14.607.21.0055
Работы по проекту включали взаимоувязанные теоретические и экспериментальные исследования, а также работы инженерно-технического характера, связанные с разработкой, изготовлением и испытаниями экспериментального образца комплекса многочастотной радиолокации для мониторинга океана и внутренних водоемов (ЭО КМРЛ для МО и ВВ).
В ходе выполнения исследования были выполнены следующие работы:
1) Аналитический обзор литературы и патентные исследования
2) Выбор и обоснование направлений исследований, методов и средств проведения исследований.
3) Анализ существующих математических моделей изменчивости ветровых волн в присутствии различных приповерхностных процессов, также моделей отображения этих вариаций в характеристиках радиолокационных сигналов.
4) Сбор и первичная обработка спутниковых изображений поверхности океана и анализ результатов спутниковых радиолокационных наблюдений океана и внутренних водоемов.
5) Разработка принципов многочастотной радиолокации для исследования характеристик ветровых волн и технических принципов построения КМРЛ.
6) Разработка макетов различных модулей ЭО КМРЛ для МО и ВВ и корпусов, их изготовление и испытание в лабораторных условиях.
7) Разработка методов контактных, оптических и акустических измерений характеристик ветровых волн и приповерхностного слоя для использования во время натурных (полевых) испытаний.
8) Выбор и обоснование диапазонов длин ветровых волн, наиболее информативных для мониторинга водоемов.
9) Выбор и обоснование технических характеристик КМРЛ для МО и ВВ.
10) Разработка алгоритмов обработки сигналов КМРЛ.
11) Разработка экспериментального образца программного обеспечения для ЭО КМРЛ для МО и ВВ.
12) Разработка, изготовление и испытание ЭО КМРЛ для МО и ВВ.
13) Подготовка заявок на патенты.
14) Участие в мероприятиях, направленных на освещение и популяризацию результатов проекта.
15) Обработка и анализ спутниковых изображений поверхности океана и внутренних водоемов для районов проведения натурных (полевых) испытаний ЭО КМРЛ для МО и ВВ и их сопоставление с результатами натурных (полевых) испытаний ЭО КМРЛ для МО и ВВ.
16) Разработка метода всепогодной многочастотной радиолокации в СВЧ-диапазоне электромагнитных волн для исследования характеристик ветровых волн и мониторинга океана и внутренних водоемов.
17) Обобщение и оценка полученных результатов.
18) Разработка технических требований и предложений по разработке, производству и эксплуатации продукции с учетом технологических возможностей и особенностей индустриального партнера - организации реального сектора экономики.
19) Разработка проекта технического задания на проведение ОКР по теме: «Разработка комплекса многочастотной радиолокации для мониторинга океана и внутренних водоемов».
20) Разработка рекомендаций по комплексному мониторингу приповерхностных процессов в океане и внутренних водоемах с применением многочастотных радиолокаторов.
21) Оценка рыночной стоимости изготовленного ЭО КМРЛ для МО и ВВ.
22) Подготовка предложений и рекомендаций по реализации (коммерциализации) результатов ПНИ, вовлечению их в хозяйственный оборот.
23) Проведение технико-экономическая оценки рыночного потенциала полученных результатов.
В ходе реализации проекта были последовательно получены следующие научно-технические результаты:
1) Разработаны принципы многочастотной радиолокации для исследования характеристик ветровых волн и мониторинга океана и внутренних водоемов.
2) Разработаны технические принципы построения КМРЛ для МО и ВВ.
3) Разработаны и реализованы алгоритмы обработки данных:
а) алгоритм восстановления спектральных интенсивностей мелкомасштабных ветровых волн с использованием комплекса многочастотной радиолокации для исследования характеристик ветровых волн и мониторинга океана и внутренних водоемов (далее - КМРЛ для МО и ВВ);
б) алгоритм обнаружения внутренних волн и течений, штилевых зон, пленок поверхностно-активных веществ (далее - ПАВ) на поверхности океана с использованием КМРЛ для МО и ВВ;
в) алгоритм оценки характеристик длинных ветровых волн с использованием КМРЛ для МО и ВВ;
г) Алгоритм оценки характеристик внутренних волн с использованием КМРЛ для МО и ВВ;
д) Алгоритм оценки физических характеристик (упругости) пленок поверхностно-активных веществ (ПАВ) на поверхности океана в рамках существующей физической модели тонких нерастворимых пленок с использованием КМРЛ для МО и ВВ;
е) алгоритм оценки вариаций скорости ветра в штилевых зонах с использованием КМРЛ для МО и ВВ.
4) Разработан, изготовлен и испытан в лабораторных и натурных условиях экспериментальный образец КМРЛ для МО и ВВ.
5) Разработан метод всепогодной многочастотной радиолокации в сверхвысокочастотном (СВЧ) диапазоне электромагнитных волн для исследования характеристик ветровых волн и мониторинга океана и внутренних водоемов.
6) Выработаны технические требования и предложения по разработке, производству и эксплуатации КМРЛ для МО и ВВ с учетом технологических возможностей и особенностей индустриальных партнеров - организации реального сектора экономики.
7) Сформулированы технические требования в виде проекта технического задания на проведение ОКР по теме: «Разработка комплекса многочастотной радиолокации для мониторинга океана и внутренних водоемов».
Конечным продуктом, созданным в результате выполнения исследования является комплекс научно-технических решений, включающий метод всепогодной многочастотной радиолокации в сверхвысокочастотном (СВЧ) диапазоне электромагнитных волн для исследования характеристик ветровых волн и мониторинга океана и внутренних водоемов, реализацию метода в аппаратно-программном комплексе – экспериментальном образце комплекса многочастотной радиолокации для мониторинга океана и внутренних водоемов (ЭО КМРЛ для МО и ВВ) и технических требований к ЭО КМРЛ для МО и ВВ по дальнейшей разработке, в виде проекта технического задания на проведение ОКР по теме «Разработка комплекса многочастотной радиолокации для мониторинга океана и внутренних водоемов».
Возможными потребителями ожидаемых результатов являются: Гидрометеослужбы РФ, МЧС РФ, НИИ геофизической направленности, НИИ космической отрасли.
Недостаточный уровень анализа особенностей проявления процессов, таких как внутренние и длинные поверхностные волны, штилевые зоны, пленки поверхностно-активных веществ, в спектре поверхностного волнения океана негативно отражается на возможностях диагностики этих процессов, приводя в целом ряде случаев к серьезным ошибкам не только в определении характеристик процессов, но и в их идентификации. Это серьезно осложняет задачу мониторинга водоемов, приводя к искажению информации и высокой вероятности ложных тревог в случае, например, катастрофического развития опасных процессов в океане и внутренних водоемах, в частности, их загрязнений. Значимость рассматриваемой задачи состоит в преодолении технических, технологических и экологических ограничений при развитии методов дистанционного мониторинга океана, что играет важную роль для развития экономики. Увеличение возможностей диагностики океана и внутренних водоемов удовлетворит важные общественные потребности, в частности, в поддержании высокого уровня экологической безопасности водоемов.
Перспективные КМРЛ имеют значительные перспективы коммерциализации в плане реализации последующих ОКР, направленных на промышленное внедрение новых средств дистанционного зондирования.