Исследование и разработка методов построения математических моделей атмосферных явлений на основе экспериментальных данных

• Автор: Моисеева, Мария Игоревна
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 112 с. : ил.

Оглавление

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ АНАЛИТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ФИЗИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ НА ОСНОВЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ

1.1 Формулирование целей и определение требований к моделям.

1.2 Этапы построения аналитических моделей

1.3 Первичная обработка экспериментальных данных

1.4 Исследование исходных данных

1.5 Методы аппроксимации . ..

1.6 Выбор классов функции. .

1.7 Анализ результатов . .

Выводы.
ГЛАВА 2. АЛГОРИТМЫ ПОСТРОЕНИЯ ПРОГНОЗНЫХ АНАЛИТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ ДАННЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
2.1 Принцип представления прогнозной аналитической модели атмосферного явления в виде композиции отдельных компонент. ММН1МИМММИЧИМ
2.2 Аналитическое представление в виде совокупности нескольких функций
2.3 Метод построения прогнозных моделей с различной степенью детализации
2.4 Получение базовой компоненты прогнозной модели
2.5 Учт дополнительных факторов
Выводы
ГЛАВА 3. ЗАДАЧА ОЦЕНКИ КОЭФФИЦИЕНТА ПРОПУСКАНИЯ АТМОСФЕРЫ
3.1 Физическая природа явления пропускания излучения атмосферой.
3.2 Окна прозрачности атмосферы в ИКобластн спектра
3.3 Методы расчта коэффициента пропускания атмосферы в
3.4 Извест ные экспериментальные данные и постановка задачи.
3.5 Исследование данных .
3.6 Рассмотрение отдельного ряда данных .
3.7 Получение модели, инвариантной относительно дальности видимости
3.8 Модель в виде композиции компонент .
Выводы ЧМ1МИММ1МНЖНММММНт1ИМ1ИМНННИЧМИ1ИИИИММН1ИИИ1НМ1МММНН1ИНЖИ1ИИНИЧЖ1ИИ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРА


Анализ исследований, посвященных оценке и прогнозированию влияния пропускания атмосферы на прохождение в ней инфракрасного излучения, показал, что существующие методы и модели в основном предполагают использование различных измерительных систем или наличие специальных таблиц и баз данных со сведениями о коэффициентах рассеяния и поглощения и прочей информацией. Поэтому актуальной является разработка алгоритмов для оценки и прогнозирования значений коэффициента пропускания атмосферы на основе аналитического представления экспериментальных данных, полученных ранее, для проведения мониторинга объектов без дополнительных измерительных систем и наличия специальных баз данных. Решение данной задачи позволит повысить эффективность распознавания, увеличить «дальность» получения чёткого изображения системами зондирования и мониторинга. В дальнейшем аналитические модели для прогнозирования состояния физических явлений и технических систем будем называть прогнозными аналитическими моделями. Возможно создание прогнозных моделей и не в аналитической форме представления, но это не является предметом настоящей диссертационной работы. Цель работы - разработка метода и алгоритмов построения аналитических моделей для прогнозирования состояния физических явлений с неизвестными или сложными законами функционирования на основе экспериментальных данных, полученных ранее, применительно к оценке коэффициента пропускания атмосферы при проведении мониторинга объектов в оптическом диапазоне спектра. Применение разработанного метода построения прогнозных аналитических моделей для оценки пропускания атмосферой инфракрасного излучения в спектральных диапазонах [3,0; 5,2] и ; ] мкм. Объектом исследования в данной работе являются методы построения математических моделей физических явлений на основе экспериментальных данных. Предметом исследования являются методы и алгоритмы построения прогнозных аналитических моделей атмосферных явлений на основе экспериментальных данных. Методы исследования. В работе применены численные методы, методы математической статистики, компьютерное моделирование, методы теории ошибок, методы программной инженерии и теории систем. В диссертации получены следующие результаты, характеризующиеся научной новизной. Принципы разбиения диапазонов экспериментальных данных на изотропные участки для их последующего аналитического представления. Метод построения прогнозных аналитических моделей с различной степенью детализации на основе экспериментальных данных. Алгоритмы построения прогнозных аналитических моделей для оценки пропускания атмосферы в спектральных диапазонах [3,0; 5,2] и [8; ] мкм. Алгоритмы построения прогнозных моделей для оценки пропускания атмосферы на основе экспериментальных данных. Расчетные соотношения для спектральных диапазонов [3,0; 5,2] и [8; ] мкм. Ожидаемые характеристики работы оптико-электронных комплексов для визуализации обстановки с применением моделей атмосферных явлений на основе экспериментальных данных в ООО «АвтоВизус». Ожидаемые характеристики оптико-электронного комплекса для измерения нижней границы облаков ДОЛ-2, разработанного в ООО «ЛОМО МЕТЕО». Принцип представления прогнозных аналитических моделей атмосферных явлений в виде композиции отдельных компонент. Принципы разбиения диапазонов экспериментальных данных на изотропные участки для их последующего аналитического представления. Метод построения на основе экспериментальных данных прогнозных аналитических моделей с различной степенью детализации. Алгоритмы построения на основе экспериментальных данных прогнозных аналитических моделей коэффициента пропускания атмосферы. Расчётные соотношения, полученные для оценки коэффициента пропускания атмосферы в спектральных диапазонах [3,0; 5,2] и [8; ] мкм. Достоверность полученных результатов определяется корректностью использования математического аппарата и подтверждается результатами компьютерного моделирования. Результаты работы были использованы компаниями ООО «ЛОМО МЕТЕО» и ООО «АвтоВизус», внедрены в учебный процесс на кафедрах ИПМ и ОЦСиК в НИУ ИТМО.