автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.04, диссертация на тему:Разработка радиотехнической системы дистанционного мониторинга лесных и торфяных пожаров на базе геоинформационных технологий

На правах рукописи

/ /

и

МАРМАЛЮК АЛЕКСАНДР АЛЕКСЕЕВИЧ

РАЗРАБОТКА РАДИОТЕХНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ДИСТАНЦИОННОГО МОНИТОРИНГА ЛЕСНЫХ И ТОРФЯНЫХ ПОЖАРОВ НА БАЗЕ ГЕОИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

2 7 АВГ 2009

Специальность 05.12.04 - Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения

иОЗД75731

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Владимир 2009

003475731

Работа выполнена на кафедре радиотехники и радиосистем Владимирского государственного университета

I Гаучный руководитель доктор технических наук, профессор,

заслуженный деятель науки РФ Никитин Олег Рафаилович

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор,

заслуженный деятель науки РФ Цимбал Владимир Анатольевич

кандидат технических наук, Тельный Андрей Викторович

Ведущая организация ОАО «ВКБ Радиосвязь»

Зашита состоится «_»__2009г. в_часов на заседании

диссертационного совета Д 212.025. 04 в ауд.__Владимирского

государственного университета по адресу: 600000, г. Владимир, ул. Пр. Строителей, д.З, корпус 3, ауд. 301

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Владимирского государственного университета.

Отзывы, заверенные печатью, просим направлять по адресу: 600000, г.Владимир, ул. Пр. Строителей, 3, ВлГУ, ФРЭМТ.

Автореферат разослан «_»_ 2009г.

Ученый секретарь диссертационного совета д.т.н.. профессор У АЛ". Самойлов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы диссертации. В 1992 г. Россия вместе со 178 государствами подписала программные документы, определяющие согласованную политику мирового сообщества по обеспечению устойчивого развития и сохранения биосферы Земли. Концепция перехода Российской Федерации к устойчивому развитию, обеспечивающему сбалансированное решение социально-экономических задач, благоприятное состояние окружающей среды и сохранение нриродно-рссурсного потенциала с учетом интересов будущих поколений. Важное место в реализации этой концепции занимают научно-технические вопросы, связанные с методами и средствами, позволяющими осуществлять мониторинг земной поверхности и оценивать состояние природных и геотехнических систем.

Существенным недостатком многих средств наблюдения является зависимость получения требуемой информации от погодных условий, времени года и суток. Возможность получения информации в любое время года и суток в сложных метеоусловиях могут обеспечить только радиотехнические средства.

Лесные экосистемы и, в частности, леса обширной территории России играют огромную роль в глобальных процессах, происходящих на планете, а также в экономике страны. Оперативная оценка текущих запасов древесины и их динамики, связанной с естественным ростом леса, хозяйственной деятельностью, воздействием пожаров и вредителей, является весьма актуальной.

Изучение возможностей дистанционных методов и построение соответствующих моделей с использованием данных аэрокосмического зондирования Земли проводилось в рамках нескольких международных проектов, таких как BOREAS, LBA, FIFE и др.

За последние более чем 30 лет решены фундаментальные вопросы теории переноса излучения в атмосфере, созданы высокочувствительные СВЧ радиометры. Значительный вклад в разработку дистанционных методов СВЧ радиометрии внесли H.A. Арманд, К.С. Шифрин, А.Е. Башаринов, А.Г. Горелик, А.П. Наумов, Б.Г. Кутуза, В.Д. Стеианенко, Ю.А. Кравцов, Г.Г. Щукин, В.В. Фалин, Ed.R. Westwatcr. Разработкой средств моделирования радиотехнических методов дистанционного зондирования природных сред занимались В.К. Волосюк, A.A. Потапов, O.P. Никитин, А.Г. Гранков, В.Н. Гаврилов и многие другие Выполненные исследования показывают принципиальную СВЧ радиометрического метода мониторинга пожароопасных ситуаций.

Вместе с тем существующая в стране система борьбы с огнем обеспечивает соответствующий современным требованиям уровень противопожарной защиты лесов лишь на ограниченных территориях европейской части России, Сибири и Дальнего Востока. Для организации и поддержания системы по обнаружению и тушению лесных пожаров на всей территории лесного фонда России имеющихся ресурсов недостаточно. В результате, оперативность обнаружения возникающих пожаров и принятия мер по их ликвидации, особенно на неохраняемых территориях, постоянно снижается. Это противоречие ставит важнейшую научную и практическую задачу, разработки научно-методического аппарата построения и эксплуатации беспилотных комплексов радиомониторинга лесных и торфяных пожаров на основе геоинформационных технологий. Наиболее предпочтительным решением является дополнение существующей аэрокосмической системы региональными системами мониторинга, включающей воздушные патрули, наблюдательные пункты, использующие средства беспилотной малой авиации, оснащенные радиометрическим и скаттерометрическим оборудованием помимо систем ИК и оптического диапазона. Использование указанного оборудо-

вания повышает возможности систем природного радиомониторшгга, но требует проведения дополнительных исследований связанных с моделированием радиотехнических методов дистанционного зондирования природных сред, интерпретацией результатов измерений, разработкой алгоритмов принятия решений, методик применения беспилотныых комплексов для решения конкретных народно-хозяйственных задач.

Актуальность работы определяется необходимостью разработки новых организационно-технических решений, позволяющих обеспечить проведение дистанционного радиотехнического контроля за пожароопасными ситуациями лесов и торфяников с использованием средств малой авиации и принятие на этой основе управляющих решений по поддержанию заданного стандартом уровня пожарной безопасности.

Цель диссертационной работы - разработка структурной организации региональной радиотехнической системы мониторинга и регистрации лесных и торфяных пожаров.

Для достижения указанной цели в диссертации сформулированы и решены следующие научные задачи:

• Математическое и натурное моделирование радиотехнических методов зондирования земной поверхности.

• Разработка структуры радиотехнических измерений комплекса па базе беспилотного летательного аппарата (БПЛА).

• Разработка методики обнаружения и картографирования очагов самовозгорания торфяников и лесных пожаров.

Методы исследования. Решение поставленных задач проводилось на основе методов системного анализа, статистической радиотехники, моделирования и экспериментальных исследований с использованием новых информационных технологий получения знаний об объектах контроля.

Научная новизна результатов заключается в том, что:

1. С помощью математического моделирования радиотехнических методов дистанционного зондирования доказана возможность определения координат диэлектрической неоднородности, находящейся под слоем среды с комплексной диэлектрической проницаемостью.

2. На основе математического моделирования и экспериментальных исследований определены требования к радиотехнической системе мониторинга лесных и торфяных пожаров на базе БПЛА, характеристики обнаружения и их зависимость от параметров движения и аппаратуры.

3. Разработаны методика и рекомендации по использованию и построению радиотехнической системы мониторинга очагов возгорания торфяников и лесных пожаров с применением геоинформационных технологий на базе БПЛА.

Научная значимость результатов состоит в разработке научно-методического аппарата, позволяющего обосновать принимаемые решения по обнаружению скрытых очагов возгорания торфяников и картографированию лесных и торфяных пожаров с использованием беспилотного комплекса радиомониторипга с применением геоинформационных технологий.

Практическая значимость научных результатов заключается в разработке структурной организации построения беспилотного комплекса и рекомендаций по его применению для дистанционного радиомониторинга пожаров и пожароопасных ситуаций, обеспечивающего соответствующий современным требованиям уровень противопожарной защиты лесов на местном и региональном уровнях.

Результаты , выносимые на защиту:

1. Библиотека математических и натурных экспериментов по исследованию фрагментов природных сред с имеющимися в них термонеоднородностями.

2. Методика обнаружения и картографирования очагов самовозгорания торфа и лесных пожаров.

3. Рекомендации но построению беспилотных комплексов радиомониторинга лесных и торфяных пожаров с применением геоинформапионных технологий.

Реализация и внедрение результатов. Результаты исследований использовались в виде математических моделей и алгоритмических средств при разработке ОКР по фонду «У.М.Н.И.К.» ООО «Плазменные технологии» региональной организации МЧС Владимирской области, внедрены в учебный процесс кафедры РТ и PC ВлГУ для проведения занятий студентов по специальностям радиотехнического направления.

Апробация диссертационной работы. Основные результаты диссертационных исследований докладывались и обсуждались на VIII международной научно-технической конференции «Перспективные технологии и средствах передачи информации» , Владимир 2009, III научно-технической конференции аспирантов и молодых ученых «Вооружение. Технология. Безопасность. Управление.» Ковров: KITA, 2008. IV Межотраслевой конференции аспирантов и молодых ученых с международным участием «Вооружение. Технология. Безопасность. Управление.» Ковров: KITA, 2009.

Публикации но работе. По теме диссертации опубликовано 9 научных работ, включая две статьи в изданиях, входящих в перечень ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, списка литературы, насчитывающего 100 наименований. Работа изложена на 234 страницах и содержит 103 рисунка и 7 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы противоречие, цель, научная задача, а также основные научные ре-

зультаты, выносимые на защиту. Показаны научная новизна, практическая значимость и достоверность научных исследований.

В первой главе проведен обзор современных комплексов и систем аэр о космического мониторинга Земли и тематических задач, решаемых ими. Наиболее обширными областями применения информации аэрокосмического мониторинга являются сельское и лесное хозяйство, крупные мегаполисы, климатология, геология, службы наблюдения прибрежных зон океанов, морей, озер, мониторинга чрезвычайных ситуаций, служб экологии и т.д. Аппаратура систем космического мониторинга весьма разнообразна и определяется кругом решаемых задач.

Из анализа содержания главы следует, что, что космическое и авиационное дистанционное зондирование в СВЧ диапазоне обеспечивает уникальную информацию для геофизических исследований Земли и решения широкого круга задач. Показано, что одной из важнейших задач, решаемых системами мониторинга земной поверхности является задача исследования лесных массивов и в частности борьбы и предупреждения пожаров. Существующая в стране система борьбы с огнем обеспечивает соответствующий современным требованиям уровень противопожарной защиты лесов лишь на ограниченных территориях европейской части России, Сибири и Дальнего Вос тока. Для организации и поддержания системы по обнаружению и тушению лесных г/ожаров на всей территории лесного фонда России имеющихся ресурсов недостаточно. В результате, оперативность обнаружения возникающих пожаров и принятия мер по их ликвидации, особенно на неохраняемых территориях, постоянно снижается. В этих условиях наиболее предпочтительным решением является дополнение существующей аэрокосмической системы региональными системами мониторинга, включающей воздушные патрули, наблюдательные пункты, использующие средства беспилотной малой авиации, оснащенные радиометрическим и скаттерометрическнм обору-

дованием помимо систем ИК и оптического диапазона. Использование указанного оборудования повышает возможности систем природного радиомониторинга, но требует проведения дополнительных исследований связанных с моделированием природных сред, интерпретацией результатов измерений, разработкой алгоритмов принятия решений, методик применения беспилотных комплексов для решения конкретных народно-хозяйственных задач.

Во второй главе была поставлена задача получения адекватной математической модели природных сред для задач дистанционного зондирования и ее реализация в виде подпрограммы.

Математическая модель была получена на основании теории дифракции. Данный подход является классическим для построения таких моделей, он проверен и апробирован. Его адекватность доказана в ходе проведения многочисленных экспериментов по дистанционному зондированию.

Разработана библиотека выражений для расчета коэффициента излучения слоистых земных покровов с плоскими границами раздела для случаев двухслойной, трехслойной моделей, для моделей сред с различными законами изменения диэлектрической проницаемости. Рассмотрен вариант объемного рассеяния на подповерхностных неоднородностях, моделирующий вариант зондирования очагов самовозгорания торфа. Предложены электродинамические модели сред с шероховатой поверхностью.

Разработан алгоритм моделирования и программный продукт, реализованный в виде toolbox для среды разработки Mallab. Особенностью данной модели является её расширяемость, достигнутая благодаря созданию открытых библиотек, общедоступных из среды разработки при интеграции разработанного пакета моделирования. Модель была создана на основе объектно-ориентированного подхода, ко торый так же позволяет обращаться к библиотекам природных сред как функциональным блокам для постройки более сложных их комбинаций. Проведено моделирование различных вариантов

расчета параметров сигналов. На рис. I приведены результаты моделирования отражения от бетонной площадки. Цифрой 1 в,г обозначена зависимость яркостной температуры от угла визирования полученная в результате эксперимента для вертикальной и горизонтальной поляризации, 2в. г результаты моделирования. Как следует из рисунка, при углах близких наблюдению в надир имеет место хорошее совпадение. При возрастании угла погрешность увеличивается из-за того , что не учитываются затенения, возникающие при этом. Это позволяет судить об адекватности модели в рамках соблюдения условий её применимости.

Адекватность модели доказана при сравнении результатов моделирования как с экспериментальными данными, так и лри сопоставлении данных, полученных в результате моделирования одних и тех же сред при помощи различных библиотек модели. Возможность этого обеспечивается в силу перекрытия условий

применимости данных библиотек.

Рис 1.

I [роведено моделирование определения яркостной температуры среды, содержащей диэлектрические неоднородности, отражающее реальную ситуацию обнаружения скрытого очага возгорания торфа. Результаты приведены на рис. 2. Частота излучения 7.4 ГГц, диэлектрическая проводимость окружающей неоднородность среды 2.56+1.891, неоднородность с диэлектрической проницаемостью 6.34, размеры 5x7 точек на плоскости и 0,1 м высотой. На глубине 0.5 метра.

2501 200,

1в

150 ■

100 :

2г

0 20 40 60 80 0

60 45

Вертикальная коорОината 40

35

30

25 20 15 10 6

Рис 2. Радиографическое изображение (термограмма) неоднородности

Третья глава посвящена разработке планов, установок и методик проведения паземно-дистанционных измерений для определения взаимосвязи между результатами скаттерометрии и радиометрии и состоянием и характеристиками подстилающей поверхности. Экспериментальные исследования проводились в том числе в лабораторных условиях, поэтому особое внимание уделялось макетированию фрагментов природных сред.

Составленная программа экспериментальных исследований включала различные варианты природных сред. В качестве основного объекта исследований рассматривался песчаный грунт для которого было достаточно легко реализовать однородность и для которого достаточно просто реализуется процедур а изменения влажности и нанесения поверхностного рельефа.

Научный план включал также задачу исследования радиотеплового излучения торфяной подушки с расположенным под ней тепловым источником.

Предварительные результаты позволяют отметить следующее: представленные результаты следует рассматривать как развитие научного на-

я260

-240 -220 -200 -180

10 15 20 25 30 35 40 45 50 I Ърюошпапьная координата

правления дистанционного зондирования земной поверхности радиофизическими методами.

Для упрощенных моделей слоисто-неоднородных сред была решена радиофизическая задача с целью определения радиотеплового излучения в зависимости от электродинамических и геометрических параметров сред.

Разработаны и реализованы экспериментальные установки для активного и пассивного наземно-дистанциоиного исследования фрагментов земной поверхности.

Широкий спектр проведенных исследований позволил установить влияние влажности, рельефа на измеряемые радиофизические параметры, а именно интенсивность рассеянного электромагнитного гтоля (коэффициенты обобщенной комплексной матрицы рассеяния) и интенсивность радиотспло-вого излучения.

Четвертая глава посвящена разработке системы радиомониторинга торфяных и лесных пожаров па базе беспилотных летательных аппаратов и разработке методики ее использования на основе платформы геоинформационных систем.

На рис. 3 показана укрупненная структурная схема радиотехнической системы дистанционного мониторинга.

и

Рис. 3

Пилотирование J1A производится путем сравнения опорных координат требуемого маршрута движения с координатами определяемыми навигационным приемником GPS. В качестве возможных вариантов задания опорных координат рассматриваются варианты передачи их с наземной управляющей ЭВМ по радиоканалу или считывания с флеш-карты бортового ЗУ.

Автоматизированные комплексы радио.чониторипга должны решать следующие задачи:

• подготовка заданий для проведения радиомониторинга;

• управление автоматизированными средствами радиомониторинга:

• получение, анализ и обобщение данных радиомониторинга;

• ведение базы данных результатов радиомониторинга;

• автоматизированное сопоставление и статистическая обработка результатов измерений и расчетов параметров пожарной безопасности, приня тие решений и определение поправочных коэффициентов для коррекции методик расчетов.

Такие комплексы должны включать в себя геоинформационную систему (ГИС), содержащую растровую административную и векторную цифровую карту местности своих и прилегающих регионов для отображения очагов пожаров и пожароопасных территорий, пеленгов на источники излучений и т. п. В качестве ГИС предложено выбрать «Карта-2005» позволяющей наиболее эффективно организовать информационную среду системы радиомониторинга для решения задач обнаружения лесных и торфяных пожаров, обеспечивающую минимальный уровень трудозатрат при написании специального программного обеспечения и интегрирования ранее разработанных алгоритмов .

При разработке методики обнаружения очагов самовозгорания торфа и картографирования пожаров на основе анализа экспериментальных данных и результатов моделирования было показано, что

Излучательная способность очага лесного пожара максимальна в области частот 0, 8— 1. 5 см, что определяет рабочий диапазон частот при обнаружении областей горения. При наличии мощного дымового шлейфа и сильной задымленности местности СВЧ - радиометрические методы позволяют обнаружить области горения и определять границы пожара, что представляет особый интерес, так как в этом случае данные оптического диапазона (аэрофотосъемка) и ИК-диапазона не дают надежных результатов по картографированию пожара. Излучательная способность очагов низовых пожаров при экранировке излучения пологом леса изменяется в пределах от 0,1 до 0,5, что дает возможность уверенного обнаружения и картографирования низового пожара.

Полученные результаты позволяют определить методику обнаружения и карто1рафирования пожаров и очагов саморазогрсвания торфа, При челночном пролете беспилотного ЛА над контролируемой территорией на высо-тс50-400 метров необходимо регистрировать показания радиометра и координаты измерения, а затем сравнивать измеренную радиояркостпую температуру порогом обнаружения. В случае превышения порога выносится решение о наличии очага возгорания. Координаты точек, в которых произошло обнаружение заносятся в ГИС с последующим выводом на карту исследуемой местности. Значение порога обнаружения определяется по конкретному заданию на полет. При картографировании лесных пожаров радиометром с длиной волны 8мм. эта величина находится в диапазоне от 310 до 380 градусов К. Для возгорания торфяников задачи порог лежит в пределах 280300 К.

Одновременно с измерением в случае превышения порога должно проводиться фотографирование исследуемой зоны видеокамерой, входящей в состав аппаратуры. Задание порога обнаружения производится с наземного компьютера, управляющего ЛА и может оперативно изменяться. Фотографии выявленных участков документируются в бортовом ЗУ и могут быть переданы на управляющую ЭВМ по радиоканалу. Использование комплек-сирования информации радиометрии и видеосъемки позволит устранить лишние расходы при ложных обнаружениях и позволит оперативно управлять порогом обнаружения. Использование ГИС технологии позволяет повысить в 2-3 раза оперативность и обоснованность принимаемых решений.

Предложено использование процедуры дифференциальных измерений техническими средствами, позволяющими осуществлять схемную компенсацию помеховой компоненты информационного сигнала путем формирования компенсирующей компоненты в эталонном

сигнале может значительно повысить точность решения задачи мониторинга вычисление поправок и корректировку результатов измерений.

Определены выражения вероятности ложного и правильного обнаружения

Г = 0.5

1-Ф

0 = 0,5

[-Ф

дг лг

где Гехр(-г - интеграл вероятности, Тф, Т„, яркостные темпера-

туры фона и очага пожара соответственно, С-порог обнаружения.

На рис. 4 приведены зависимости вероятности ложного обнаружения от величины порога С для различных значений среднеквадратической погрешности радиометра АТ=2 К (сплошная кривая) и 3 К (пунктирная ) для I ф-250К.

1

Р(С) И (С)

-5 1-10

-10 1-10

1-10

14

5 10 15

С

Рис. 4

На рис. 5 показано семейство зависимостей вероятности правильного обнаружения от параметра обнаружения у=Т„/ДТ, для различных значений

вероятности ложного обнаружения Р=0.01; 0.001; 0,0001; 0,00001, и ДТ=3 К.

Рис. 5

Исследована связь характеристик обнаружения с параметрами измерительной аппаратуры, высотой и скоростью полета летательного аппарата. Показано, что основным фактором снижающим чувствительность метода является рассеяние энергии излучения объекта исследования по всей площади анализа в условиях когда сечение диаграммы направленности антенны радиометра земной поверхностью превышает размеры очага возгорания. Полагая форму сечения диаграммы окружностью с диаметром

а, -ilxtg(a),

где Ь - высота полета, а - ширина диаграммы направленности, можно рассчитать изменение параметра обнаружения, вызванное этим фактором

Т„ ( <1 '

ЛГ Ь/

где (I диаметр очага возгорания.

На рис. 6 показаны зависимости параметра обнаружения от ширины диаграммы направленности антенны в градусах при фиксированной высоте полета 11=100 м„ для различных размеров объекта обнаружения <3=5 м - точки. Зм-сплошная линия, 1м-иунктир, для Д'Г=1 К, Т„=50 К.

14 12

уНа) ю узеос > 8 У3(а) 6

---- 4

2 О

Задаваясь необходимым для получения требуемой достоверности обнаружения значением параметра у, можно определить требования к радиометру, его антенне, высоте полета. Анализ полученных результатов позволяет сделать вывод о повышении требований к чувствительности радиометра и направленным свойствам его антенны с повышением высоты полета при фиксированной разрешающей способности обнаружителя, под которой понимается минимальный размер с! достоверно обнаруживаемого объекта.

Вторым фактором снижающим чувствительность метода является офа-ниченнос время воздействия сигнала на измерительную систему, связанное со скоростью движения ЛА и высокими требованиями к направленным свойствам антенны, связанными с требованиями по получению хорошей разрешающей способности.. Исли предположить, что объект имеет размер с! не превышающий размер сечения диаграммы направленности антенны радио-

о.

Рис. 6

метра земной поверхностью, то время его воздействия на измеритель составит

Лхща) V

где Ь и V - высота и скорость полета соответственно, а- ширина диаграммы направленности.

Если с! велико, то

Ы-Л.

V

Инерционность радиометра х определяет экспоненциальный характер нарастания отклика . что приведет к изменению параметра обнаружения.

1 -схр(--)

х

Если А1 будет превышать Зх , то уменьшением параметра обнаружения, вызванным этим фактором можно пренебречь. Отсюда следует, что значительная скорость движения летательного аппарата и инерционность радиометра ограничивают возможность достоверного обнаружения очагов возгорания малых размеров. На рис. 7 приведены зависимости параметра у от скорости движения летательного аппарата для т=1с, Т„=50 К, ДТ=1 К. Ь=100 м, а=0, ¡", при с!=20 м-точки, 5 м - сплошная линия.

50

уад

УЗ{У)

37.5

25

12.5

33.33 40

Рис. 7

Анализ полученных результатов позволяет сделать выводы о снижении требований к быстродействию радиометра по мере увеличения высоты полета и и снижения требований к направленным свойствам антенны.

Совместный учет влияния обоих факторов, снижающих достоверность обнаружения показывает, что при использовании восьмимиллиметрового радиометра с чувствительностью 1 К, сг=(1-3)°. высотах полета 100-200 м, скорости 15-20 м/с возможно достоверное обнаружение очагов пожаров и областей возгорания торфа с линейными размерами 10-20 м. Обнаружение меньших кеоднородностсй затруднительно. Частота смены информации в этом случае может определяться требованием того, чтобы сечения диаграммы направленности земной поверхностью в соседних точках измерения перекрывались для исключения пропуска отдельных точек и рассчитана из соотношения

/ - >г

В заключении сформулированы основные результаты работы.

1. Показано, что для организации и поддержания системы по обнаружению и тушению лесных пожаров на всей территории лесного фонда России имеющихся ресурсов недостаточно и в этих условиях наиболее предпочтительным решением является дополнение существующей аэрокосмической системы региональными радиотехническими системами мониторинга, включающей воздушные патрули, наблюдательные пункты, использующие средства беспилотной малой авиации, оснащенные радиометрическим и скатте-рометрическим оборудованием помимо систем ИК и оптического диапазона.

2. Проведены исследования радиотехнических методов дистанционного зондирования основных электродинамических моделей поверхностей с точки зрения их применимости для оценок электрофизических параметров и

статистических характеристик скрытых возгораний торфяников и лесных пожаров.

3. Доказана адекватность модели при сравнении результатов моделирования как с экспериментальными данными, так и при сопоставлении данных, полученных в результате моделирования одних и тех же сред при помощи различных библиотек модели.

4. Разработана структура радиотехнической системы мониторинга возгораний торфяников и лесных пожаров на базе БПЛА.

5. Произведен выбор ГИС позволяющий наиболее эффективно организовать информационную среду системы радиомониторинга для решения задач обнаружения лесных и торфяных пожаров, обеспечивающую минимальный уровень трудозатрат при написании специального программного обеспечения и интегрирования ранее разработанных алгоритмов .

6. Разработана методика обнаружения и регистрации очагов самовозгорания торфа и лесных пожаров. Определены зависимости характеристик обнаружения от высоты и скорости полета, размеров неоднородности, параметров радиометра, типа объекта.

7. Предложен вариант структурной организации схемы радиотехнической системы мониторинга со стабилизацией уровня ложных обнаружений к изменяющимся условиям наблюдений.

8. Предложено использование комплексирования информации радиометрического мониторинга и результатов измерений в оптическом (инфракрасном ) диапазоне, позволяющее значительно снизить затраты на отработку ложных обнаружений очагов возгорания

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ НО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Мармалюк А.А. СВЧ - мониторинг лесных массивов. Теоре тические и практические аспекты разработки образов и систем вооружений. //Научно-

технический сборник к 100-летию со дня рождения Д.Ф. Устинова. / Ковров: КГТА, 2008. С. 120- 125.

2. Мармалюк A.A., Никитин O.P., Поздняков А.Д., Поздняков В.А. Оценка нелинейных искажений сигналов. //Методы и устройства передачи и обработки информации: Межвуз. сб. науч. тр. - вып. 8 /Под ред. В.В. Ромашова. М./ «Радиотехника», 2007. С. 16 - 22.

3. Никитин O.P., Мармалюк A.A., Поздняков А.Д.. Поздняков В.А. Компьютерное моделирование возможностей определения среднеквадратичного значения сигнала с использованием преобразований Фурье. //Проектирование и технология электронных средств №4/ 2006. С.43 - 48.

4. Никитин O.P., Архипов Е.А., Мармалюк A.A. Система распознавания пожароопасных участков торфяников. // Методы и устройства передачи и обработки информации: Межвуз. сб.науч.тр. - вып. 9 / Под ред. В.В.Ромашова, В.В. Булкина. - М.: «Радиотехника», 2007. С. 8 - 11.

5. Никитин O.P., Pay В.Г., Мармалюк A.A. Особенности собственного СВЧ излучения торфяных образований. //Методы и устройства передачи и обработки информации: Межвуз.сб.науч.тр. - вып. 10 / Под ред. В.В.Ромашова, В.В. Булкина. -М.: «Радиотехника», 2008. С. 93 - 99.

6. Никитин O.P., Pay В.Г.. Мармалюк A.A. СВЧ мониторинг лесных пожаров. //Методы и устройства передачи и обработки информации: Межвуз.сб.науч.тр. - вып. 10/ Под ред. В.В.Ромашова, В.В. Булкина. - М.: «Радиотехника»,. 2008. С. 99 - 105.

7. Мармалюк A.A., Никитин O.P. Моделирование природных слоистых сред для создания систем экологического мониторинга. Вооружение. Технология. Безопасность. Управление. //Материалы III научно-технической конференции аспирантов и молодых ученых. Ковров: /КГТА, 2008. С. 146 - 149.

8. Никитин O.P., Архипов Е.А., Мармалюк A.A. Моделирование пожароопасных состояний лесов и торфяников. //Известия института инженерной физики №3,/ 2008. С. 17 - 20.

9. Архипов Е.А., Мармалюк A.A. Характеристики радиометрических систем обнаружения пожаров. Перспективные технологии в средствах передачи информации: //Материалы VIII международной научно-технической конференции/ Владим. Гос. У-нт- Владимир 2009. С 178 - 179

Подписано в печать 'V . ОЕ. г.оо5 Формат 60x84/16. Усл. Печ. Л. 1,16. Тираж 100 экз.

Заказ № Ч^и_

Издательство РА САМОЛЕТ 600020, Владимир, ул. Б. Нижегородская, 34-6

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. Назначение,ктура и возможности современных систем 1 мониторинга. 6 \

1.1. Тематические задачи мониторинга Земли. 9 \

1.2. Системы мониторинга природной среды.

1.3. Авиационные системы дистанционного зондирования Земли. 28 '

1.4. Российская система дистанционного мониторинга лесных пожаров.

1.5. Общая методика проектирования систем мониторинга Земли. 52 ;

ГЛАВА2.Электродинамическая модель поверхностного слоя, полей 1 рассеяния и радиотеплового излучения в задачах дистанционного \ зондирования. 59 \

2.1.Электродинамическая модель полей рассеяния и радиотеплового j излучения в задачах дистанционного зондирования. 59 !

2.2. Электрофизические и диэлектрические характеристики подповерхностных сред. 73 I

2.2.1. Электродинамические параметры модели сред с плоской 1 поверхностью. 73 |

2.2.2. Электродинамические параметры модели слоистых земных покровов с плоскими границами.

2.2.3. Электродинамические параметры модели сред с полиномиальными и экспоненциальными законами изменения диэлектрической проницаемости.

2.2.4. Электродинамические параметры модели сред со случайно- j, неоднородным изменением показателя преломления подповерхностной \ среды . 77 |

2.2.5. Электродинамические параметры модели сред с | мелкомасштабными поверхностями. 79 '

2.2.6. Электродинамические параметры модели сред с шероховатыми границами. 8Х

2.3. Структура модели.

2.4. Моделирование природных сред.

2.5. Применение библиотек модели природных сред для задач дистанционного зондирования.

2.5.1. Моделирование среды с экспоненциальной зависимостью диэлектрической проницаемости подстилающей поверхности от глубины погружения. Х

ГЛАВА 3. Экспериментальные исследования моделей природных сред.

3.1. Планирование эксперимента.

3.2. Разработка экспериментальных установок для проведения исследований.

3.2.1.Активный метод.

3.2.2. Пассивный метод.

3.3. Разработка методик экспериментальных исследований.

З.ЗЛ.Активный метод.

3.3.2.Пассивный метод.

3.4. Результаты экспериментальных исследований.

3.4.1 .Исследование влажности и неровное ги грунта 123 скаттерометром.

3.4.2.Исследование очагов возгораний радиометром.

3.4.3.Исследование многослойных сред скаттерометром и радиометром.

ГЛАВА 4. Разработка системы радиомониторинга торфяных и лесных пожаров и методики ее использования.

4.1 Обзор типов беспилотных летательных аппаратов.

4.2. Управление полетом БПЛА.

4.2.1. Бортовой комплекс БПЛА.

4.3.Летательный аппарат (ЛА) и его оборудование.

4.4. Обоснование выбора типа ГИС.

4.5. Разработка методики обнаружения очагов самовозгорания торфа и лесных пожаров.

4.5.1. Собственное излучение лесных пожаров.

4.5.2. Собственное СВЧ-излучение торфяных образований.

4.6. Методика обнаружения лесных пожаров и очагов самовозгорания торфа.

4.6.1. Точность радиометрических измерений в условиях внешних помехообразующих воздействий.

4.6.2 . Экспериментальное определение чувствительности радиометра и анализ вероятностных характеристик обнаружения.

4.6.3 Определение характеристик обнаружения.

Актуальность темы диссертации. В 1992 г. Россия вместе со 178 государствами подписала программные документы, определяющие согласованную политику мирового сообщества по обеспечению устойчивого развития и сохранения биосферы Земли. Концепция перехода Российской Федерации к устойчивому развитию, обеспечивающему сбалансированное решение социально-экономических задач, благоприятное состояние окружающей среды и сохранение природно-ресурсного потенциала с учетом интересов будущих поколений. Важное место в реализации этой концепции занимаю i научно-технические вопросы, связанные с методами и средствами, позволяющими осуществлять мониторинг земной поверхности и оценивать состояние природных и геотехнических систем.

Существенным недостатком многих средств наблюдения является зависимость получения требуемой информации oi погодных условий, времени года и суток. Возможность получения информации в любое время года и суток в сложных метеоусловиях могут обеспечить только радиотехнические средства.

Лесные экосистемы и, в частности, леса обширной территории России играют огромную роль в глобальных процессах, происходящих па планете, а также в экономике страны. Оперативная оценка текущих запасов древесины и их динамики, связанной с естественным ростом леса, хозяйственной деятельностью, воздействием пожаров и вредителей, является весьма актуальной.

Изучение возможностей дистанционных методов и построение соответствующих моделей с использованием данных аэрокосмического зондирования Земли проводилось в рамках нескольких международных проектов, таких как BOREAS, LBA, FIFE и др.

За последние более чем 30 лет решены фундаментальные вопросы теории переноса излучения в атмосфере, созданы высокочувствительные

СВЧ радиометры. Значительный вклад в разработку методов СВЧ радиометрии внесли Н.А. Арманд, К.С. Шифрин, А.II. Башаринов, А.Г. Горелик, А.П. Наумов, Б.Г. Кутуза, В.Д. Степаненко, А.А. Кравцов, Г.Г. Щукин, В.В. Фалин, Ed.R. Westwater. Разработкой средств моделирования радиотехнических методов дистанционного зондирования природных сред занимались В.К. Волосюк, А.А. Потапов, О.Р. Никитин, А.Г. Гранков, В.Н. Гаврилов и многие другие. Выполненные исследования показывают принципиальную СВЧ радиометрического метода мониторинга пожароопасных ситуаций.

Вместе с тем существующая в стране система борьбы с огнем обеспечивает соответствующий современным требованиям уровень противопожарной защиты лесов лишь на ограниченных территориях европейской части России, Сибири и Дальнего Востока. Для организации и поддержания системы по обнаружению и тушению лесных пожаров на всей территории лесного фонда России имеющихся ресурсов недостаточно. В результате, оперативность обнаружения возникающих пожаров и принятия мер по их ликвидации, особенно на неохраняемых территориях, постоянно снижается. Это противоречие ставит важнейшую научную и практическую задачу, разработки научно-методического аппарата построения и эксплуатации беспилотных комплексов радиомониторинга лесных и торфяных пожаров на основе геоинформационных технологий. Наиболее предпочтительным решением является дополнение существующей аэрокосмической системы региональными системами мониторинга, включающей воздушные патрули, наблюдательные пункты, использующие средства беспилотной малой авиации, оснащенные радиометрическим и скаттерометрическим оборудованием помимо систем ИК и оптического диапазона. Использование указанного оборудования повышает возможности систем природного радиомониторинга, но требует проведения дополнительных исследований связанных с моделированием радиотехнических методов дистанционного зондирования природных сред, интерпретацией результатов измерений, разработкой алгоритмов принятия решений, методик применения беспилотных комплексов для решения конкретных народно-хозяйственных задач.

Актуальность работы определяется необходимостью разработки новых организационно-технических решений, позволяющих обеспечить проведение дистанционного радиотехнического контроля за пожароопасными ситуациями лесов и торфяников с использованием средств малой авиации и принятие на этой основе управляющих решений по поддержанию заданного стандартом уровня пожарной безопасности .

Цель диссертационной работы — разработка структурной организации региональной радиотехнической системы мониторинга и регистрации лесных и торфяных пожаров.

Для достижения указанной цели в диссертации сформулированы и решены следующие научные задачи:

• Математическое и натурное моделирование радиотехнических методов зондирования земной поверхности.

• Разработка структуры радиотехнических измерений комплекса на базе беспилотного летательного аппарата (БПЛА).

• Разработка методики обнаружения и картографирования очагов самовозгорания торфяников и лесных пожаров.

Методы исследования. Решение поставленных задач проводилось на основе методов системного анализа, статистической радиотехники, моделирования и экспериментальных исследований с использованием новых информационных технологий получения знаний об объектах контроля.

Научная новизна результатов заключается в том, что: 1. С помощью математического моделирования радиотехнических методов дистанционного зондирования доказана возможность определения координат диэлектрической неоднородности, находящейся под слоем среды с комплексной диэлектрической проницаемостью.

2. На основе математического моделирования и экспериментальных исследований определены требования к радиотехнической системе мониторинга лесных и торфяных пожаров на базе БПЛА, характеристики обнаружения и их зависимость от параметров движения и аппаратуры.

3. Разработаны методика и рекомендации по использованию и построению радиотехнической системы мониторинга очагов возгорания торфяников и лесных пожаров с применением геоинформационных технологий на базе БПЛА.

Научная значимость результатов состоит в разработке научно-методического аппарата, позволяющего обосновать принимаемые решения по обнаружению скрытых очагов возгорания торфяников и картографированию лесных и торфяных пожаров с использованием беспилотного комплекса радиомониторинга с применением геоинформационных технологий.

Практическая значимость научных результатов заключается в разработке структурной организации построения беспилотного комплекса и рекомендаций по его применению для дистанционного радиомониторинга пожаров и пожароопасных ситуаций, обеспечивающего соответствующий современным требованиям уровень противопожарной защиты лесов на местном и региональном уровнях.

Результаты , выносимые на защиту:

1. Библиотека математических и натурных экспериментов по исследованию фрагментов природных сред с имеющимися в них термонеоднородностями.

2. Методика обнаружения и картографирования очагов самовозгорания торфа и лесных пожаров.

3. Рекомендации по построению беспилотных комплексов радиомониторинга лесных и торфяных пожаров с применением геоинформационных технологий.

Реализация и внедрение результатов. Результаты исследований использовались в виде математических моделей и алгоритмических средств при разработке ОКР по фонду «У.М.Н.И.К.» ООО «Плазменные технологии» региональной организации МЧС Владимирской области, внедрены в учебный процесс кафедры РТ и PC ВлГУ для проведения занятий студентов по специальностям радиотехнического направления.

Апробация диссертационной работы. Основные результаты диссертационных исследований докладывались и обсуждались на VIII международной научно-технической конференции «Перспективные технологии в средствах передачи информации» , Владимир 2009, III научно-технической конференции аспирантов и молодых ученых «Вооружение. Технология. Безопасность. Управление.» Ковров: КГТА, 2008, IV Межотраслевой конференции аспирантов и молодых ученых с международным участием «Вооружение. Технология. Безопасность. Управление.» Ковров: КГТА, 2009.

Публикации по работе. По теме диссертации опубликовано 9 научных работ, включая две статьи в изданиях, входящих в перечень ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, списка литературы, насчитывающего 100 наименований. Работа изложена на 234 страницах и содержит 103 рисунка и 7 таблиц.

Выводы.

1. Проведен обзор типов непилотируемых летательных аппаратов для решения задачи мониторинга лесных пожаров. Разработана структура экспериментального измерительного комплекса непилотируемого J1A. Произведен выбор радиометра, навигационного приемника, радиомодема, видеокамеры, антенных систем, разработан управляющий микроконтроллер и его программное обеспечение.

2. Произведен выбор ГИС «Карта-2005» позволяющей наиболее эффективно организовать информационную среду системы радиомониторинга для решения задач обнаружения лесных и торфяных пожаров, обеспечивающую минимальный уровень трудозатрат при написании специального программного обеспечения и интегрирования ранее разработанных алгоритмов . Разработана методика геопривязки результатов измерений.

3.Доказана возможность применения СВЧ радиометрии для выделения контуров лесных пожаров и оценки интенсивности их горения путем челночных полетов над пожарами . Проведены оценки интенсивности излучения пламени лесного пожара в СВЧ-диапазоне. Рассмотрено влияние дымового шлейфа и крон деревьев на спектр СВЧ - излучения и возможность обнаружения очагов лесных пожаров. Результаты расчетов сопоставлены с самолетными измерениями СВЧ - излучения в диапазоне волн 0, 8 и 3, 4 см. Определено оптимальное значение рабочей частоты радиометра.

3. Показано, что спектр собственного СВЧ -излучения торфа существенно зависит от распределения по глубине темпера туры и влажности торфа. Процесс саморазогревания во многих случаях сопровождается повышением влажности торфа перед зоной очага саморазогревания, что связано с конденсацией паров воды, диффундировавших из зоны максимального разогрева (очаг «выталкивает» влагу). Это обстоятельство, с одной стороны, приводит к выравниванию влажности прослоек торфа в приповерхностном слое (интенсификация процесса влагопереноса), а с другой стороны обусловливает понижение излучательной способности в длинноволновом части спектра для тех участков штабелей торфа, где наблюдаются глубинные изменения температуры.

4. Разработана методика обнаружения и картографирования очагов самовозгорания торфа и лесных пожаров. Определены зависимости характеристик обнаружения от высоты и скорости полета, размеров неоднородности, параметров радиометра, типа объекта.

5.Предложен вариант организации схемы радиомониторинга с стабилизацией уровня ложных обнаружений к изменяющимся условиям наблюдений.

6. Предложено использование комплексирования информации радиометрического мониторинга и результатов измерений в оптическом (инфракрасном ) диапазоне, позволяющее значительно снизить затраты на отработку ложных обнаружений очагов возгорания.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ К основным результатам работы можно отнести:

1. Для организации и поддержания системы по обнаружению и тушению лесных пожаров на всей территории лесного фонда России имеющихся ресурсов недостаточно и в этих условиях наиболее предпочтительным решением является дополнение существующей аэрокосмической системы региональными системами мониторинга, включающей воздушные патрули, наблюдательные пункты, использующие средства беспилотной малой авиации, оснащенные радиометрическим и скаттерометрическим оборудованием помимо систем ИК и оптического диапазона, что расширяет возможности систем природного радиомониторинга.

2. Проведены исследования основных электродинамических моделей поверхностей с точки зрения их применимости для оценок электрофизических параметров и статистических характеристик, а также приведены результаты разработок модификаций этих моделей.

3. Разработан алгоритм моделирования и программный продукт, реализованный в виде toolbox для среды разработки Matlab Особенностью данной модели является её расширяемость, достигнутая благодаря созданию открытых библиотек, общедоступных из среды разработки при интеграции разработанного пакета моделирования. Модель была создана на основе объектно-ориентированного подхода, который так же позволяет обращаться к библиотекам природных сред как функциональным блокам для постройки более сложных их комбинаций.

4. Доказана адекватность модели при сравнении результатов моделирования как с экспериментальными данными, так и при сопоставлении данных, полученных в результате моделирования одних и тех же сред при помощи различных библиотек модели. Возможность этого обеспечивается в силу перекрытия условий применимости данных библиотек.

5. На основании проведенных исследований разработана структура радиотехнической системы на базе беспилотного JIA.

6. Произведен выбор ГИС «Карта-2005» позволяющей наиболее эффективно организовать информационную среду системы радиомониторинга для решения задач обнаружения лесных и торфяных пожаров, обеспечивающую минимальный уровень трудозатрат при написании специального программного обеспечения и интегрирования ранее разработанных алгоритмов .

7. На основе теоретических и экспериментальных работ по радиомониторигу лесных пожаров выяснена радиофизическая сущность и СВЧ - характеристики очагов лесных и торфяных пожаров, изучены радиофизические характеристик торфа и напочвенного покрова.

8. Разработана методика обнаружения и регистрации очагов самовозгорания торфа и лесных пожаров. Определены зависимости характеристик обнаружения от высоты и скорости полета, размеров неоднородности, параметров радиометра, типа объекта.

9. Предложен вариант организации схемы радиотехнической системымониторинга с стабилизацией уровня ложных обнаружений к изменяющимся условиям наблюдений.

10. Предложено использование комплексирования информации радиометрического мониторинга и результатов измерений в оптическом (инфракрасном ) диапазоне, позволяющее значительно снизить затраты на отработку ложных обнаружений очагов возгорания.

1. Аэрокосмический радиолокационный мониторинг Земли. Коллективная монография/ Под ред. А.И. Канащенкова.-М.: Радиотехника, 2006.-240с.: ил.

2. Pay В.Г., Никитин О.Р., Гаврилов В.М. Радиофизические методы дистанционного зондирования Земли и космических объектов./Под ред. В.Г. Pay. Владимир- изд. ВГПУ,:2007.-144с.: ил.

3. Ведешин Л. А., Егоров В. В. Управление состоянием природных объектов с использованием данных дистанционного зондирования Земли. -Исследование Земли из космоса, 1986, №6.

4. Ведешин Л. А., Семенов В. И. Автоматизация управления территорией и экологическими ситуациями. Материалы Между нар. симпозиума «Экологические технологии для оздоровления мира» (Лас-Вегас, 16-23 марта 1997).

5. Итоги науки и техники. Использование дистанционных методов в почвоведении и в сельском хозяйстве. М.: 1995.

6. Дистанционное зондирование сельскохозяйственных ресурсов с использованием авиационной и космической техники. Сб. научн. докл. -ВНИЦ «АИУС-Агроресурсы», 1986.

7. Итоги науки и техники. Использование дистанционных методов в почвоведении и в сельском хозяйстве. М.: 1995.

8. Дистанционное зондирование сельскохозяйственных ресурсов с использованием авиационной и космической техники. Сб. научн. докл. -ВНИЦ «АИУС-Агроресурсы», 1986.

9. ImhoffM. Radar backscatter and biomass saturation: ramifications for global biomass inventory. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing., 1995, vol. 33.

10. Моисеенко A. E. Современное состояние и перспективы использования средств дистанционного зондирования земли из космоса в целях изучения природных ресурсов и экологии. М., 1994.

11. Кронберг П. Дистанционное изучение Земли. Основы и методы дистанционных исследований в геологии. М.: Мир, 1988.

12. Ромашов А. А. Основные вопросы комплексирования материалов аэрокосмических съемок и геолого-геофизических исследований при нефтегазопоисковых работах. Дистанционные исследования при поиске полезных ископаемых. Новосибирск -М.: Наука, 1986.

13. Состояние и перспективы развития космических систем для изучения природных ресурсов Земли и гидрометеорологии / Под ред. Ю. А. Афанасьева. М.: Гидро-метиздат, 1988.

14. Гридин В. И. Системное применение аэрокосмической информации в нефтяной геологии. Использование аэрокосмической информации в геологии и смежных областях. М: ГИН АН СССР, 1986.

15. Исследование земных ресурсов космическими средствами. Ч. I. Методы измерений и обработки информации, ч. II. Методы использования информации / Под ред. Ю. К. Хадарева, JT. А. Ведешипа, Я. JI. Зимана, В. И. Кравцовой М. 1975.

16. Михайлов А. Е., Корчуганова Н. И., Баранов Ю. Б. Дистанционные методы в геологии. М: Недра, 1993.

17. Van Gestel J.-P. Structure and tectonics of the Puerto Rico-Virgin Islands platform and Multi-configuration Ground Penetrating Radar data. Ph. D. Thesis. Chapter 3. 1999.

18. Яншин A. JI. Развитие космического землеведения в АН СССР. М: Наука, 1987.

19. Космическое землеведение / Под ред. В. А. Садовничего. Изд-во МГУ, 1992.

20. Радиолокация поверхности Земли из космоса. Исследование морской поверхности, ледяного и ледникового покровов с помощью спутниковой радиолокационной станции бокового обзора / Под ред. JT. М. Митника, С. В. Викторова. М.: Гидро-метеоиздат, 1990.

21. Калмыков А. И., Цымбал В. Н. и др. Радиолокационные наблюдения из космоса критических явлений и природных катастроф в Мировом океане. -Харьков: АН УССР, 1989.

22. Ведешин Л. А., Урденко В. А., Циммерман Г. Дистанционное зондирование моря с учетом атмосферы М.-Берлин-Севастополь, 1985, т. 1,2.

23. Гридин В. И., Дмитриевский А. Н. Системно-аэрокосмическое изучение нефтегазоносных территорий. М.: Наука, 1994.

24. Мазур И. И., Ведешин JI. А. Экологический мониторинг районов добычи нефти и транспортировки нефти и газа. Тр. междунар. конф. «Экологические технологии Ближнего Востока» (Эр-Риад, 21-25 сентября 1997 г.).

25. Ведешин Л. А. Аэрокосмический мониторинг развития нефтегазового комплекса России. Сб. докладов Междунар. конф. инженеров-нефтяников и газовиков. (Лонг-Бич, Калифорния, США, 23-27 июня 1997 г.).

26. Седунов Ю. С. и др. Основные направления развития и использования оперативных космических систем наблюдения для гидрометеорологического обеспечения и мониторинга окружающей среды. Метеорология и гидрология, 1995, №4.

27. Гарбук С. В., Гершензон В. Е. Космические системы дистанционного зондирования Земли. М.: СканЭкс, 1997.

28. Ведешин Л. А., Егоров В. В. Современное состояние и перспективы развития методов и средств ДЗЗ. Тр. XI научн. чтений по космонавтике. -М. 1988.

29. Ведешин Л. А., Егоров В. В. Роль международных аэрокосмических экспериментов в разработке принципов создания геоинформационных систем. Тр. XI научн. чтений по космонавтике. - М. 1988.

30. Физические основы, методы и средства исследований Земли из космоса /Под ред. Я. Л. Зимана. Итоги науки и техники. Сер. «Исследование Земли из космоса». -М: ВИНИТИ, 1987, т. 1.

31. Чекалина Т.Н. Обработка и использование аэрокосмической информации о Земле. Итоги науки и техники. Сер. «Исследование Земли из космоса». М.: ВИНИТИ, 1987, т.2.

32. Лантратов К. Модуль «Природа».-Новости космонавтики, 1996, №9.

33. Научная программа экспериментов. Международный целевой комплексный проект «Природа». М. 1993.

34. Дедиков Е. В., Хренов Н. Н. Опыт и перспективы применения летающих лабораторий для диагностики газопроводов Западной Сибири. -Наука и техника в газовой промышленности, 2001, № 2-3.

35. Lalumiere L. A. Snow and Ice Thickness Radar System. Proceedings GPR '98, Lawrence, Kansas, pp. 761-764.

36. Lalumiere L. A. Helicopter Hard-mounted GPR Snow and Ice Thickness Measurement Systems, Internal Report under DSS contract F5955-9-0319, 1999, 53 p.

37. Lalumiere L. A. Helicopter Hard-mounted Tests of Commercially Available GPR System for Snow and Ice Thickness Measurement. Internal Report under DSS contract F5955-9-0375.2000, ii+31 p.

38. Канащенков А. И. Задачи и методы локального экологического мониторинга окружающей среды на основе использования многофункциональных радаров летательных аппаратов. Радиотехника и электроника, 2002, т. 47, № 3.

39. Белоборов А.В., Фукс И.М. Исследование поляризации электромагнитных волн, рассеянных статистически шероховатой поверхностью. РИ АН УССР/ препринт №13 Харьков, 1988г.

40. Башаринов А.Е., Кутуза Б.Г., Шутко A.M. Радиофизические исследования атмосферы и поверхности земли с искусственных спутников земли. Космические исследования земных ресурсов. М.:Наука, 1975.

41. Арманд Н.А., Башаринов А.Е., Бородин Л.Ф., Шутко A.M. Радиофизические методы в исследовании земных покровов и перспективы их развития. Космические исследования земных ресурсов М.: Наука 1971

42. Арманд Н.А., Башаринов А.Е., Бородин Л.Ф. и др. Радиофизические методы дистанционного изучения окружающей среды. Проблемы современной радиотехники и электроники М.: Наука, 1980

43. Башаринов А.Е., Гурвич А.С., Егоров С.Т. Радиоизлучение земли как планеты. -М.: Наука, 1975.

44. Богородский В.В., Козлов А.И., Тучков Л.Т. Радиотепловое излучение земных покровов. Л.: Гидрометеоиздат. 1977 г.

45. Богородский В.В., Козлов А.И. Микроволновая радиометрия земной поверхности. Л.: Гидрометеоиздат. 1985 г.

46. Башаринов А.Е., Гурвич А.С., Егоров С.Т. Определение геофизических параметров по измерениям теплового радиоизлучения на ИСЗ «Космос-243». ДАН СССР, 1969, т. 188, №6, с. 1273-1276

47. Караваев В.В., Сазонов В.В. Статистическая теория пассивной локации. -М.: Радио и связь, 1987.

48. Кузьмин С.З. Основы проектирования систем цифровой обработки радиолокационной информации. М.: Радио и связь, 1986.

49. Кондратенков Г.С., Потехин В.А., Реутов А.П., Феоктистов Ю.А. Радиолокационные станции обзора Земли. -М.: Радио и связь, 1983.

50. Волосюк В.К., Кравченко В.Ф. Исследование связи радиолокационных и радиотепловых полей, создаваемых мелкомасштабной поверхностью. Радиоэлектроника летательных аппаратов. Темат. научн.-техн. сб. — Харьков: ХАИ, 1986. с. 40-41.

51. Волосюк В.К., Удалов С.И. Влияние электрофизических свойств границы раздела двух сред на рассеянное поле в приближении малых возмущений. Радиоэлектронные устройства летательных аппаратов. Тематич. сб. научн. тр. Харьков: ХАИ, 1990, с. 86 - 92

52. Гуревич. М.М. Введение в фотометрию.- М.: Энергия, 1968.

53. Фалькович С.Е., Пономарёв В.И., Шкварко Ю.В. Оптимальный приём пространственно-временных сигналов в радиоканалах с рассеянием. М.: Радио и связь, 1989.

54. Мармалюк А.А. СВЧ мониторинг лесных массивов. Теоретические и практические аспекты разработки образов и систем вооружений. Научно-технический сборник к 100-летию со дня рождения Д.Ф. Устинова. Ковров: КГТА, 2008 с. 120-125.

55. Мармалюк А.А., Никитин О.Р., Поздняков А.Д., Поздняков В.А. Оценка нелинейных искажений сигналов. Методы и устройства передачи и обработки информации: Межвуз. сб. науч. тр. — вып. 8 /Под ред. В.В. Ромашова. М.: «Радиотехника», 2007 с. 16-22.

56. Никитин О.Р., Мармалюк А.А., Поздняков А.Д., Поздняков В.А. Компьютерное моделирование возможностей определения среднеквадратичного значения сигнала с использованием преобразований Фурье. Проектирование и технология электронных средств, №4, 2006.

57. Никитин О.Р., Pay В.Г., Мармалюк А.А. СВЧ мониторинг лесных пожаров. Методы и устройства передачи и обработки информации: Межвуз.сб.науч.тр. вып. 10/ Под ред. В.В.Ромашова, В.В. Булкина. - М.: «Радиотехника»,. 2008 с. 99-105.

58. Никитин О.Р., Архипов Е.А., Мармалюк А.А. Моделирование пожароопасных состояний лесов и торфяников. Известия института инженерной физики №3, 2008. с.17-20.

59. Мармалюк А.А. Система мониторинга лесных массивов и подземных возгораний торфяников. Ковров КГТА, 2009.

60. Архипов Е.А., Мармалюк А.А. Характеристики радиометрических систем обнаружения пожаров. Перспективные технологии в средствах передачи информации: Материалы 8 международной научно-технической конференции/ В ладим. Гос. У-нт- Владимир 2009, с. 178-179

61. Гольденберг Л.М., Матюшкин Б.Д., Поляк М.Н. Цифровая обработка сигналов. М.: Радио и связь, 1990. - 256 с.

62. Ерофеев А.А., Поляков А.О. Интеллектуальные системы управления. СПб.: Изд-во СПб ГТУ, 1999. 263 с.

63. Злобин В.И. и др. Принципы построения сложных адаптивных систем в связи и управлении. М.: МО РФ, 1998. - 296 с.7*. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике: Пер. с англ. М.: Наука, 1984.- 831 с.

64. Куо Б. Теория проектирования цифровых систем управления: Пер. с англ. /Под ред. П.И. Попова. М.: Машиностроение, 1986. - 448 с.

65. Ордынцев В.И. Системы автоматизации экспериментальных научных исследований. М.: Машиностроение, 1984. - 329 с.

66. Протоколы и методы управления в сетях передачи данных: Пер. с англ. /Под ред. Ф.Куо. М.: Радио и связь, 1985. - 480 с.

67. Рабинер П., Гоулд Б. Теория и применение цифровой обработки сигналов: Пер. с англ. М.: Мир, 1987. - 845 с.

68. Связь России в XXI веке /Под ред. Л.Е. Варакина. М.: Междунар. акад. связи, 1999. - 734 с.

69. Системы подвижной радиосвязи. /Под ред. И.М. Мышкина. М.: Радио и связь, 1986. - 328 с.

70. Сейдж Э.П., Уайт Ч.С. Оптимальное управление системами: Пер. с англ. /Под ред. Б.Р. Левина. М.: Радио и связь, 1982. - 392 с.

71. Силкин А.Т. Универсальные беспилотники //НВО № 5 - 2003.

72. Тельнов Ю.Ф. Интеллектуальные информационные системы в экономике. М.: СИНТЕГ, 1999. - 216 с.8*. Тепляков И.М., Рощин Б.В. и др. Радиосистемы передачи информации. М.: Радио и связь, 1982. - 264 с.

73. Цифровая передача информации по радиоканалам: Сб. научн. трудов. /Под ред. Шелухина О.И. М.: Квадрат С, 1999. - 173 с.

74. Шамриков Б.М. Основы теории цифровых систем управления. М.: Машиностроение, 1985. -296 с.

75. Шехтман Л.И. Системы телекоммуникаций: проблемы и перспективы. Опыт системного исследования. М.: Радио и связь, 1998. - 288 с.

76. Ширшов С.А. Использование системы электронных карт в задачах оценки связности структуры оперативного управления. /С.А. Ширшов , И.А.Кочетов// Сб. трудов 24 НТК. СВИ РВ. Серпухов, 2005. - С. 51-53.

77. Ширшов С.А Применение геоинформационных технологий для управления эвакуацией населения и ресурсов при возникновениичрезвычайных ситуаций. /С.А.Ширшов // Известия института инженерной физики, № 1, Серпухов: ИИФ РФ, 2007.-С.11-13.

78. Экспертные системы: состояние и перспективы. // Сборник научных трудов. М.: Наука, 1989. - 152 с.

79. Экспертные системы: достижения и перспективы. // Информатика. М: ВИНИТИ, 1990. -№5. - С. 4 - 8.

80. Ддыкин И.Б., Шумский В.М., Овсепян Ф.П. Адаптивное управление непрерывными технологическими процессами. М.: Энергоатом-издат, 1985.-240 с.

81. Черный Б.Ф. Распространение радиоволн. М.: Сов. радио, 1972. - 464 с.9*. Феллер В. Введение в теорию вероятностей и ее приложения. М.: Мир, 1984.-Т. 2.-738 с.

82. Бабков В.Ю., Сивере М.А. Передача информации в системах подвижной связи/ СПбГУТ. СПб., 1999. - 210 с.

83. Здор С.Е., Широков В.Б. Оптический поиск и распознавание. — М.: Наука, 1973.-239 с.

84. Криксунов Л.З., Усольцев И.Ф. Инфракрасные системы. — М.: Сов. радио, 1968.-320 с.

85. Кустов О.В., Писарев С.Б. Передача координатно-временной информации по системам сотовой связи // Радиотехника. — 1999. № 11.

86. Новицкий П.А., Зограф И.А. Оценка погрешностей результатов измерений. — 2-е изд., перераб. и доп. Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1991.-301 с.

87. Прэтт У.К. Цифровая обработка изображений. М.: Мир, 1982. - Т.1. —234 -f310 е.; Т.2.-480 с.

88. Есепкина Н.А., Корольков Д.В., Парийский Ю.Н. Радиотелескопы и радиометры. — издательство «Наука», 1976. 416 стр.

89. Баширов А.Е., Гупвич А.С., Егоров С.Т., Радиоизлучение земли как планеты. издательство «Наука», 1974. — 483 стр.

90. В.М. Гаврилов, О.Р. Никитин, под ред. О.Р. Никитина. Решение экологических задач наземно-дистанционным радиофизическими методами. издательство «Муром»: Полиграфических центр МИ ВлГУ, 2009г. - 105 стр. с ил.