| Название НИОКТР |
Разработка методов количественной оценки неопределенности в задачах распространения волн на большие расстояния
|
| Аннотация |
При решении ряда научных и практических задач возникает необходимость в компьютерном моделировании характеристик распространения волн различной природы в неограниченных областях с различными неоднородностями. Одна из основных проблем подавляющего числа математических моделей и численных методов распространения волн заключается в том, что они принимают на вход параметры среды распространения как точно известные детерминированные величины. На практике это не так. Физические величины всегда известны с той или иной погрешностью. А значит и результат моделирования также является случайной величиной. Очевидное применение метода Монте-Карло для детерминированного метода на практике обычно не работает из-за огромной размерности.
Основное внимание в данном исследовании планируется уделить задаче распространения радиоволн вблизи поверхности Земли и задаче распространения акустических волн в неоднородной подводной среде. Оценка влияния неопределенности входных данных тут особенно актуальна, так как точное измерение всех параметров среды, масштабы которой составляют сотни километров, невозможно.
Актуальность компьютерного моделирования характеристик распространения радиоволн продиктована постоянным появлением новых систем беспроводной радиосвязи, ростом их плотности, расширением используемого радиочастотного спектра. Требуется одновременно учитывать неровный рельеф местности, городскую застройку, растительность, неоднородности показателя преломления тропосферы. Модели распространения применяются в радарных системах для мониторинга погоды, обнаружения и сопровождения воздушных объектов. Хотя влияние неоднородностей тропосферы на распространение радиоволн хорошо известно, надежных методов измерения все еще не создано. Все существующие методы измерения и оценки коэффициента преломления тропосферы обладают весьма значительной погрешностью, которую нельзя игнорировать при последующей математической обработке в прикладном программном обеспечении. Расположение и особенно диэлектрические свойства рельефа, зданий и сооружений, растительности также известны весьма условно.
Задачи вычислительной гидроакустики включают в себя дистанционное зондирование океанской среды, подводную навигацию и связь, мониторинг акустического шума, биоакустику, обнаружение и сопровождение подводных объектов. При расчете характеристик распространения акустических волн требуется учитывать пространственные вариации скорости звука и плотности, неоднородности рельефа дна и взволнованную морскую поверхность. Данные параметры всегда измеряются с погрешностью и подвергаются интерполяции.
Методы оценки неопределенности также помогут понять, с какой точностью требуется измерять ту или иную физическую величину для конкретной задачи. Часто возникают ситуации, когда результаты математического моделирования и натурных измерений плохо совпадают. Оценка погрешностей непосредственно в численной реализации модели поможет достоверно анализировать результаты экспериментов.
Для интеграции в сложные прикладные программные комплексы (например комплексы мониторинга тропосферы и морской подводной обстановки) требуются методы, позволяющие в близком к реальному времени давать решение с учетом ограниченности входных данных. Для качественного принятия решения требуется не только некоторое среднее значение, которое дают детерминированные модели, но и ее вероятностные характеристики.
В данном исследовании предлагается разработать новые численные методы решения однонаправленного уравнения Гельмгольца на основе современных методов автоматического дифференцирования и графов вычислений.
|
| Доступ к ОКОГУ исполнителя |
False
|
| Количество связанных РИД |
0
|
| Количество завершенных ИКРБС |
0
|
| Сумма бюджета |
3000.0
|
| Дата начала |
2025-09-15
|
| Дата окончания |
2027-06-30
|
| Номер контракта |
25-71-00028
|
| Дата контракта |
2025-09-15
|
| Количество отчетов |
2
|
| УДК |
|
| Количество просмотров |
4
|
| Руководитель работы |
Лытаев Михаил Сергеевич
|
| Руководитель организации |
Ронжин Андрей Леонидович
|
| Исполнитель |
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ "САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЦЕНТР РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК"
|
| Заказчик |
Российский научный фонд
|
| Федеральная программа |
Отсутствует
|
| Госпрограмма |
—
|
| Основание НИОКТР |
Грант
|
| Последний статус |
2025-11-27 20:52:43 UTC, 2025-11-27 20:52:43 UTC
|
| ОКПД |
Услуги, связанные с научными исследованиями и экспериментальными разработками в области компьютерных наук и информационных технологий
|
| Отраслевой сегмент |
—
|
| Минздрав |
—
|
| Межгосударственная целевая программа |
—
|
| Ключевые слова |
обратные задачи; конечно-разностные аппроксимации; некорректные задачи; уравнение Гельмгольца; псевдодифференциальные операторы; моделирование радиоканалов; подводная акустика; радиофизика; акустическая томография; оценка неопределенности
|
| Соисполнители |
—
|
| Типы НИОКТР |
Фундаментальное исследование
|
| Приоритетные направления |
—
|
| Критические технологии |
—
|
| Рубрикатор |
29.03.77 - Моделирование физических явлений
|
| OECD |
—
|
| OESR |
Компьютерные, информационные науки и биоинформатика (разработка аппаратного обеспечения относится к разделу 2.2, социальный аспект относится к разделу 5.8)
|
| Приоритеты научно-технического развития |
а) переход к передовым технологиям проектирования и создания высокотехнологичной продукции, основанным на применении интеллектуальных производственных решений, роботизированных и высокопроизводительных вычислительных систем, новых материалов и химических соединений, результатов обработки больших объемов данных, технологий машинного обучения и искусственного интеллекта;
|
| Регистрационные номера |
—
|
