Информация о ходе выполнения проекта №14.616.21.0058

Дистанционные оптические средства и технологии измерения параметров турбулентных ветровых полей и техногенных ветровых структур в атмосфере

В ходе выполнения проекта по Соглашению о предоставлении субсидии от 11 ноября 2015 г. № 14.616.21.0058 с Минобрнауки России в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» на этапе № 1 в период с 11.11.2015 г. по 31.12.2015 г. выполнялись следующие работы:

1. Аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках исследований, в том числе обзор научных информационных источников.
2. Проведение патентных исследований в соответствии с требованиями ГОСТ 15.011-96.
3. Разработка концепции построения микроимпульсного лидара нового поколения с улучшенными по сравнению с имеющимися зарубежными аналогами характеристиками.
4. Разработка методики моделирования и обработки моделируемых лидарных данных и оценивания параметров турбулентного поля ветра в атмосфере и техногенных ветровых структур для микроимпульсного лидара класса «Stream Line».
5. Разработка методики корреляционной обработки бинокулярных цифровых видеоизображений удаленных топографических объектов с целью получения информации об интегральной поперечной скорости ветра и ее профиле в направлении наблюдения;
6. Разработка математических моделей и метода оценивания скорости и направления ветра из измерений радиальной скорости микроимпульсными лидарами класса «Stream Line» при низких отношениях сигнал/шум.
7. Разработка математических моделей и метода оценивания кинетической энергии турбулентности, скорости диссипации турбулентной энергии, момента количества движения, внешнего масштаба турбулентности, параметров самолетных вихрей и шлейфов ветровых турбин на основе данных, полученных из измерений радиальной скорости микроимпульсными лидарами класса «Stream Line».
8. Разработка математических моделей и метода дистанционного профилирования поперечного к линии визирования ветра, основанных на корреляционном анализе цифровых видеоизображений топографических объектов, наблюдаемых при естественном освещении;
9. Закупка оптических элементов и приёмо-передающего телескопа для создаваемого микроимпульсного лидара.
10. Компьютерное моделирование оценивания параметров турбулентного поля ветра в атмосфере и самолётных вихрей из моделируемых измерительных данных микроимпульсного КДВЛ класса лидара «Stream Line».
11. Проведение регламентных работ с LMCT лидаром.
12. Закупка расходных материалов и комплектующих для проведения сравнительных экспериментов по верификации прикладного программного обеспечения, разработанного российской стороной.
13. Разработка технических требований по применению разработанного российской стороной прикладного программного обеспечения обработки данных для микроимпульсных лидаров при работе с LMCT лидаром.

При этом были получены следующие результаты:

• Подготовлен аналитический обзор современной научной, научно-технической и методической литературы, затрагивающей вопросы оценивания скорости и направления ветра, кинетической энергии турбулентности, скорости диссипации турбулентной энергии, момента количества движения, внешнего масштаба турбулентности, параметров самолетных вихрей и шлейфов ветровых турбин на основе данных,  полученных из измерений радиальной скорости доплеровскими лидарами, вопросы оценивания поперечной скорости ветра на основе статистического анализа пространственно-временной структуры турбулентных искажений видеоизображений объектов за период с 2010 по 2015 гг. 
• Проведены патентные исследования в области когерентных доплеровских лидаров и оптических измерителей поперечного ветра в соответствии с требованиям ГОСТ 15.011-96.
• Разработана концепция построения микроимпульсного лидара с улучшенными, в сравнении с имеющимися зарубежными аналогами, характеристиками по дальности зондирования.
• Разработаны математические модели и методы оценивания скорости и направления ветра, кинетической энергии турбулентности, скорости диссипации турбулентной энергии, момента количества движения, внешнего масштаба турбулентности, параметров самолетных вихрей и шлейфов ветровых турбин из измерений радиальной скорости микроимпульсными лидарами класса лидара «Stream Line», характерной особенностью которых является низкая энергетика и высокая частота следования импульсов зондирующего излучения.
• Разработаны методики моделирования и обработки моделируемых лидарных данных и оценивания параметров турбулентного поля ветра в атмосфере и техногенных ветровых структур для микроимпульсных КДВЛ класса лидара«Stream Line».
• Проведено компьютерное моделирование оценивания параметров турбулентного поля ветра в атмосфере и самолётных вихрей из моделируемых измерительных данных микроимпульсного  КДВЛ класса лидара «Stream Line».
• Выполнены атмосферные эксперименты с лидаром «Stream Line» по верификации разработанных методов оценивания скорости и направления ветра, параметров атмосферной турбулентности, самолетных вихрей и шлейфов ветровых турбин из измеряемой лидаром радиальной скорости при низких отношениях сигнал-шум.
• Разработаны математические модели и методы дистанционного определения усреднённого  вдоль заданного направления и профилирования поперечного к линии визирования ветра, основанные на корреляционном анализе искажённых за счёт турбулентных флуктуаций показателя преломления воздуха цифровых видеоизображений топографических объектов, наблюдаемых при естественном освещении в атмосфере.
• Разработана методика корреляционной обработки бинокулярных цифровых видеоизображений удаленных топографических объектов с целью получения информации об интегральной поперечной скорости ветра и ее профиле в направлении наблюдения.
• Проведено компьютерное моделирование оценивания параметров турбулентного поля ветра в атмосфере и самолётных вихрей из моделируемых измерительных данных микроимпульсного лидара класса «Stream Line».
• Проведены регламентные работы с LMCT лидаром.
• Проведена закупка расходных материалов и комплектующих для проведения сравнительных экспериментов по верификации прикладного программного обеспечения, разработанного российской стороной.
• Разработаны технические требования по применению разработанного российской стороной прикладного программного обеспечения обработки данных, полученных при работе с LMCT лидаром.