Інформаційна технологія виявлення зон потенційного обледеніння повітряних суден

Abstract

Основою поданих в роботі результатів є вперше розроблений метод оцінювання поляриметричних інформативних параметрів зон небезпечного обледеніння, вдосконалений метод визначення та класифікації небезпечних метеорологічних явищ за допомогою бортової метеорологічної інформаційної системи шляхом додавання послідовності реалізацій для виявлення нового класу об’єктів – зон небезпечного обледеніння, і метод багатопараметричного оцінювання ступеня загрози обледеніння, у якому використовуються поляризаційні характеристики електромагнітних хвиль, відбитих від метеорологічних об'єктів та параметри повітряного судна і маршруту польоту. Значний прогрес в алгоритмах оброблення сигналів, який спостерігається в останні роки разом із швидким розвитком електронних обчислювальних засобів надають можливості для застосування більш складних та ресурсоємних методів аналізу радіолокаційних сигналів для сканування метеорологічних об'єктів, а розвиток радіотехнічних засобів надає великі можливості у випромінюванні та прийманні складних радіолокаційних сигналів. Ці фактори збільшують кількість інформації, яку можна отримати від внутрішньої структури досліджуваних об'єктів. Визначення зон, що містять краплі переохолодженої рідини, які створюють небезпеку виникнення обледеніння в досліджуваному районі простору по курсу польоту повітряного судна, пропонується виявляти за допомогою аналізу поляризаційних особливостей структури відбитих радіолокаційних сигналів. Перший з поданих методів дозволяє провести оцінку основних параметрів сигналів бортової інформаційної метеорологічної системи, що були відбиті від метеорологічних об'єктів (досліджуваної області простору, заповненої гідрометеорами різних типів) на основі представленій в роботі математичної моделі відбиття електромагнітних хвиль від гідрометеорів несферичної форми. Модель дозволяє проводити розрахунки поліметричних параметрів відбитого сигналу за допомогою апроксимації несферичної форми розсіювачів (гідрометеорів) сфероїдами обертання та використання модифікованих формул Релея. Другий з представлених методів описує алгоритм виявлення зон потенційного обледеніння шляхом ідентифікації типів гідрометеорів на основі аналізу відмінності поляриметричних інформативних параметрів відбитого сигналу бортової інформаційної метеорологічної системи з урахуванням результатів математичного моделювання та оцінювання цих параметрів у першому з поданих у роботі методів. Теоретичні дослідження, наведені в роботі, підтверджені експериментальними даними, зокрема результатами практичних вимірювань хмар та опадів існуючими метеорологічними радіолокаторами. Третій з методів, що розроблений в дисертації, використовує математичний апарат нечіткої логіки для оцінювання ступеня небезпеки обледеніння повітряних суден. Проаналізовано існуючі методи визначення зон обледеніння, і запропоновано нові, більш досконалі методи, що дозволяють попереджувати про небезпеку обледеніння до його початку з урахуванням сукупності таких факторів, як поляриметричні параметри відбитого сигналу, температура, висота, швидкість польоту, тривалість перебування у небезпечній зоні та ін. Оцінено достовірність цих методів, і наведено рекомендації до їх реалізації в існуючих інформаційних системах забезпечення безпеки польотів.