованию оперативности и не дает возможности в полной мере иметь комплектную совокупность данных для управления судном в реальном времени, например, путем реализации в виде автопилота. Особенно это критично в зонах морских портов, где расчет безопасных условий нахождения судна должен быть оперативным.
Методы дистанционного мониторинга морской поверхности в совокупности с алгоритмами обработки данных обладают свойством оперативности. Данная работа посвящена развитию этих методов применительно к требованиям навигации. Получение исходной информации

для расчета курса и скорости судна по совокупности данных от навигационного оборудования и данных дистанционного гидрофизического эксперимента рассматривается как задача экспериментальной физики, решение которой обеспечивается выбором наиболее надежных источников информации и рациональными методами её обработки.
Цель работы состоит в создании методики для автоматизации гидрофизического эксперимента при изучении закономерностей взаимодействия физических сил в системе «корабль — море» и разработке технологии измерения гидрофизических параметров дистанционными средствами. Для достижения этой цели решены следующие задачи:
1. Разработка методологии имитационного моделирования применительно к автоматизации гидрофизических исследований для целей навигации.
2. Создание экспериментально-имитационной системы для проведения лабораторных экспериментов по оценке эффективности предложенной методологии.
3. Разработка алгоритма решения обратной задачи микроволнового гидрофизического мониторинга, обеспечивающего восстановление характеристик волнения моря в условиях неоднородности среды и не стационарности временных рядов регистрируемых радиометрами яркостных температур.
4. Разработка принципиальной схемы для синтеза устройства, обеспечивающего измерение гидрофизических параметров на основе
Формула (2.1) является базовой для расчета по измеренным {Тя>)} параметров океана. Многообразие модификаций и упрощений формулы (2.1) определяется множеством радиационных моделей системы атмосфера-океан, где зависимости Кх и ух от параметров этой системы имеют теоретический или эмпирический характер. Коэффициенты излучения водной поверхности на горизонтальной и вертикальной поляризациях рассчитываются по формулам Френеля (Башаринов и др., 1970; Рабинович, Мелентьев, 1970) :
BxCosO-(Ex - sin
2 а1/
BxCOS0 + (Ex -sin’9)l/
(2.2)
(2.3)
cos0 + (£x - sin" 9) где s x - диэлектрическая проницаемость воды на длине волны X, являющаяся функцией солености, температуры и других параметров
а,=[е5 - 5.5] / [1-фц / X)2], е5 = 0.008П2 - 0.408851 + 88.2,1=ТЭ0 - 273,
А.5=1.466 ехр{-0.0634<:} + 0.00013612 - 0.0272И- 1.8
Поправка к величине Бх с учетом вариаций солености воды Б можно приближенно учитывать по формуле : Ез(8)=Е3(0)-17.28. Из (2.2) и (2.3) при вертикальном наблюдении (0 = 0“) получаем соотношение = к( = к£ = [4|ех1 1 2соя(8х'2)|. |: Сх.1" 2! Кх|,' со5(б /2) • 11. где угол 5х определяется выражением tg 5х = е2 /б}, .