Вариант № 7

Обратные задачи и пространственно-градиентный анализ полей в морских средах.

Обратные задачи, связанные с определением электромагнитного образа источника по известным полям, математически формируются в виде векторного интегрального уравнения Фредгольма первого рода:

,(1)

где – вектор напряженности электрического или магнитного полей;– ядро уравнения, для скалярных задач– функция Грина. В нашем случае– тензор второго ранга.

При решении обратных задач возникают три вопроса:

Существует ли решение основного интегрального уравнения?

Да

Нет

Если решение существует, то является ли оно единственным?

Да

Нет

Устойчиво ли решение, т.е. приводят ли малые изменения исходных данных, соответственно, к малым изменениям решения?

Да

Нет

Если ответы на все эти вопросы положительны, то задача называется корректно поставленной. В противном случае задачу называют некорректно поставленной или просто некорректной.

В последнее время заметно возрос интерес к электромагнитным полям, имеющим биологическое происхождение. Например, зарегистрированы электрические поля величиной порядка 10-3 В/м и более в зоне скопления фитопланктона и бактерий на глубинах 15 – 20 м. Обнаружено и обратное влияние электромагнитного поля на жизнедеятельность микроорганизмов. По-видимому, изучение электромагнитной активности обитателей морских глубин и их реакции на внешние электромагнитные воздействия должно стать важным звеном в освоении Мирового океана. Этот путь, возможно, приведет к разгадке тайн исчезновения или необъяснимого роста отдельных популяций, их миграционных законов, а также особенностей поведения перед надвигающимися стихийными бедствиями. Сегодня ясно одно, что успех в этом важном деле, как и в решении рассмотренных выше задач, непосредственно связан в развитием методов и средств пространственно-временного анализа подводных электромагнитных полей.

Точность восстановления пространственной структуры полей регламентируется количеством их пространственных отсчетов и погрешностью измерений. Максимальное число пространственных отсчетов ограничено в процессе исследования. Ограничивающими факторами при последовательном анализе являются нестационарность измеряемых процессов, а при параллельном – значительные аппаратурные затраты. Погрешность измерений во многих случаях обусловлена воздействием помеховых полей, обладающих высокой степенью однородности «не зависимо от координат» в исследуемой области пространств. В основном мешающее действие оказывают микропульсации МПЗ и шумы индуцируемые при вибрации датчиков полей в МПЗ. Механизм возникновения последних заключается в разделении зарядов в проводниках датчиков под действием силы Лоренца, если проводники перемещаются во внешнем магнитном поле. В то же время во многих океанологических исследованиях требуется локализовать и идентифицировать источники, находящиеся на относительно небольших удаления, так что их поля достаточно быстро меняются в области размещения датчиков полей. Проблемы локализации и идентификации источников по их полям в так называемой ближней зоне возникают при электромагнитных исследованиях различных гидродинамических процессов, при изучении магнитных аномалий, полей различных биообъектов и микроорганизмов, а также при решении ряда других прикладных задач исследования океана.

Таблица Перечень сокращений

Сокращение Расшифровка

МСМАП - многосенсорная система мониторинга акватории порта

НП - нефтяное пятно

ПТН - подсистема телевизионного наблюдения

ПХК - Подсистема химометрического контроля

РЛП - радиолокационная подсистема

САП - сейсмоакустическая подсистема

ЧС - чрезвычайная ситуация

РЛС - радиолокационная станция