Диссертация (1097736), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Ê ÷èñëó ïðàêòè÷åñêèõ çàäà÷,âõîäÿùèõ â óêàçàííóþ êàòåãîðèþ, ñëåäóåò îòíåñòè, â ÷àñòíîñòè, ðàçëè÷íûå òåõíèêè àòìîñôåðíîãî çîíäèðîâàíèÿ, â ò.÷. ëèäàðíîå çîíäèðîâàíèå àòìîñôåðû íàðàçëè÷íûõ âûñîòàõ, ïàññèâíûé ìîíèòîðèíã àòìîñôåðíîãî àýðîçîëÿ íàçåìíûìè è êîñìè÷åñêèìè ñðåäñòâàìè, ìîíèòîðèíã îçîíîðàçðóøàþùèõ è ïàðíèêîâûõãàçîâ è äðóãèõ ìàëûõ ãàçîâûõ ñîñòàâëÿþùèõ â àýðîçîëüíîé àòìîñôåðå è äð.Êðîìå òîãî, ñèñòåìû ïåðåäà÷è èíôîðìàöèè ëàçåðíûì èçëó÷åíèåì â àòìîñôåðå è âîäå, ìîðñêèå è àâèàöèîííûå ëàçåðíûå ìàÿêè, ëàçåðíûå ãåîäåçè÷åñêèåïðèáîðû è äð. òàêæå ðàáîòàþò íà îñíîâå ïðåöèçèîííîãî èçìåðåíèÿ ïîëåé îïòè÷åñêîãî èçëó÷åíèÿ â ìóòíîé ñðåäå.
Êàê ïðîåêòèðîâàíèå è èçãîòîâëåíèå, òàêè ýêñïëóàòàöèÿ ïåðå÷èñëåííûõ òåõíè÷åñêèõ ñðåäñòâ òðåáóåò ÷èñëåííîãî ìîäåëèðîâàíèÿ ðàñïðîñòðàíåíèÿ èçëó÷åíèÿ â ñðåäå íà âûñîêîì óðîâíå òî÷íîñòè èäîñòîâåðíîñòè.Âñå ýòî, â ñâîþ î÷åðåäü, òðåáóåò ðàçðàáîòêè âûñîêîòî÷íûõ è âûñîêîýôôåêòèâíûõ âû÷èñëèòåëüíûõ àëãîðèòìîâ è ìåòîäîâ, ðåàëèçóþùèõ ïîòåíöèàëüíîâûñîêèå âîçìîæíîñòè ñîâðåìåííîé âû÷èñëèòåëüíîé òåõíèêè íà óðîâíå, ñîîòâåòñòâóþùåì äîñòèãíóòîìó ïðîãðåññó â òåõíèêå èçìåðåíèé.5×èñëåííîå ìîäåëèðîâàíèå ðàñïðîñòðàíåíèÿ èçëó÷åíèÿ â ñëó÷àéíûõ ñðåäàõòàêæå íåîáõîäèìî â:çàäà÷àõ ðàäèîëîêàöèè íåîäíîðîäíûõ ñðåä (ãëóáèííàÿ ðàäèîëîêàöèÿ íåáåñíûõ òåë, ðàäèîçîíäèðîâàíèå íåîäíîðîäíîé ïëàçìû, ðàäèîëîêàöèÿ ãèäðîìåòåîðîâ, ðàñòèòåëüíûõ ïîêðîâîâ è äð.)íàòóðíûõ è ëàáîðàòîðíûõ ýêñïåðèìåíòàõ ïî ðàñïðîñòðàíåíèþ ñâåòà â èñêóññòâåííûõ âîçäóøíûõ è âîäíûõ ñóñïåíçèÿõ ìåëêîäèñïåðñíûõ ÷àñòèö, òóìàíàõ,äûìàõ, áèîëîãè÷åñêèõ æèäêîñòÿõ è òêàíÿõ, ôîòîãðàôè÷åñêèõ ñëîÿõ, ëàêîêðàñî÷íûõ ïîêðûòèÿõ, ìîëî÷íûõ ñòåêëàõ, áóìàãå è ïîäîáíûõ ìàòåðèàëàõ è äð.Îáùèì äëÿ âñåõ ïåðå÷èñëåííûõ ñëó÷àåâ ÿâëÿåòñÿ ðàññåÿíèå ýëåêòðîìàãíèòíîãî èçëó÷åíèÿ ðàçëè÷íûõ äèàïàçîíîâ äëèí âîëí â ñëó÷àéíîé ñðåäå, ñîñòîÿùåéèç áîëåå èëè ìåíåå ïëîòíî óïàêîâàííûõ ðàññåèâàòåëåé.Òåîðèÿ ïåðåíîñà èçëó÷åíèÿ ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé îäèí èç íàèáîëåå îáùèõ èøèðîêèõ âàðèàíòîâ åäèíîãî ïîäõîäà ê îïèñàíèþ áîëüøîãî êîëè÷åñòâà ðàçíîðîäíûõ ÿâëåíèé è ñèòóàöèé ðàññåÿíèÿ âîëí íà ñëó÷àéíûõ ñîâîêóïíîñòÿõ ðàññåèâàþùèõ îáúåêòîâ, â ò.÷.
âûøå ïåðå÷èñëåííûõ. Ôîðìàëüíûå êðèòåðèè ïðèìåíèìîñòè ýòîé òåîðèè, ëåæàùèå â îñíîâå åå ôåíîìåíîëîãè÷åñêîãî âûâîäà èîáîñíîâàíèÿ, ïîçâîëÿþò íåïîñðåäñòâåííî ïðèìåíèòü åå â çíà÷èòåëüíîì ÷èñëåïåðå÷èñëåííûõ ñèòóàöèé.Èññëåäîâàíèÿ ïîêàçàëè, ÷òî òåîðèÿ ïåðåíîñà èçëó÷åíèÿ ìîæåò áûòü ïðèìåíåíà è ê äîñòàòî÷íî ïëîòíî óïàêîâàííûì ñðåäàì, ïðè óñëîâèè îòêàçà îò âû÷èñëåíèÿ âõîäÿùèõ â óðàâíåíèå ïåðåíîñà ìàêðîñêîïè÷åñêèõ ïàðàìåòðîâ ñðåäûíà îñíîâå èíäèâèäóàëüíûõ õàðàêòåðèñòèê ðàññåÿíèÿ îòäåëüíûìè ÷àñòèöàìè èïåðåõîäà ê ýôôåêòèâíûì ïàðàìåòðàì ðàññåÿíèÿ ñîâîêóïíîñòüþ êîððåëèðîâàííûõ ìåæäó ñîáîé ÷àñòèö. ñðåäàõ ñ íåïðåðûâíûì ðàñïðåäåëåíèåì êîýôôèöèåíòà ïðåëîìëåíèÿ (òóðáóëåíòíîñòü) øèðîêî ïðèìåíÿåòñÿ àïïàðàò ôóíêöèé êîãåðåíòíîñòè ïîëÿ è óðàâíåíèé ìàðêîâñêîãî ïðèáëèæåíèÿ.
Êàê áûëî íåîäíîêðàòíî ïîêàçàíî ðàíåå [42],óðàâíåíèå ìàðêîâñêîãî ïðèáëèæåíèÿ äëÿ ôóíêöèè êîãåðåíòíîñòè âòîðîãî ïîðÿäêà ïîëíîñòüþ ýêâèâàëåíòíî óðàâíåíèþ ïåðåíîñà èçëó÷åíèÿ â ìàëîóãëîâîìïðèáëèæåíèè. çíà÷èòåëüíîì ÷èñëå ïåðå÷èñëåííûõ ñèòóàöèé ðàññåÿíèå èçëó÷åíèÿ â ñðåäå õàðàêòåðèçóåòñÿ âûñîêîé àíèçîòðîïèåé, ò.å ïðè íå ìàëûõ ïî ñðàâíåíèþ ñ6äëèíîé âîëíû ðàçìåðàõ ÷àñòèö ñðåäû èìååò ìåñòî ïðåèìóùåñòâåííîå ðàññåÿíèå èçëó÷åíèÿ íà ìàëûå óãëû (ïî÷òè âïåðåä). Ðàññåÿíèå â äðóãèõ íàïðàâëåíèÿõ â òàêèõ ñðåäàõ íåâåëèêî.
Êðîìå òîãî, èçâåñòíû ïðèìåðû ñðåä ñ ïðåèìóùåñòâåííûì ðàññåÿíèåì â îòäåëüíûõ íàïðàâëåíèÿõ íà íå ìàëûå óãëû (ðàäóãà,ãàëî è äð.). Ýòî ïðèâîäèò ê õîðîøî èçâåñòíûì âû÷èñëèòåëüíûì òðóäíîñòÿìïðè ÷èñëåííîì ðåøåíèè óðàâíåíèÿ ïåðåíîñà èçëó÷åíèÿ â òàêèõ ñðåäàõ, ñâÿçàííûì ñ íåîáõîäèìîñòüþ îäíîâðåìåííîãî ó÷åòà áîëüøèõ è ìàëûõ âåëè÷èí âîäíîì óðàâíåíèè. Îáçîð áîëüøîãî êîëè÷åñòâà ìåòîäîâ ðåøåíèÿ çàäà÷ óêàçàííîãî òèïà ìîæíî íàéòè â èçâåñòíîé ìîíîãðàôèè Æ.
Ëåíîáëü [17]. Òàê, ðåøåíèåêðàåâûõ çàäà÷ äëÿ óðàâíåíèÿ ïåðåíîñà èçëó÷åíèÿ â ïëîñêîñëîèñòîé ñðåäå ìåòîäàìè ìàòðè÷íîé àëãåáðû ñâîäèòñÿ ê ïëîõî îáóñëîâëåííûì ñèñòåìàì ëèíåéíûõ àëãåáðàè÷åñêèõ óðàâíåíèé. Ïðè ðåøåíèè çàäà÷ ìåòîäîì ñòàòèñòè÷åñêîãîìîäåëèðîâàíèÿ (Ìîíòå-Êàðëî) òðåáóåòñÿ îöåíêà ñòàòèñòèêè ìàëîâåðîÿòíûõ ñîáûòèé ñ áîëüøèì ñòàòèñòè÷åñêèì âåñîì, ÷òî ñèëüíî óâåëè÷èâàåò íåîáõîäèìûåâû÷èñëèòåëüíûå çàòðàòû. íåêîòîðûõ ñëó÷àÿõ, íàïðèìåð â çàäà÷àõ ðàäèîëîêàöèè ñèëüíûõ ðàññåèâàòåëåé ñêâîçü àíèçîòðîïíî ðàññåèâàþùóþ ñðåäó, ðàññåÿíèåì íà íå ìàëûå óãëû âñðåäå ìîæíî ïðåíåáðå÷ü. Ê çàäà÷àì òàêîãî òèïà îòíîñèòñÿ, â ÷àñòíîñòè, ðàäèîëîêàöèÿ ïîâåðõíîñòè Çåìëè è íåáåñíûõ òåë ñêâîçü òóðáóëåíòíóþ àòìîñôåðó èèîíîñôåðó.
Ïîñêîëüêó îáðàòíîå ðàññåÿíèå â îáúåìå ñðåäû â äàííîì ñëó÷àå íåñóùåñòâåííî, óêàçàííûå âûøå òðóäíîñòè íå èìåþò ìåñòà â ýòîì êëàññå çàäà÷.Ïðàêòè÷åñêè, îäíàêî, â íàñòîÿùåå âðåìÿ ðàñïðîñòðàíåíû ñèñòåìû çîíäèðîâàíèÿ øèðîêîïîëîñíûìè è èìïóëüñíûìè ñèãíàëàìè ñî ñëîæíûìè êîíôèãóðàöèÿìè èñòî÷íèêîâ è ïðèåìíèêîâ. Àäåêâàòíîå êîìïüþòåðíîå ìîäåëèðîâàíèå òàêèõñèñòåì òðåáóåò ÷èñëåííîãî ðàñ÷åòà ðàññåÿíèÿ â øèðîêîì ñïåêòðå ÷àñòîò äëÿìíîãèõ âàðèàíòîâ ïîçèöèîíèðîâàíèÿ èñòî÷íèêà è ïðèåìíèêà ïî îòíîøåíèþ êñðåäå, ÷òî ñâÿçàíî ñ áîëüøèì ðàñõîäîì âû÷èñëèòåëüíûõ ðåñóðñîâ. Äàæå ïðè íàëè÷èè ñîâðåìåííûõ âûñîêîïðîèçâîäèòåëüíûõ ñóïåðêîìïüþòåðíûõ ñèñòåì, ñîçäàíèå ýôôåêòèâíîãî àëãîðèòìà ìîäåëèðîâàíèÿ ÿâëÿåòñÿ íåòðèâèàëüíîé çàäà÷åé.Ìíîãèå åñòåñòâåííûå ðàññåèâàþùèå ñðåäû (ïàäàþùèå äîæäåâûå êàïëè, ñíåãè äðóãèå êðèñòàëëè÷åñêèå ÷àñòèöû ëüäà) îáëàäàþò àíèçîòðîïèåé, ïîñêîëüêó ñîñòîÿò èç íåñôåðè÷åñêèõ ÷àñòèö, îáëàäàþùèõ ïðåèìóùåñòâåííîé îðèåíòàöèåé.
Â7ðàñïðîñòðàíåíèè èçëó÷åíèÿ â òàêèõ ñðåäàõ ñóùåñòâåííóþ ðîëü èãðàþò ïîëÿðèçàöèîííûå ýôôåêòû. Ñî÷åòàíèå ýôôåêòîâ ðàññåÿíèÿ, çíà÷èòåëüíîé ïðîñòðàíñòâåííîé íåîäíîðîäíîñòè âûïàäàþùèõ îñàäêîâ â àòìîñôåðå è ÷àñòè÷íî îòðàæàþùèõ ñâîéñòâ ïîâåðõíîñòè ïðèâîäèò ê íåîáõîäèìîñòè ðàññìîòðåíèÿ çàäà÷òåîðèè ïåðåíîñà ïîëÿðèçîâàííîãî èçëó÷åíèÿ â òðåõìåðíî-íåîäíîðîäíîé ñðåäå,îáëàäàþùåé äèõðîèçìîì.
Ê íàñòîÿùåìó âðåìåíè, èçâåñòíî ëèøü íåáîëüøîå÷èñëî îïóáëèêîâàííûõ ðàáîò ïî ÷èñëåííîìó ðåøåíèþ âåêòîðíîãî óðàâíåíèÿïåðåíîñà èçëó÷åíèÿ â òðåõìåðíî-íåîäíîðîäíûõ àíèçîòðîïíûõ ðàññåèâàþùèõñðåäàõ.Ðàçðàáîòêà ýôôåêòèâíûõ àñèìïòîòè÷åñêèõ è ÷èñëåííûõ ìåòîäîâ ðåøåíèÿóïîìÿíóòûõ âûøå çàäà÷ ïðåäñòàâëÿåòñÿ àêòóàëüíîé íå òîëüêî ñ òî÷êè çðåíèÿîïòèêè è ðàäèîôèçèêè, íî è ñ îáùåíàó÷íîé òî÷êè çðåíèÿ, ïîñêîëüêó âñëåäñòâèåóíèâåðñàëüíîñòè ìàòåìàòè÷åñêîãî àïïàðàòà, ðàçðàáîòàííûå â äèññåðòàöèè ïîäõîäû ïðèìåíèìû ê âîëíàì è ñðåäàì ðàçëè÷íîé ôèçè÷åñêîé ïðèðîäû.Öåëü ðàáîòûñîñòîèò â:ðàçðàáîòêå ìåòîäîâ ðåøåíèÿ óðàâíåíèÿ ïåðåíîñà èçëó÷åíèÿ â ìàëîóãëîâîìïðèáëèæåíèè, îáåñïå÷èâàþùèõ ó÷åò äèñïåðñèè äëèí ïóòåé ðàñïðîñòðàíåíèÿðàññåÿííîãî èçëó÷åíèÿ (ðàñïðåäåëåíèÿ äëèí ïðîáåãîâ èçëó÷åíèÿ â ñðåäå) ñ âûñîêîé ñòåïåíüþ òî÷íîñòèðàçðàáîòêå ìåòîäîâ ðåøåíèÿ êðàåâûõ çàäà÷ äëÿ óðàâíåíèÿ ïåðåíîñà èçëó÷åíèÿ è çàäà÷, ñâîäÿùèõñÿ ê íèì, ñ ðàçäåëåíèåì ðåøåíèÿ íà îñîáåííóþ, ñèëüíîàíèçîòðîïíóþ è ãëàäêóþ (ðåãóëÿðíóþ) ÷àñòü ñ âûñîêîé ñòåïåíüþ òî÷íîñòèðàçðàáîòêå ìåòîäîâ ÷èñëåííîãî ìîäåëèðîâàíèÿ øèðîêîïîëîñíîé ãëóáèííîéðàäèîëîêàöèè íåáåñíûõ òåë ñ ó÷åòîì ñëîèñòîé ñòðóêòóðû ïîâåðõíîñòíûõ îòëîæåíèé, ðåëüåôà ïîâåðõíîñòè è íåîäíîðîäíîñòåé èîíîñôåðûðàçðàáîòêå ìåòîäèê è ïðîâåäåíèè ÷èñëåííîãî ìîäåëèðîâàíèÿ ïîëåé èçëó÷åíèÿ â òðåõìåðíî íåîäíîðîäíûõ ðàññåèâàþùèõ ñðåäàõ, îáëàäàþùèõ äèõðîèçìîìðàçðàáîòêå ìåòîäèê ðåøåíèÿ íåêîòîðûõ îáðàòíûõ çàäà÷, ò.å.
çàäà÷ èíòåðïðåòàöèè ðåçóëüòàòîâ äèñòàíöèîííîãî çîíäèðîâàíèÿ, íà îñíîâå ìåòîäîâ òåîðèèïåðåíîñà èçëó÷åíèÿ â ðàññåèâàþùèõ ñðåäàõÍàó÷íàÿ íîâèçíà.Âïåðâûå ïîñòðîåíî ïðèáëèæåííîå ìàëîóãëîâîå ðåøåíèå óðàâíåíèÿ ïåðåíîñàèçëó÷åíèÿ, ó÷èòûâàþùåå äèñïåðñèþ äëèí ïóòåé ðàñïðîñòðàíåíèÿ ðàññåÿííîãî8èçëó÷åíèÿ â ïðîèçâîëüíî âûñîêîì ïîðÿäêå òî÷íîñòè. Ïîëó÷åíû ðåøåíèÿ äëÿíåñòàöèîíàðíîãî è âåêòîðíîãî óðàâíåíèÿ ïåðåíîñà èçëó÷åíèÿ.Íà îñíîâå ïîñòðîåííîãî ìàëîóãëîâîãî ïðèáëèæåíèÿ ïðåäëîæåí ìåòîä ðåøåíèÿ óðàâíåíèÿ ïåðåíîñà èçëó÷åíèÿ â ñðåäå ñ ñèëüíî àíèçîòðîïíûì ðàññåÿíèåìñ âûäåëåíûìè îñîáåííûìè è íåðåãóëÿðíûìè êîìïîíåíòàìè ðåøåíèÿ.Âïåðâûå äàíà êîëè÷åñòâåííàÿ òåîðèÿ ýôôåêòà ãàëî îáðàòíîãî ðàññåÿíèÿ óçêîãî ïó÷êà â ñðåäå ñ ñèëüíî âûòÿíóòîé âïåðåä èíäèêàòðèñîé ðàññåÿíèÿ.
Âïåðâûå óêàçàí êîëè÷åñòâåííûé êðèòåðèé ïðîÿâëåíèÿ ýôôåêòà â ñðåäå ñ èçâåñòíûìè ïàðàìåòðàìè..Âïåðâûå èññëåäîâàíî ðàñïðîñòðàíåíèå óçêîãî ïó÷êà èçëó÷åíèÿ â ðàññåèâàþùåé ñðåäå ñ ðåôðàêöèåé.Âïåðâûå èññëåäîâàí ýôôåêò êîãåðåíòíîãî óñèëåíèÿ îáðàòíîãî ðàññåÿíèÿ âðàññåèâàþùåé ñðåäå ñ ãðàäèåíòîì êîýôôèöèåíòà ïðåëîìëåíèÿ.Âïåðâûå ïðîâåäåíû êîìïüþòåðíûå ðàñ÷åòû ãëóáèííîé ðàäèîëîêàöèè ñêâîçüðåëüåôíóþ ïîâåðõíîñòü íåáåñíîãî òåëà è íåîäíîðîäíóþ èîíîñôåðó ñ êîððåêòíûì ìîäåëèðîâàíèåì àïåðòóðíîãî ñèíòåçà.Íàó÷íàÿ è ïðàêòè÷åñêàÿ çíà÷èìîñòüðàáîòû çàêëþ÷àåòñÿ â ðàçðàáîòêå è ðàçâèòèè ýôôåêòèâíûõ àñèìïòîòè÷åñêèõ è ÷èñëåííûõ ìåòîäîâ îïòèêè è ðàäèîôèçèêè íåîäíîðîäíûõ è ñëó÷àéíûõñðåä, êîòîðûå, â ÷àñòíîñòè, ïîçâîëèëè:óòî÷íèòü ïðàêòè÷åñêèå ÷èñëåííûå ðåøåíèÿ óðàâíåíèÿ ïåðåíîñà èçëó÷åíèÿâ óñëîâèÿõ ñèëüíî àíèçîòðîïíîãî ðàññåÿíèÿ èçëó÷åíèÿ â ñðåäåîáîáùèòü ðÿä ðåçóëüòàòîâ òåîðèè ïåðåíîñà èçëó÷åíèÿ íà ñðåäû ñ ðåãóëÿðíûìè ãðàäèåíòàìè êîýôôèöèåíòà ïðåëîìëåíèÿñîçäàòü è ðåàëèçîâàòü ìåòîäèêè ïðàêòè÷åñêîãî ðàñ÷åòà øèðîêîïîëîñíûõñèãíàëîâ ïðè íåîäíîêðàòíîì ïðîõîæäåíèè âîëíû ñêâîçü ñëó÷àéíî íåîäíîðîäíóþ ñðåäó ñ ïðèìåíåíèåì ñëîæíûõ ïðîöåäóð îáðàáîòêè ñèãíàëîâ (ñîãëàñîâàííàÿ ôèëüòðàöèÿ, ñèíòåç àïåðòóðû).Äîñòîâåðíîñòü ðåçóëüòàòîâ äèññåðòàöèîííîé ðàáîòû îïðåäåëÿåòñÿ èõ âå-ðèôèêàöèåé ïðè ðàçíîîáðàçíîì òåñòèðîâàíèè, âêëþ÷àþùèì ñðàâíåíèå ñ òî÷íûìè ðåøåíèÿìè (ïðè èõ íàëè÷èè), ñðàâíåíèå ñ ðåçóëüòàòàìè ýêñïåðèìåíòîâè ðàñ÷åòîâ ïðî äðóãèì ìîäåëÿì, ÷åòêèì ôèçè÷åñêèì ñìûñëîì ïîëó÷åííûõ ðå-9çóëüòàòîâ è ñîãëàñîâàííîñòüþ èõ ñ ñîâðåìåííûìè ïðåäñòàâëåíèÿìè î ïðåäìåòåèññëåäîâàíèÿ.Ðåàëèçàöèÿ è âíåäðåíèå ðåçóëüòàòîâ ðàáîòû.Ðàáîòà âûïîëíÿëàñü â ðàìêàõ íàó÷íûõ ïëàíîâ ôèçè÷åñêîãî ôàêóëüòåòà Ìîñêîâñêîãî ãîñóäàðñòâåííîãî óíèâåðñèòåòà, Èíñòèòóòà ðàäèîòåõíèêè è ýëåêòðîíèêè èì.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
