Основные направления совершенствования программно-математического обеспечения подвижных лазерных комплексов дистанционной химической разведки

Современный уровень развития теории лазерной локации и технических возможностей лидарных систем позволяет не только решать задачи дистанционного контроля оптических свойств аэрозольных образований, но и с помощью многочастотного лазерного зондирования измерять их концентрационные характеристики и параметры функции распределения аэрозольных частиц по дисперсному составу. Поэтому дистанционные средства химической разведки активного типа с функцией измерения параметров грубодисперсных аэрозолей отравляющих веществ (ОВ) и сильно действующих ядовитых веществ (СДЯВ) представляют собой новое поколение такой техники. Придание перспективным подвижным лидарным комплексам дистанционной разведки функций измерительных систем возможно путем внедрения современных программно-вычислительных комплексов и специальных алгоритмов по обращению данных лидарного зондирования в макро- и микроструктурные характеристики облаков физиологически активных веществ (ФАВ) в атмосфере. Тем самым обеспечивается контроль концентраций многокомпонентных смесей ФАВ, параметров функции распределения аэрозоля ФАВ по дисперсному составу с наложением изолиний концентраций индицируемых ФАВ на карту местности. Проведенные математические исследования позволили сформулировать основные требования к многочастотным лидарным измерениям: ошибка оптических измерений для всех λi не должна превышать 5 %; – мнимая часть комплексного показателя преломления вещества аэрозоля ФАВ должна быть χ ≤ 0, 005; ошибка в задании вещественной части комплексного показателя преломления должна находиться в пределах ±0,02. При соблюдении этих требований метод многочастотного зондирования становится эффективным инструментом исследования дисперсного состава аэрозолей.

1. Веселовский И.А. Дистанционная лазерная диагностика аэрозольных и газовых составляющих атмосферы методами рамановского и упругого рассеяния: дис. … докт. физ.-мат. наук. М.: ИОФ РАН, 2005. 384 с.

2. Козинцев В.И., Орлов В.М., Белов М.Л. и др. Оптико-электронные системы экологического мониторинга природной среды / Под общ. ред. Рождествина В.Н. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. 528 с.

3. Ansmann A., Riebesell M., Wandinger U. et al. Combined Raman elastic-backscatter lidar for vertical profiling of moisture, aerosols extinction, and lidar ratio // Appl. Phys. 1992. V. 55. P. 18.

4. Григорьев А.А., Серебренников Б.В. Способ дистанционного контроля дисперсного состава аэрозолей отравляющих веществ методом многочастотного лазерного зондирования в местах хранения и уничтожения отравляющих веществ при возникновении нештатных ситуаций // Докл. АВН. 2008. № 4. С. 63–69.

5. Патент РФ на изобретение № 2578105 (19.02.2016).

6. Большой энциклопедический словарь / Под ред. Кнунянца И.Л. М.: 1998. 207 с.

7. Тихонов А.Н., Арсенин В.Я. Методы решения некорректных задач. М.: 1974. 203 с.

8. Veselovskii I., Kolgotin A., Griaznov V. et al. Inversion with regularization for the retrieval of tropospheric aerosol parameters from multiwavelength lidar sounding // Appel. Opt. 2002. V. 41. P. 3685–3699.

9. Veselovskii I., Kolgotin A., Müller D. Retrieval of bimodal aerosol size distribution with multiwavelength Mie-Raman lidar / In: 6th International Symposium on Troposphere Profiling, Leipzig, Germany, September 14–20, 2003. P. 363–365.

10. Колмогоров А.Н. О логарифмически нормальном законе распределения частиц при дроблении // Докл. АН СССР. 1941. № 2. С. 36–41.

11. Veselovskii I., Kolgotin A., Müller D., Whiteman D.N. Information content of multiwavelength lidar data with respect to microphysical particle properties derived from eigenvalue analysis // Appl. Opt. 2005. V. 44. P. 5292–5303.

12. Наац И.Э. Некорректные обратные задачи лазерного зондирования атмосферных аэрозолей / В кн.: V Всесоюзный симпозиум по лазерному и акустическому зондированию атмосферы. Ч. 2. Томск, ИОА СО АН СССР, 1978.

13. Зуев В.Е. Оптический эксперимент и результаты обращения данных по многочастотному лазерному зондированию микроструктуры приземного слоя / В кн.: Проблемы дистанционного зондирования атмосферы. Томск: ИОА СО АН СССР, 1976.

14. Наац И.Э. Метод обратной задачи в атмосферной оптике. Новосибирск, 1986. 179 с.