Розробка методу адаптації систем радіоакустичного зондування атмосфери до метеорологічної ситуації

Автор(и)

  • Володимир Михайлович Карташов Харківський національний університет радіоелектроніки, Україна https://orcid.org/0000-0001-8335-5373
  • Ігор Євгенович Кондрашов Харківський національний університет радіоелектроніки, Україна https://orcid.org/0009-0008-0359-4605
  • Олександр Володимирович Карташов Харківський національний університет радіоелектроніки, Україна https://orcid.org/0009-0002-7569-0264
  • Роман Олександрович Бобнєв Харківський національний університет радіоелектроніки, Україна https://orcid.org/0000-0002-9322-9722
  • Антон Павлович Шамрай Харківський національний університет радіоелектроніки, Україна https://orcid.org/0009-0006-4858-7033

DOI:

https://doi.org/10.15587/2706-5448.2026.356834

Ключові слова:

радіоакустичне зондування атмосфери, умова Брегга, частотна адаптація, стохастичне управління, зондувальний сигнал

Анотація

Об’єктом дослідження є процес забезпечення умови Брегга між довжинами акустичної та електромагнітних хвиль при вимірюванні висотних профілів температури атмосфери методом радіоакустичного зондування (РАЗ).

Проблема, що вирішується в роботі, полягає у відсутності узагальненої теоретичної бази для розроблення методів адаптації систем РАЗ з метою підтримки умови Брегга у процесі руху акустичного хвильового пакета (АХП) в атмосфері.

В роботі з використанням теорії стохастичного оптимального управління розроблено метод частотної адаптації систем РАЗ для забезпечення умови Брегга трасою зондування. Метод включає операції оцінювання швидкості звуку, стохастичної лінійної фільтрації вектора параметрів стану АХП та управління частотою радіосигналу на основі отриманих даних. Запропоновано метод оцінювання інформаційних параметрів сигналу, розроблено алгоритм послідовної фільтрації параметрів АХП.

Розроблений метод частотної адаптації дозволить суттєво підвищити якісні показники систем РАЗ – точність вимірювання профілів температури атмосфери та оперативність зондування. Використання методу на практиці дозволить також збільшити дальність дії систем зондування шляхом більш ефективного налаштування на умови Брегга при малих значеннях відношення сигнал-шум, характерних для великих дальностей.

Підвищення основних характеристик систем досягається шляхом більш точного забезпечення умови Брегга в процесі вимірювання значень швидкості звуку, внаслідок чого результати вимірювань не мають систематичних похибок, а випадковий компонент похибок значно зменшується. Тому час осереднення окремих результатів вимірювань для досягнення необхідної інтегральної точності оцінювання профілю температури атмосфери значно зменшується, з десятків до одиниць хвилин.

Запропонований метод може бути реалізований на практиці шляхом удосконалення наявних систем РАЗ атмосфери, що виготовляються промисловістю.

Біографії авторів

Володимир Михайлович Карташов, Харківський національний університет радіоелектроніки

Доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри

Кафедра медіаінженерії та інформаційних радіоелектронних систем

Ігор Євгенович Кондрашов, Харківський національний університет радіоелектроніки

Аспірант

Кафедра медіаінженерії та інформаційних радіоелектронних систем

Олександр Володимирович Карташов, Харківський національний університет радіоелектроніки

Аспірант

Кафедра медіаінженерії та інформаційних радіоелектронних систем

Роман Олександрович Бобнєв, Харківський національний університет радіоелектроніки

Аспірант

Кафедра медіаінженерії та інформаційних радіоелектронних систем

Антон Павлович Шамрай, Харківський національний університет радіоелектроніки

Аспірант

Кафедра медіаінженерії та інформаційних радіоелектронних систем

Посилання

  1. Emeis, S. (2021). Sodar and RASS. Springer Handbook of Atmospheric Measurements. Cham: Springer, 661–681. https://doi.org/10.1007/978-3-030-52171-4_23
  2. Bradley, S. (2007). Atmosphere Acoustic Remote Sensing. Principes and Application. CRC Press, 267. Available at: https://www.taylorfrancis.com/books/mono/10.1201/9781420005288/atmospheric-acoustic-remote-sensing-stuart-bradley
  3. Kartashov, V., Babkin, S., Kartashov, A., Pershyn, Y. (2023). Development of the Atmosphere Radio-Acoustic Sounding Method in Ukraine and in the World in the Period of 1961-2000. 2023 IEEE International Conference on Information and Telecommunication Technologies and Radio Electronics (UkrMiCo). Kyiv, 372–376. https://doi.org/10.1109/ukrmico61577.2023.10380339
  4. Emeis, S. (2011). Surface-Based Remote Sensing of the Atmospheric Boundary Layer. Berlin, Heidelberg: Springer, 175. https://doi.org/10.1007/978-90-481-9340-0
  5. Garcia-Benadi, A., Bech, J., Udina, M., Campistron, B., Paci, A. (2022). Multiple Characteristics of Precipitation Inferred from Wind Profiler Radar Doppler Spectra. Remote Sensing, 14 (19), 5023. https://doi.org/10.3390/rs14195023
  6. Thampy, B. P., Judy, M. V., Kottayil, A. (2023). Wind profiler Doppler power spectrum segmentation using U-Net. 2023 International Conference on Advances in Intelligent Computing and Applications (AICAPS), 1–6. https://doi.org/10.1109/aicaps57044.2023.10074415
  7. Lataitis, R. J. (1993). Theory and Application of a radio-acoustic sounding system (RASS): NOAA Technical Memorandum ERL WPL-230. Nat. Oceanic and Atmos. Admin. Environ, Res. Labs. Boulder, CO, 207. Available at: https://repository.library.noaa.gov/view/noaa/32558
  8. Lehmann, V., Brown, W.; Foken, T. (Ed.) (2021). Radar Wind Profiler. Springer Handbook of Atmospheric Measurements. Cham: Springer, 901–933. https://doi.org/10.1007/978-3-030-52171-4_31
  9. Kartashov, V. M., Babkin, S. I., Tolstykh, Y. G., Lepeha, N. G. (2016). Systematic errors in measurement of meteorological variables in correlation processing of signal of radio acoustic sounding systems. Telecommunications and Radio Engineering, 75 (9), 835–843. https://doi.org/10.1615/telecomradeng.v75.i9.80
  10. Temperature Profiler RASS. Metek. Available at: https://metek.de/product-group/rass/ Last accessed: 18.11.2025
  11. Overview. RASS (Radio Acoustic Sounding System) addition to the SODAR PCS2000. Available at: https://www.biral.com/product/rass-sodar-pcs2000/#product-overview Last accessed: 18.11.2025
  12. Remtech Radio Acoustic Sounding System (RASS) for remote sensing of temperature. RASS. Available at: https://remtechinc.com/wp-content/uploads/RASS3.pdf Last accessed: 18.03.2025
  13. Remtech PA-0 SODAR acoustic wind profiler. PA-0. Available at: https://remtechinc.com/wp-content/uploads/PA-0.pdf Last accessed: 18.11.2025
  14. RASS for Radar Wind Profilers. Available at: https://www.scintec.com/catalogs/rass-for-radar-wind-profilers/ Last accessed: 18.11.2025
  15. RASS for Sodar Wind Profilers. Available at: https://www.scintec.com/catalogs/rass-for-sodar-wind-profilers/ Last accessed: 18.11.2025
  16. Lindenberg column. DWD. Available at: https://www.dwd.de/EN/research/observing_atmosphere/lindenberg_column/lindenberg_column_node.html;jsessionid=8458988E48142AB0B4F55375227909C7.live11054 Last accessed: 18.11.2025
  17. Skolnik, I. M. (2008). Radar Handbook. New York: McGraw-Hill Education, 1328. Available at: https://ftp.idu.ac.id/wp-content/uploads/ebook/tdg/ADNVANCED%20MILITARY%20PLATFORM%20DESIGN/Radar%20Handbook.pdf
  18. Terrell, W. J. (1999). Some Fundamental Control Theory II: Feedback Linearization of Single Input Nonlinear Systems. The American Mathematical Monthly, 106 (9), 812–828. https://doi.org/10.1080/00029890.1999.12005126
  19. Kychak, V. M., Volovyk, A. Yu., Shutylo, M. A., Chervak, O. P. (2018). Radiotekhnichni systemy (Osnovy proektuvannia. Chastyna 1). Vinnytsia: VNTU, 122. Available at: http://pdf.lib.vntu.edu.ua/books/IRVC/Kichak_P1_2018_122.pdf
  20. Kartashov, V. M., Babkin, S. I., Kushnir, M. K., Oleinikova, E. I. (2015). Formation of empirical and methodical foundations of science in the field of atmosphere radioacoustic sounding systems. Telecommunications and Radio Engineering, 74 (15), 1391–1407. https://doi.org/10.1615/telecomradeng.v74.i15.70
  21. Dorf, R. C., Bishop, R. H. (2022). Modern Control Systems. Pearson, 512. Available at: https://studylib.net/doc/27877119/modern-control-systems-book
  22. Kartashov, V. M. (2003). Signal Scattering Functions of Atmospheric Sounding Systems. Telecommunications and Radio Engineering, 59 (7-9). https://doi.org/10.1615/telecomradeng.v59.i7-9.70
  23. Kartashov, V. M., Tikhonov, V. A., Voronin, V. V., Tymoshenko, L. P. (2016). Complex models of random signals in problems of acoustic sounding of atmosphere. Telecommunications and Radio Engineering, 75 (20), 1885–1892. https://doi.org/10.1615/telecomradeng.v75.i20.80
  24. Kartashov, V. M., Tikhonov, V. A., Voronin, V. V. (2017). Features of construction and application of complex systems for the atmosphere remote sounding. Telecommunications and Radio Engineering, 76 (8), 743–749. https://doi.org/10.1615/telecomradeng.v76.i8.70
  25. Oleynikov, V. N., Zubkov, O. V., Kartashov, V. M., Korytsev, I. V., Babkin, S. I., Sheiko, S. A. (2019). Investigation of detection and recognition efficiency of small unmanned aerial vehicles on their acoustic radiation. Telecommunications and Radio Engineering, 78 (9), 759–770. https://doi.org/10.1615/telecomradeng.v78.i9.20
  26. Semenets, V. V., Kartashov, V. M., Leonidov, V. I. (2018). Registration of refraction phenomenon in the problem of acoustic sounding of atmosphere in airports zone. Telecommunications and Radio Engineering, 77 (5), 461–468. https://doi.org/10.1615/telecomradeng.v77.i5.90
  27. Muradyan, P., Coulter, R. (2020). Radar Wind Profiler (RWP) and Radio Acoustic Sounding System (RASS) Instrument Handbook. Environmental Science Division, Argonne National Laboratory, 20. Available at: https://www.arm.gov/publications/tech_reports/handbooks/rwp_handbook.pdf Last accessed: 14.11.2025
Development of a method for adaptation of radioacoustic sounding systems of the atmosphere to the meteorological conditions

##submission.downloads##

Опубліковано

2026-04-30

Як цитувати

Карташов, В. М., Кондрашов, І. Є., Карташов, О. В., Бобнєв, Р. О., & Шамрай, А. П. (2026). Розробка методу адаптації систем радіоакустичного зондування атмосфери до метеорологічної ситуації. Technology Audit and Production Reserves, 2(2(88), 84–91. https://doi.org/10.15587/2706-5448.2026.356834

Номер

Том 2 № 2(88) (2026): Інформаційно-керуючі системи

Розділ

Системи та процеси керування

Ліцензія

Авторське право (c) 2026 Volodymyr Kartashov, Igor Kondrashov, Oleksandr Kartashov, Roman Bobniev, Anton Shamrai

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.