Моделирование взаимодействия электромагнитного излучения с объектами сложной структуры тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО- ИССЛЕДООАТЕЛЬСКИЙ ЦЕНТР НО ИЗУЧЕНИЮ СВОЙСТВ ПОВЕРХНОСТИ И ВАКУУМА

На празах рукописи

КУПРИЯНОВ ВИКТОР ВЛА£ИЖРОВ11Ч

МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ С ОБЪЕКТАМ СЛОЖНОЙ СТРУКТУРЫ

(01.04. 07 - Физика твердого тела)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

4ЮСКВА, 1993

Работа выполнена на кафедре теоретической физики Рязанского ордена "Знак Шчета" государственного педагогического института, имени С. А. Есенина.

■Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Курышев Василий Иванович

Официальные оппоненты:

доктор фиаико-ыатематических наук, профессор Степанов Еиадишр Анатольевич

Вздудая оргашаадкя: Централь ш;Я научно-исследовательский институт ьаалностроения Российского космического агенства

Заезда состоится ".'{><■ ¿/ьа^у igg3 года в

/К' часов

На тоод'лш сподашшэироЕанного 'совета К 041.07. 01 по нрисудце-щцо ученой степени, кандидата физико-математических наук во Всероссийском научно-дасдедовательеком центре по изучению свойств поверхности и HSKyytsa по а,црэсу: 117334, г. ¡йсква, Андреевская иаберзгглая, д. 2, ЩЩПВ.

С диссертацией да;шо ознакомиться в спецсоЕете К 041.07. 01

кандидат фивико-математических наук,, старший научная сотрудник Кудзяров Юрий Алексеевич

при В1ЯШПЕ

Автореферат разослан Л

январи 1993 г.

Учений секретарь споЦ;Ш1шнратшогр совета . гттлем физшвэ-кшомедичяоких г

наук, cu-pioiift иоучиий сотрудник '.J-

Невгорова AIL

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ «

Актуальность проблемы. Настоящая .диссертационная работа посвящена исследованию взаимодействия электромагнитного излучения с объектами сходной структуры и решению возникаксзи при этом прямых и обратных задач рассеяния света. Эти проблемы инеют большое значение и глубокие корни в фиаике,поскольку анализ сэ-чения рассеяния света объектом позволяет получить ватную информацию о его структуре, ффме й размерах компонент; характера микрорельефа и оптических характеристиках поверхности; ого внутренней динамике.

• Методы дистанционного ■ оптического контроля ' поверхностей твердых тел, в основе которых легагг анализ их индикатрис рассеяния, становятся практически единственными при работе о объектам:!, находящимися в космосе.

. Серость изменения параметров поверхностей алемзнтов объекта, находящегося в космосе, позволяет полупить цепную ческую информацию о процессах взаимодействия космического излучения и комической пыли с поверхностью тел и о степени юг износа.

Ряд вашых практических задач космичесгаЯ зколопш, связанных ■ с распознаванием фрагментов и сОломсоп кос1Л!чес1пи. объектов, засоряпцих блзгапй noci.sc, могат быть ргсзн с помпцьэ исследования их дифференциальных сечений рассеяния света.

Поэтому актуальной и значимой является следущзя постановка задачи: •

1) разработать ' метод расчета дифференциального сеченпл рассеяния коротковолнового электрошгшлкого излучения объектами сложной структуры; .

2) разработать методы ресенкя обратных задач рассеяния света объектами слоотой структуры, позволяющие получать i!X параметры по. дкффэренциальному сечению рассеяния;

Пель работы состоит в решении следующих задач:

1) построить, физическую и математическую модель гаэофф'пц;-ентов яркости поверхностей некоторых реальных материалов и провести сравнение полученных результатов с экспериментом;

- г -

2) разработать метод проведения расчета дифференциального сечения рассеяния объектов сложной структуры с реальными коэффициентами яркости их поверхностей и создать соответствующее математическое обеспечение;

3) разработать методы решения параметрических обратных задач рассеяния света объектами слонной структуры, используя метод математического моделирования на ЭВМ;

. 4) разработать функциональный метод решения обратной задачи рассеяния света выпуклыми объектами и создать соответствующее математическое обеспечение;

5)провести вычислительный эксперимент и проанализировать возможность применения методов топологической динамики для исследования структуры сложных объектов.

Методика исследования. Для построения физической модели и , расчета некогерентной компоненты коэффициента яркости предполагалось, что поверхность исследуемого твердого тела изотропна и является непрерывные стационарным случайным двумерным полем. • Размеры рассеивающих элементов поверхности твердого тела и их радиус кривизны считались много больше длины волны падающего кзлучэнил, поэтому при аналитическом и численном исследовании использованы методы лучевой оптики.

Расчет дифференциального сечения рассеяния электромагнитного излучения объектом 'слоиной структуры проводился не-. посредственным численным интегрированием коэффициентов яркости поверхности по переменной области с учетом взаимных аатенений компонент объекта либо методом трассировки падающего пучка. Рассеяние луча сероховатой поверхностью моделировалось методом Монте-Карло. Вклад в дифференциальное сечение рассеяния эффекта многократного отражения света учтен поправкой 1-ого порядка ряда теории возмущений интегрального уравнения, полученного для коэф&щнвнтов яркости системы.

Дел решения параметрических обратных задач рассеяния света объектами сложной структуры разработан генетический алгоритм нахоаденкл глобального экстремума отображений R R .

Ревение функциональных обратных задач рассеяния для выпук-1Ш объектов сведено к численному реиэниа двумерного гатеграль-

ного уравнения Фредгольма 1-ого рода на единичной сфере итерационным методом Фридмана.

Научная новизна, проведенных автором исследований заключается в том, что разработан метод исследования объектов слошой' структуры, основанный на моделировании на ЭВМ" взаимодействия коротковолнового электромагнитного излучения с ними.

Разработанный метод и алгоритт расчета дифференциального сечения рассеяния света, в отличие от предпествукзщих методик, дает решение задачи для невыпуклых многокомпонентных твердых тел и позволяет учесть эффекты взаимного затенения компонент объекта, многократного отражения света от компонент объекта и влияния относительного движения и изменения Форш объекта на дифференциальное сечение рассеяния света.

Разработана физическая модель и получено Быралэике для коэффициента яркости шероховатой поверхности диэлектриков и композитов в приближении геометрической оптики с учетом затенений света неровностями поверхности.

Разработана методика проведения вычислительного эксперимента по получению индикатрис рассеяния объеетов сложной геометрии.

Разработаны методы и алгоритмы решения обратной задачи рассеяния света объектами сложной структуры.

Для функциональных обратных задач получено двумерное интегральное уравнение Фредгольма 1-ого рода для восстановления гауссовой кривизны рассеивателя по его дифференциальному сечо-нию рассеяния. Разработан метод определения форт и рзагароз тел по его локационной индикатрисе рассеяния.

Для параметрических обратных задач рассеяния света обмкта-ми сложной структуры разработан метод решения, в основе которого летат нахождение глобального минимума невязки ьгеялу тавренной кривой блеска объекта и полученной катодом штэьатпчзского моделирования на ЗИМ. Для параметрических обратных задач создаст генетические алгоритмы их решения, коториэ га гут быть 'испол» го-ваны для решения сиро га го класса оптимизационных задач, встречающихся в физике.

Практическая ценность данной райсты состоят в той, что

разработанные метод расчета дифференциального сечения рассеяния света объектами сложной структуры, '-методика вычислительного эксперимента и модель коэффициентов яркости поверхностей твердых тел ■позволяют ставить и решать широкий «масс прямых и обратных ^задач рассеяния света объектами сложной структуры.

Результаты работы, могут быть использованы для построения индикатрис рассеяния сложных по структуре объектов с необычными оптическими характеристиками их поверхности. Полученные индикатрисы позволяют проводить оценку состояния поверхности исследуемого объекта на основе созданной в работе методике решения параметрических обратных задач рассеяния света.

. Пакет прикладных программ, созданный на основе разработанной методики, позволяет получать из индикатрис рассеяния исследуемых объектов информацию о таких важных их параметрах как ферт, ориентация, взаимное расположение компонент.

Метод оптической локации, предложенный в работе, может быть использован для решения ряда практических задач космической экологии.

Полученный на"основе разработанных методов временной дрейф параметров поверхностей элементов объектов,'' находящихся . в космосе, позволяет получать ценную физическую информацию о процессах взаимодействия космического излучения и космической пыли с поверхности» тел.

Разработанный в диссертации генетический алгоритм поиска глобального экстремума отображений Я Я может быть применен для решения широкого класса практических оптимизационных задач.

Апробация диссертации. Результаты исследований, представленных в диссертации, докладывались на 6,7,8 Всесоюзных совещаниях по теме "Баучныз и прикладные исследования, основанные на оптичесютх наблюдениях высокоорбитальных КСЗ" в Ашхабаде - 1989 г. , Уст о роде - 1990 г. , Свердловске - 1991 г.; на Всероссийском совещании (с международным участием) по теме "Компьютерные методы небесной механики" в Санкт-Путербурге - 1992 г. , научных семинарах БШЩПВ, ЩШМЖ' Имеется акт о внедрении разработанных методов решения прямых и обратных задач рассеяния света объектами сложной'структуры.

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в

работах С1-7].

Структура и оЭъем ргбсти. 7,»;сс«ртацнп состоит из ввз&еикя, 4-х гллв, закхичешл, списка пгуегллури, зкл&чзяг^го 111 на:?.":— пэазпгЛ, нрило;:?1!ия, изло?.?:а на 153 страницах }»пшопг.скэго текста. ■ .

ель ян

Го кв^яш coTv^p'T.rs? полгалолra задал:, д"?тс;; сСос»;с::2-лл^уллс^леч'!! те;/:! :лл одлллчлл, нзллпллгс:! >:-¡?:¡i, опгяло'Л-•сГС« ЗГ*ЛПП U !i?.3H2*bïf,:0 ргПош

13 п'рглл г;л;л .угтгсп с^гор лллйрлтур'! л :.,voí:ob IV?по у/опросап, Сс лэнплм с r;et:o¡l дпссзрк;!Г*х

г. i от;;:! л пост 'i' ллл нолл слллп Улзллэллл; ; 'од-з^п и по-луллл'л рлгллуулх л-ллл ллл лл:;:¡r:-?. ллглл; ¡.лрллл-л^са :лллрл;ллл Ул^рл/^.

"ii 2.1 со.П-'-Г-"1 ".'гег лос;л17о-л\ гл:: лро7лул; -глл-

лзулллТ: ¡I Гллллл л ллллп, лсполтлуо;.:/; рлллэтл ■кл.ллсн урлслтл! лл-ллл'лл'' тгпру"ллт:;;< глл-;,-;: ;уул лл;у

ß ,¡vHî-to 2.a з i.'V ел-:••.=* у\гуу~ ллслол лл" лл л'::рллл uci. г"'.V лл;'лл. л: "илщ'лрлла í:';!lt?:::):--;':í А:ОТрс7лл5 отлл лллллло ср.л-Ллое по'л п-ллслллот.л..;. ллорул* л" с ¡уАс..'": ллл-

." лл лсллл огл-лллл; л оу;:ллл:лсл л ууу:/:л лоллл ллллллл > ¡л-г :лл;гллл рллпрл/ул лл л; /лргллл ПУК:'; у(л) . ллл;рз~

;у"ллл г.■"•■:.,ллл ллго уллл 'р . глр у.„-лгл...л 7 .;': :) лл-с л.-.■;,■..-."! л:л,,< ' <ллллл7лг рлг лллр:лл. i -лгл > -- Г-V) , г;-.-- ;) - гол.ллл ;лол ллл л^глр'-л'; ,iл лу рлл.-7ЛЛ'л^ ! л-л:р.?г-;ллил. гр;ллоллл; .¡лл:г, рл'лрлл лллл гл 'р О

: л" .: л л-:;:.

? луллл" ','.'> yyypiy .с, а --лл; р-оллл тлуллил гул р лл :лл

У УЛГ'Л ;•'-'.;-!'-< Ï,-;-, a ,;рл; ллл Г'-р ЛЛСУЛ Л л ЛЛ-

;ллл г: лр:Лг'лллл г л лллрллллхл ллллл, Стт^.лл* ллл:ллл.л 1л~ллт. ит г- слл; ллллл? л ;лл .л л:лл; л'-д.'О!/:; .л? с •• л-ла-

л'Л: Л i ПЛ'Л " 7 У "7л7ллл лг.л-ЛЛО с л/, л л .л л,., л • ;• у л лл."-'УЛ'",*!;лл лрусстп л л" J лл 'í 70'i нл7. -''Л!;.-j 71: " л лл р ; л, л л !..ЛЛЛЛ>

волновом приближении:

»0 тг^'11 <г и»е-&1п2ег|э(9гЭД

где СИ?) - функция Рэлея распределения наклонов поверхности;

Г{ р) - коэффициент отражения; - показатель преломления; р -угол падения пучка на элементарную площадку; , 9Г - углы падения и наблвдения; 1X^4')/^(^г^г)!" якобиан перехода от переменных кб^^. _

В п^;кто[2.4 получено Еьгршглние коэффициента Ь(В). учиты-ва^сэго эффект затенения света неровностям! поверхности твёрдого тела. Коэффициент определяется вероятностью нестолкно-вэния влемзнтарного пучка со всеми неровностями профиля на базовой длине с последующим интегрированием по всем уровням В случайного поля поверхностиЪ(Х,ЦУ Выражение для коэффициента $(©). учитывающего аффект затенения, определяется соотношением

со

С - срздпзэ число неровностей на едшицу длины, определяемое соопюпзшшм С = (э ¿/(ЗТГб'х ) , где , О % - соот-езтстсоцно дз:сперс:г! профайл и производной профиля изотропной' поверхности. Для равношрного н нормального распределений вер-тошлалгай координаты получены следующею выражения для функции' Еатоиения:

А

- ьг19) = 5 е^р^-г^сб-Ьд©^ к

о

са сЛ

5,

¡8) ^ ^{Ч^Яб^е^^+ег^)^]^}^

- со

•Щ оо

В итоге получено следующее выражение для коэффициента яркости

Ь( = S(es)[b0(9£)9r^^.hVc^9s] s^

где членЬ-ш^- const учитывает излучение, рассеянное из глубины образца объёмными зарядами.

В пункте 2.5 для подтверждения разработанной модели фициента яркости шероховатого дизлектр. л проведено сравнение экспериментальных индикатрис рассеяния цилиндрического образца, покрытого порошком СаСО^ , а такжз образцов белой эмали и стеклоткани с теоретическими индикатриса»-!«.

Затет приведены индикатрисы рассеяния сероховатого стегсяш-ного эллипсоида вращения, получении? мзтодом !пте»атичосг.ого моделирования на ЭЕМ Дало объяснение аномального поЕедзтщ индикатрис рассеяния.

В третьей главе разработан метод расчёта дг4фэрэпциэл>пого сечения рассеяния света объекта:® сплотаой структуры и цэтодггл вычислительного эксперимента для пожучзшгл инднкатртя рпссеягг.:п света зтиш! объекта».«!.

Мэтод и алгоритм решэния прямой задачи фото^зтрип сбшяов сложной структуры, -предложенный з этой глоте, з отлично тг разработанных ».¡егодик, дает ресэнне задачи дгя кзвыпукжп кяо-гокомпонентных объектов и позволяет учесть эффект пзпглгюго затенения компонент объекта, эффект »погафатного о?ра-гз?па света от компонент объекта, влияние относительного дпшгзши и изменение формы объекта на его индикатрису рассеяния.

В пункте 3.1 содержггся постановит, задач!! » обосповкпегтгся метод математического моделирования на SEJ для расчёта ренциального сечения рассеяния гаогогампонентпых сбъзгстоз. В пункте 3. 2 рассмотрены физическая и {птегаткчэская нвяглг, используешз в диссертации, ягл анализа взак'лдоПстскл ссота с объектами сло.тзтой стругсгУР^-

Исследуе».ъЯ о0ъз1сг сч;ггзэтся состояло! ¡азкзчпсго чжа

компонент. Кагслкй компонент является неоднородной г®.гярс^ггагзЛ о 5

iV-,p'.-:ort сбпгэго вида я К с ограничения'я, оадя?лг;мгс-! citCTc-tcr:

линейных неравенств. Для квадратичной формы, вьзюэдшсадйся в плоскостт), допускаются квадратичные ограничения обсгэго вида, задаваемые б плоскости компонента.

Оптические свойства поверхности какдого компонента объекта задах/гея его коэффициентом яркости Ь^^^г,4?) . Структура зависимости функций Ь^ДО^г-/?) от аргументов определяется элементным составам и микрорельефом поверхности. Для расчетов коэффициентов яркости в диссертационной работе были использованы вакони Ламберта, II Еекмана и разработанная нами модель коэффициентов яркости для иерохоЕатых диэлектриков и композитов.

Расчёт дифференциального сечения рассеяния (5 проводился по формуле

^(П^'Х^^Ь^г) . где

к

орти шшразлэшшз соотвзтстеопво на источник и призл-ш:;^. сдпкнчшш орт нормали к поверхяэсхи К-ого коивспзи-та; коэ'£|.;щшя? яркости,)^ -ого шшкшнта с уче-

том зЗДэкга многократного отражения; $ - освеи;5шш б^дкудя

'. ! »ч

часть *» -ого коююиоитз, ко .раслоняеная другими компонента.«: с51сл?а ь направлениях П«, п Пг . . сумиироьаш® б формул;' • дп еренциадьпого сочеппз рассеяния ссдОтся по всем шдюкгвтг:: исследуемого объекта.

ЕреШшая динамика- отдельных кониопокт оЗ'ьскта зависит от тш посаанош! пракгйчоской гздачн. В разото при }юдеа:ровап:7л ь'спэльзоааллеч- елгдугс^е гюш ориентации компонует:

1) гешошит орксигиротая на ярисытгк;

?.) кошоизит ориентировал на источник, например, согкечш» панели;

3) стабилизация вдоль гокоторого опорного папрздюшя в пространство;

гакиопанг яэегггр крепится к корпусу;

(3) параметры гсшоиэкг обгькта с&ягэдм некоторой сгстеко.; 1-.ез-"н>-Лни:< диф^сренциаль:-:ураяненш;.

а

Посредством комбинирования указанных йнгэ орпента1:;:й удалось скодеяиролягъ практически все ресльние движения обняла.

Иерархия компонент объекта пр?;:ота;'лпетсп в виде дврезп, корнем которого являемся основной ко;тоненг. Гяг.д'.лй дочерний компонент задается своей бионической формой, оретитаном (мат-рчцэй перехода) и типом крепления по отпоздниэ к собственно;} скстеуэ координат родительского компонента Корпус обготв рз-даетсл своей канонической фермой и ориентацией по отясгангсэ к лабораторной системе ксоодкяат. Уразяение поверхности косого-либо компонента объекта а зтой скал ею получается в ргоуг:ь-тате линейного преобразования, полученного коыпозицзтей нзтрэд перехода вдоль налравхошюго пути по дереву от ¡горня до долгого компонента, над его канонической- .формой.

Анализ осрецэннсстг!, эдлимости, взекмяих гатепечиЯ компонент, а такая взятке гкггогра-л по просолится в коордгагог-нух системах и 5г , в нсторих ось Ъ направлена соответственно по н Иг , а ось X обеих коордннатвых спстсл совпадает с лншей узлов.

Учзт гатепений. осуь'.зств'яется трассировкой -т-кй пдола гшпраэхэивя >*Ц и с иослздоьатодышм ропшшзм '.тЕздашя ураппйний для определения г-ксордииат пересечения эт.ч:: лугэй со все!'"! ксшоп^птп.'.'С!, для принят! реагина о иасотенёрлост ?еку-г;сго ко.>понск?а объекта друг:;;«!.

ДвсЛпсо .шпгогриришши по оезепаяяой и Вд1й\ю3 Еорхностп сводится к ксаторшм. 3 габораторлсЗ сгетою по-ордпиат перзся «ахогрзипя пройодится з сочсплчх, плоскоевз^учатодь-оАье.я-пр'Лзмлш:. Швторпл гштегр-г: а нрзгз-дится стй1ДзртИ!Д;-Н 'шелеиякж иетсда^ь

В пункте 3.3 рассмотрен 31«шд Н'ржа гзадо света от тохпоговт с левого оОшяа в его 5<р>:-;ст:! Ь; . Д"Л яркости ГГ'7СГ'

рзлыиг: урпжжтА слэдуг:??го .тя;/.г;

Г(о) _ _

где член, постоянный для данной конфигурации и свя-

занный с источниками; 'А - невозмущонная яркость. Сумми-

рование ведется по всем компонентам исследуемого объекта. Интегрирование ведётся по всем видимым частям компонентов в данной конфигурации.

В результате решети системы интегральных уравнений получено решение в виде йуммы ряда

где.

VI Гь^дг-^ь^гпгп^^,

41" ?1<л ТШ ти)

Последовательные члены ° ^ , Ь ^ , Ь • имеют простую физическую интерпретацию: " яркость в точке Р , в иапраллони11_ Г\г , непосредственно создаваемая внесите; источнн-иа«.а; Ь^СР^^Пс) - яркость в точке Р в направлении П~ , порожденная светом, пришедшим в^ в результате однократного от-рапжкя от компонент объекта; - яркость от света, двукратно отруганного от'поверхностей объекта и т.д. ^^ В работе разработан алгоритм вычисления поправки Ь. В пуноте 3. 4 анализируются возшпюсти практического прп-мзгашя разработанного мэтода расчета дифференциального сечения рассеяния света объектом слогяой структуры. Приводятся кривые Олесю моделей реальных космических объектов, получгиикз методом математического. моделирования на

Четвертая глава посвяс^на разработке методов решения обратных ' задач рассеяния света' объектами слоимой структуры в приЗлкпзюш геометрической оптики.

В пункте 4.! проведён анализ постановок обратных падзч '

- и..

рассеяния света объектам! сложной структуры и их классифгашция по типу объектов и методам их исследования,

В пункте 4. 2 разработан метод рёшения параметрических обратных задач, в основе которого лежит метод математического моделирования на ЗЕЧ кривых блеска исследуемого объекта Под кривой блеска понимается отображение (5: R Я. , возиикакщэо' из функциональной зависимости дифференциального сечения^ рассеяния света объектом , тогда ,

ПГ=ПГ(А,£>), 0. - CtLi-,^) Где С| = (¿ДО)- нско!-'нз параметры, или в сокращённых обозначениях б 3o((|,t) . Параметры С| исследуемого объекта, обладающего экспериментальным дифференциальным сечением рассеяния 6"0({.) находятся в результате поиска глобального минимума невязки 5(Cj)= | (о ((^i.) - <3"0(jt). Вэрма индуцируется ИЗ L;>.

Для решения этой задачи в диссертации разработан алгоритм, совкещакций методы Хука-Диивса, Шнте-Карло и ь:этод барьерных функций. .

В nyiiKre 4.2.2 содержится описание разработанного в диссертации метода определения оптических параметров поверхностей компонентов исследуемого объ-eivra по его кривой блеаса.

В методе существенно используется тот факт, что изменение искомых параметров Cj за период наблюдения мало. Задача их нахождения сводится поиску глобального минимума невязки.

Ц) HI60(t) - ъ [b^ ft coierwAsK"

■к „

■ Ъц.

В результате варьирования параметров Ч ^ получена следующая оптимизационная задача для ;

£

к

где

uti = ед - Z [X ^11 cos к

ip ¡v[) ^ [ "äJk^K.iir соье^ As..

lo

- i -,

Ö0C-t) - оарется из экспзриийнта, a np:œue

к - i.

10 (Is

N ;;^-) -

Г'-Ь

r

0

Cöb 0r

Si;

ca ксдодон гпгеьзгкчссдаго ::3,r,eJ::f опан;:.! к:; SR.:. Еэзупог.ьиэ в pssyzi.ïùUj psnvimr. аптжььц'ляг';'» î^j.hw параметра г я;" оз.гз^чJ-ÍÍÍ:«1:: ПЛ-

Kú.i-jí[irj:L4¡iiLCÍÍ:. UÍ¡;;O'ÍVH m сог-кга

по;,,.,:¡Vjí: oóKuay ^ь.^^ли, j:,>-,од сьэ/.;;пл и pe:.t

oií.o^l . ." II C> .:. IJ

K<í::ne прл'млг;;<г>;,г>:);.аги <1 ; : ï г' т î ; ï :: '„

irpKi:i; ri'oïoà cOyr-л:.-;i: ::•:;.-.f

i :i. V.f-:.r,.:\-x .-„if г.згу w..': cïi.j; o;.;.;, !,:;

ve::, ino j,-л;;'.-.r.v.' j^n ;i h¡;¡o '.¿;.л>:..-:..-¿я

ibJi:-Ji!i;i: и n îiî u:i s1 ::.;.:,'!>aiii o:.:, ..4:-í.'í;.vü

смогла .'cvt;i;. /:,гл „р,:;: г"-'"'!-- u';

¡::í:; ;.ícj..,:;í;;; :;;:ci!:;v г с го.и.-п;:;.: л cio-v;:::. 'а

Г:ьк'.;i "О.:-.-Г;-' t; " lr¡t- Ï Sat ii"

м : '."cji.r..- i.c^i .v:.7".-.V/: :....;f .чч-

t; i¡.; :! llí .::;■:. ' : ¡ ,.:-¡'r,■:■_.-).

Vi .мшит; i v.. ; í;j: ¿Ч-^хи

'■'.л :

íj L.?,.'': ¡'--'ÍC-.., r.'rci..a'i;4:c:.oro V.. : 1УЛ

i*;:::«;::: .¿t';.:; . ; r^a'.-'A'pcii

динамики исследуемых объектов слоиной структуры.

Определены параметры диффузного цилиндрического объекта, совершающего обшре прецессионное движение. Шчисление глобального минимума невязки для решения этого класса задач проводилось на IBM PC/AT с сопроцессором. Среднее время решения задачи комбинированным методом Хука-Дзшвса и Нонте-Карло - 4 мин.

Для параметрических обратных задач созданы генетические алгоритмы их решения. Для решения задачи генетическим алгоритмом требуется около 1 часа процессорного времени.

Пункт 4.3 посвящен разработке методов и алгоритмов репяиия Функциональных обратных задач рассеяния света выпуклыми ^ объектами.

Для функциональных обратных задач получено интегральное двумерное уравнение фредгольма 1-ого рода на единичной сфэрэ цля восстановления гауссовой кривизны рассеивателя по его дифференциальному сечению рассеяния:

F(p = f QC^^sUs где s.peG2,

- искомая функция, связанная элементарным алгебраичзркк^ соотношением с гауссовой кривизной; - заданное на S * S

ядро, определяемое оптическими параметрами поверхности псслэдуемого твердого тела и взаимным распололвннем источнгаш и приемника

Далее в работе разработан метод оптический локаци! для определения гауссовой кривизны исследуемого тела по его дифференциальному сечению рассеяния "назад". Анализ структуры ядра QtS.p) для локационного дифференциального сечете рассеяния, проведенный в работе, показал, что оно полозэггельис в c:r.i-мэтрично, а оператор А вполне непрерывен. Поэтому для ргззшгл интегрального уравнения был пр;п:ензп итерационный аягорпти Сридмана

Такта в работе приведены результаты Ессстаяовлэния гауссовой кривизны шероховатого диэлектрического эллипсоида пргпяпя по его локационной индикатрисе рассеяния.

В пункте 4.3 проведено обсуждение алгоритм ре-^гптп

классической проблемы Минковского, связанной с восстановлением геометрии объекта по его гауссоьой кривизне.

В пункте 4. 4 проведен вычислительный эксперимент по построению кривых блеска обьектов, совершающих сложное движение. Напученная оптическая■информация была обработана методами топологической динамики. Рассчитаны скейлинговые индексы аттракторов исследуемых систем.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ . ' '

На защиту выносятся следующие результаты: . 1) физическая модель и аналитическое выражение для расчета коэффициентов яркости шероховатых поверхностей диэлектриков и .композитов;

2) метод, алгоритм и математическое обеспечение для расчета дифференциального сечения рассеяния света объектами сложной структуры с учетом эффектов взаимного затенения и многократного отражения света от их компонент; '

3) метод реи&ния параметрических обратных задач рассеяния света объектами слокной структуры;

4) метод определения формы и.размеров выпуклого тела по его дифференциальному сечению рассеяния света.

. Основные результаты опубликованы в следующх работах:

1. Куприянов В. В. Новый метод решения основной задачи спектрофотометрии .геостационарных спутников. //Набл. ИНГ. 1990. »85. С. 47-54.

2. Куприянов В. Е Вероятностный подход к решению обратной этздачи спектрофотометрии космических объектов. //Набл. ИНГ. 1990. N8?. С. 120-127.

3. Куприянов КВ., Белошенков А. В. Моделирование на ЭВМ кривых блеска ГСС методом .Монте-Карло. //Набл. ИНГ. 1990. N87. С. 112-119.

4. Куприянов В. а _ Расчет спектральных коэффициентов яркости материалов покрытий КО в приближении эйконала с учетом затенений, //PKT. 1991. Сер. 15. Вып. 6. С. 34-36.