Логин:
Пароль:

Работа №1625
Название работы
Исследование волновых процессов в неоднородных средах и создание основ радиовидения высокого разрешения с использованием метода синтезирования апертуры
Автор работы
Якубов Владимир Петрович
Дата начала работы Дата окончания работы
2010-09-06 2012-11-15
Аннотация
Основной целью НИР является разработка физико-математических моделей процессов и явлений взаимодействия радиоизлучения и ультразвука с различными неоднородными средами, создание методов и средств томографической визуализации неоднородностей в средах в режиме реального времени на основе многопозиционного локационного зондирования. Разрабатываемые физико-математические методы предназначены для создания технических радио и акустических локационных средств, которые будут обеспечивать надежное функционирование систем контроля качества и безопасности на транспорте и производстве в режиме реального времени. Такие устройства могут быть широко востребованы службами безопасности в местах с большими и непрерывными людскими потоками (предотвращение терактов) и для неразрушающего контроля качества в производстве строительных конструкций.
Тип НИР Источник финансирования Объем финансирования Вид работы
ФЦП 1006600 Министерство образования и науки Российской Федерации Прикладная
Промежуточный реферат №1
В настоящей работе представлены следующее результаты: - Дано описание и технические характеристики системы измерения и регистрации волновых радио- и акустических проекций скрытых объектов для их томографии. - Дано описание разработанных алгоритмов моделирования прямых и обратных задач рассеяния волн неоднородными средами и объектами при различных методах сканирования с использованием лабораторного радио и акустического излучения. - Дано описание разработанных методов, алгоритмов и блок-схем программ восстановления 3D томограмм скрытых объектов на основе локационных волновых проекций с использованием технологий синтезирования больших апертур с фокусировкой; представлены результаты их тестирования. - Дано описание разработанного лабораторного макета радиоволнового и ультразвукового томографов с выделением характеристик ключевых элементов их конструкций. - Построена методика оценки эффективности формирования управляемых локальных и протяженных оптико-акустических источников при распространении сверхкоротких лазерных импульсов в газовых и аэрозольных средах. Исследована динамика формирования филаментов в этих средах. - Представлены результаты прямых тестовых экспериментальных лабораторных исследований по радио и акустической томографии скрытых объектов в условиях подповерхностной локации, локации за преградами и под одеждой при различных схемах пространственного, частотного и временного сканирования. - Выявлена возможность сверхширокополосной радиотомографии движущихся скрытых объектов, в том числе, живых людей по движению грудной клетки при дыхании. - Дано описание разработанных и использованных средств визуализации результатов 3D томографии скрытых объеков, включая использование полиэкрана, эквипотенциальных поверхностей и произвольных ортогональных сечений.
Инвентарный номер отчета (ИК): 02201158712 Дата регистрации ИК: 2011-07-07
Промежуточный реферат №2
Объектом исследования являются физические закономерности формирования волновых проекций неоднородных сред при ближней радиолокации с использованием радио и ультразвукового излучения, а также методы радиовидения и томографии. В настоящей работе представлены следующее результаты: - Проведены тестовые измерения с лабораторным макетом системы радиоволнового и ультразвукового томосинтеза. Приведены результаты тестирования макета. - Теоретически и экспериментально показана потенциальная возможность создания метаматериалов для радиодиапазона и их использования для целей повышения разрешения и быстродействия радиотомографа. - Показаны предварительные результаты экспериментальных исследований параметров мощного лазерного источника акустических волн, создаваемого в воздухе оптическим пульсирующим разрядом. - Проведены исследования физических закономерностей формирования оптико-акустических источников сверхкороткими лазерными импульсами в газах с учетом эффектов термализации, релаксации поглощенной лазерной энергии и кинетического охлаждения. - Разработана методика расчета формирования оптико-акустических источников каналом сверхкороткого лазерного импульса, распространяющегося в газовой среде. - Проведены патентные исследования для уточнения концептуальных основ разработки новых эффективных принципов томографии в условиях сильно выраженного затухания используемого излучения. Результаты найдут применение для неразрушающего контроля качества готовой продукции на производстве, а также в системах безопасности в аэропортах и других общественных местах с целью обнаружения запрещенных предметов под одеждой и в ручной клади.Отчет о патентных исследований (88-93)
Инвентарный номер отчета (ИК): 02201162249 Дата регистрации ИК: 2011-11-17
Промежуточный реферат №3
Объектом исследования являются физические закономерности формирования волновых проекций неоднородных сред при ближней радиолокации с использованием радио и ультразвукового излучения, а также методы радиовидения и томографии. Общей целью проекта является разработка физико-математических моделей системы восстановления изображений неоднородных сред на основе томографической обработки результатов многоракурсных измерений рассеянного радио и акустического излучения. Целью настоящего (четвертого) этапа работы является доработка элементов и узлов действующей модели радио и акустического локационного томографа диэлектрических объектов. К выполнению работы активно привлекаются аспиранты и студенты. В настоящей работе представлены следующее результаты:  Проведены исследования проникающей и разрешающей способностей элементов антенной решетки радиотомографа на основе доплеровских датчиков 24 ГГц. Собран макет томографа с использованием высокоточного инкрементного энкодера Приведены результаты тестирования макета томографа. Показано, что полученная в эксперименте разрешающая способность составила 1 см.  Проведена доработка радиотомографа с подвижным переизлучателем и линейной решёткой доплеровских радиолокаторов. Предложена схема радиовидения на основе доплеровских радиолокаторов и подвижного переизлучателя. Экспериментально показана возможность получения радиоизображений на примере двух уголковых отражателей.  Проведена доработка методики работы радиотомографа в режиме подповерхностной локации с использованием неполных и неэквидистантных данных. Разработанная методика была применена к описанным ранее экспериментальным данным. Проведенные исследования подтвердили работоспособность разработанного метода восстановления 3D томограммы по неполным экспериментальным данным с использованием Фурье интерполяции и многомерной согласованной фильтрации.  Проведена доработка методики работы радиотомографа с использованием двумерной дифракционной решетки. Предложен новый метод радио и ультразвукового видения с раздельно  и независимо перемещаемым источником и приёмником. Получено решение прямой и обратной задачи для предлагаемого метода зондирования. Проведены экспериментальные исследования, подтвердившие правильность предложенной модели и метода решения обратной задачи. Показано, что разрешение восстанавливаемых изображений приближённо равно длине волны зондирующего сигнала.  Проведена доработка основных узлов коммутируемой СШП антенной решетки для радиотомографа. Разработан комплекс решений по оптимизации коммутации каналов для уменьшения времени сканирования до 1 секунды.  Проведена доработка основных узлов радиотомографа на основе системы трёхмерного голографического сверхширокополосного радиовидения. Собран лабораторный макет томографа. Экспериментально показана возможность получения разрешения не только в плоскости сканирования, но и по дальности только по измерениям амплитуды поля в широкой полосе частот. Показано, что полученное пространственное разрешение сравнимо с разрешением, получаемым системами, использующими измерения фазы волнового поля.  Проведена доработка методики работы радиотомографа в режиме комплексирования радио и ультразвуковой локации. Проведены эксперименты с использованием разработанного макета радио и ультразвукового томографа. Показано, что совместное использование радиоволн и ультразвука позволяет повысить информационность получаемых изображений, как по разрешению, так и по возможности идентификации материала зондируемого объекта.  Проведена доработка методики «непрерывной» абсолютной калибровки измерительных каналов содара, способна обеспечить совместно со «стартовой» калибровкой решение задачи по измерению абсолютных значений структурной характеристики температурного поля в пограничном слое атмосферы.  Проведена доработка и апробация в лабораторных экспериментах методики фазирования «кассетного» источника звука может быть применена в содарах серии «Волна» при условии перехода к параллельному подключению звукоизлучающих элементов к усилителям мощности.  Проведена доработка конструкции акустических антенн для минимизации уровня боковых лепестков диаграммы направленности. Результаты найдут применение для неразрушающего контроля качества готовой продукции на производстве, а также в системах безопасности в аэропортах и других общественных местах с целью обнаружения запрещенных предметов под одеждой и в ручной клади.
Инвентарный номер отчета (ИК): 02201259409 Дата регистрации ИК: 2012-06-26
Промежуточный реферат №4
ЭТАП 1 Объектом исследования являются физические закономерности формирования волновых проекций неоднородных сред при ближней радиолокации с использованием радио и ультразвукового излучения, а также методы радиовидения и томографии. Общей целью проекта является разработка физико-математических моделей системы восстановления изображений неоднородных сред на основе томографической обработки результатов многоракурсных измерений рассеянного радио и акустического излучения. Целью настоящего этапа работы является разработка ключевых элементов системы моделирования, системы многоракурсных измерений, элементов и узлов установки, методики экспериментальных измерений, математического оценка потенциальных и реальных характеристик локационного томографа при различных схемах измерений и зондирования. К выполнению работы активно привлекаются аспиранты и студенты. В настоящей работе представлены следующее результаты:  Описание метода регистрации радиоволновых и акустических измерений состояния скрытых объектов.  Описание методики проведения натурных и имитационных экспериментов локационного волнового зондирования.  Описание метода томографической обработки результатов радиоволновых и акустических измерений состояния скрытых объектов.  Описание математической модели и алгоритма решения обратной задачи визуализации скрытых объектов по данным локационного зондирования с использованием технологии синтезирования большой апертуры с фокусировкой.  Описание и технические характеристики ключевых элементов радио и акустического локационного томографа и визуализации скрытых трехмерных объектов.  Математическая модель распространения мощных звуковых пучков в приземном слое атмосферы, позволяющая прогнозировать нелинейные искажения в звуковых пучках, распространяющихся в свободной атмосфере на дальности порядка 100 м с точностью не хуже 1 дБ.  Библиографический список публикаций. Результаты найдут применение для неразрушающего контроля качества готовой продукции на производстве, а также в системах безопасности в аэропортах и других общественных местах для обнаружения запрещенных предметов под одеждой и в ручной клади.
Инвентарный номер отчета (ИК): 02201353883 Дата регистрации ИК: 2013-02-25
Заключительный реферат
Объектом исследования являются физические закономерности формирования волновых проекций неоднородных сред при ближней радиолокации с использованием радио и ультразвукового излучения, а также методы радиовидения и томографии на основе развития технологии синтезирования большой апертуры. Общей целью проекта является разработка физико-математических моделей системы восстановления изображений неоднородных сред на основе томографической обработки результатов многоракурсных измерений рассеянного радио и акустического излучения. Целью настоящего (пятого) этапа работы является совершенствование методов и аппаратно-программных средств приема, регистрации и обработки импульсных, а также тональных акустических и доплеровских электромагнитных сигналов в различных средах. К выполнению работы активно привлекаются аспиранты и студенты. В настоящей работе представлены следующее результаты:  Созданы две базы данных на основе обобщения результатов натурных экспериментов, представленных в отчетах по проекту в 201011 гг., по генерации акустических волн при воздействии интенсивного лазерного излучения фемтосекундной длительности на модельные аэрозоли и воздушную среду.  Создана база данных на основе обобщения результатов натурных экспериментов, представленных в отчете по проекту в 2010 г., по исследованию особенностей статистических свойств флуктуаций мощных звуковых волн на приземных атмосферных трассах протяженностью несколько сот метров.  Разработаны и зарегистрированы в Государственном реестре две программы для ЭВМ, предназначенные для обработки данных и исследования гармонических искажений и флуктуаций амплитуды мощной звуковой волны в атмосфере.  На основе экспериментальных исследований разработан метод вибрационного контроля движения внутритрубных объектов в магистральных газопроводах.  Разработан действующий макет ручного радиоволнового сканера на основе решетки микроволновых доплеровских датчиков для томографии скрытых объектов.  Разработана методика проведения сканирования с помощью решётки из микроволновых доплеровских датчиков движения.  Разработан метод синтезирования апертуры и алгоритм согласованной фильтрации для восстановления изображения в результате контролируемого сканирования с помощью решётки микроволновых доплеровских датчиков.  В соответствии с результатами, полученными в ходе НИР, разработаны дополнения в существующие курсы для студентов, обучающихся по программе бакалаврской и магистерской подготовки по направлению «Радиофизика» (1-6 курсы).  Разработаны рекомендации по инновационному использованию результатов, полученных в ходе НИР. Результаты найдут применение для неразрушающего контроля газопроводов и нефтепроводов, качества готовой продукции на производстве, а также в системах безопасности в аэропортах и других общественных местах с целью обнаружения запрещенных к перевозке предметов под одеждой и в ручной клади.
Инвентарный номер отчета (ИК): 02201263941 Дата регистрации ИК: 2012-12-14
Заказчик
Министерство образования и науки РФ,ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы», Мероприятие 1.1 Проведение научных исследований коллективами научно-образовательных центров, Лот 3, 2010-1.1-123-085 «Проведение научных исследований коллективами научно-образовательных центров в области радиофизики, акустики и электроники» Шифр заявки 2010-1.1-123-085-015, ГК № 14.740.11.0076 от 06 сентября 2010 г.
ГРНТИ УДК Инвентарный номер Госшифр Госконтракт Договор
47.49.27 ( ЭЛЕКТРОНИКА. РАДИОТЕХНИКА. Радиотехнические системы зондирования, локации и навигации. Дистанционное зондирование. )
47.43.21 ( ЭЛЕКТРОНИКА. РАДИОТЕХНИКА. Распространение радиоволн. Влияние различных факторов среды на распространение радиоволн. )
621.396.33:528.8; 621.371.3; 541125 2010-1.1-123-085-015 14.740.11.0076
Ключевые слова
радиовидение, томография, синтезирование апертуры
Предполагаемый результат работы
Отчет
Организации соисполнители
Государственный учет результатов НИОКР в БД РНТД Минобрнауки РФ
Получить полный доступ
Основание к регистрации темы (электронный вариант)
Только для служебного пользования
   
2007 © ОНТИ НУ ТГУ
E-mail: onti@sun.lib.tsu.ru
Тел: 52-76-99