Математическое моделирование эффективных систем передачи оптического сигнала насекомым

• Автор: Плешкова, Юлия Александровна
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Астрахань
• Количество страниц: 172 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1 Анализ систем передачи оптического сигнала объектам биологической природы - насекомым

1.1 Физические основы функционирования рецепторных систем насекомых

1.2 Процесс передачи оптического сигнала насекомым

Глава 2 Обоснование, разработка и исследование математической модели систем передачи оптического сигнала насекомым

2.1 Характеристики элементов систем передачи оптического сигнала насекомым

2.2 Математическое моделирование систем передачи оптического сигнала насекомым

2.3 Проверка адекватности математической модели передачи оптического сигнала насекомым

2.4 Расчет характеристик систем передачи оптического сигнала насекомым с

различными типами зрения

Глава 3 Повышение эффективности систем передачи оптического сигнала насекомым с применением метода внешней (оптической) фильтрации
3.1 Разработка математической модели систем передачи оптического сигнала насекомым с использованием метода внешней (оптической) фильтрации
3.2 Влияние внешней (оптической) фильтрации с применением прямоугольного фильтра и фильтров с верхней и нижней границей на эффективность систем передачи оптического сигнала насекомым
3.3 Влияние внешней (оптической) фильтрации с применением фильтров Лоренца и Гаусса на эффективность систем передачи оптического сигнала
насекомым
Глава 4 Исследование и проектирование эффективных систем передачи
оптического сигнала насекомым
4.1 Теоретические аспекты расчета основных параметров систем передачи оптического сигнала насекомым

4.1.1 Механизированный комплекс для привлечения саранчи и переработки ее в кормовую массу для рыб и птиц
4.1.2 Роботизированный комплекс для борьбы с колорадским жуком
4.1.3 Способ биологической защиты от кровососущих насекомых и устройство
для его реализации
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Приложение А Зависимости энергии излучения вольфрамовой лампы
Приложение Б Оптический шум естественного происхождения
Приложение В Программный комплекс для расчета характеристик оптического
канала передачи информации
Приложение Г Паспортизация селективного источника оптического излучения
Приложение Д Проверка адекватности математической модели
Приложение Е Программный комплекс для расчета параметров оптического
канала с внешей (оптической) фильтрацией
Приложение Ж Практическая значимость
ВВЕДЕНИЕ
Повышение эффективности систем управления биологическими объектами в силу сложности их структуры, наличия многочисленных внутренних механизмов управления и регулирования, локализованных на биологическом уровне, а также особенностей социального поведения невозможно без использования современных методов, базирующихся на математическом моделировании и компьютерных технологиях.
Существующие технические средства, основанные на применении физических, в частности, световых полей для воздействия на рецепторные системы объектов различной биологической природы (В.Н. Мельников, В.Р. Протасов, Г.П. Мазохин-Поршняков, Еи^гашГеШ, Е. Кшзептап и др.), обладают существенными недостатками, поскольку при их проектировании не учитываются такие факторы, как геометрические параметры системы, особенности ландшафта и широты местности, время года и суток, а также оптические характеристики органов зрения и других элементов экосистемы объекта управления.
Реализация подхода, основанного на анализе систем передачи оптического сигнала объектам управления биологической природы, в частности, насекомым, являющимся одним из ее элементов, невозможна без построения математической модели, позволяющей максимизировать критерий эффективности функционирования системы - ее производительность, в котором учтены все ранее перечисленные факторы.
Актуальность работы заключается в необходимости построения математической модели и разработке на ее основе эффективных устройств для передачи оптического сигнала насекомым с различными типами зрения.
Целью работы является повышение производительности систем привлечения насекомых за счет совершенствования процесса передачи им оптического сигнала с использованием разработанной математической модели.

содержание еще одного из основных законов излучения АЧТ - закона Стефана-Больцмана [43]:
%(т) = а'-Т (2.12)
где <т' = 5,67 -1(Г8 ~т 4 - постоянная Стефана-Больцмана. м • К
Многие тела при нагревании излучают непрерывный спектр, форма которого близка к спектру излучения АЧТ, к их числу в отдельных диапазонах можно отнести твердые тела с шероховатой поверхностью, которые называются серыми (неселективными излучателями). Спектральный коэффициент излучения серого тела меньше единицы и не зависит от длины волны: а(Л,Т)=аСТ(т)<, тогда для серого тела согласно закону Кирхгофа [43]:
Ест{А,Т)=аст(т)-4{Х,Т), (2.13)
где коэффициент поглощения аст(т)< равным правом можно считать и спектральным коэффициентом излучения (коэффициентом черноты), который показывает, какую долю излучения АЧТ составляет излучение данного тела.
Спектральная плотность энергетической светимости для любого реального тела ЕРТ (л, Т) всегда меньше спектральной плотности энергетической светимости абсолютно черного тела %{Л,Т) при одинаковой температуре излучателей [44]:
ЕРТ(Л,Т)= а{А,Т)- %(Л,Т)-. (2.14)
Энергетическую светимость реальных тел при определенной температуре можно определить через энергетическую светимость АЧТ при той же температуре, умноженной на коэффициент излучения, зависящий от материала и температуры излучателя е [44]:
Еп(Л,Т) = е-^(Л,Т). (2.15)
В отличие от плавного непрерывного спектра тепловых излучателей селективные источники электромагнитного излучения могут иметь спектры с очень резко меняющейся спектральной плотностью энергетической светимости. Спектр, состоящий из большого числа отдельных линий и полос, характерен для случая испускания или поглощения излучения изолированными атомами или молекулами, например, разреженными газами. Спектры излучения возникают