Найбільш вагомі результати фундаментальних досліджень.
НДР «Розвиток методів та вдосконалення засобів радіофізичної інтроскопії оптично непрозорих середовищ природного та штучного походження» (шифр “Омега-2”)
Чутливість локаторів обмежується високим рівнем шумів, які мають місце, коли робоча смуга частот сягає кількох Гігагерц. Це проблема, яка перешкоджає широкому застосуванню надширокосмугових радіолокаційних систем. В таких радарах для точної реєстрації сигналів, які приймаються, використовують стробоскопічні перетворювачі. З метою збільшення динамічного діапазону стробоскопічного приймального пристрою надширокосмугового радіолокатора запропоновано застосування аналогового накопичення. Для з’ясування ефективності його використання авторами вирішена модельна задача стробоскопічного перетворення та проведені відповідні експерименти для перевірки теоретичних висновків. Досліджено вплив аналогового накопичення сигналів на такі характеристики стробоскопічного перетворювача, як коефіцієнт передачі, перехідна характеристика, робоча смуга частот. Показано, що аналогове накопичення призводить до зменшення часу зростання перехідної характеристики та відповідно до розширення робочої смуги частот стробоскопічного перетворювача, в той же час коефіцієнт передачі залишається незмінним. Результати дослідження будуть використані для створення високочутливої надширокосмугової радіолокаційної апаратури. Нам відомо, що в Україні аналогів цього підходу не існує. Щодо закордонних аналогів, то отриманий нами результат відноситься до розряду “know-how”, яке закордонні компанії – розробники апаратури воліють не публікувати широко. Тому порівняння з закордонними аналогами є проблематичним. Рубан В.П., Почанін Г.П., Шуба О.О., Почанін О.Г.
Розвинуто методи селекції корисної інформації з відбитих від малорухомих об’єктів зондувальних сигналів. Для підвищення ефективності алгоритмів обробки відбитих від об’єктів сигналів використані стохастичні методи приймання сигналів за умов апріорної невизначеності щодо розподілів щільності ймовірності завад. Проведені дослідження електродинамічних властивостей надширокосмугових узгоджувальних систем з метою їхнього використання у приймально-випромінюючих антенних системах із мінімально можливим коефіцієнтом зв’язку між випромінюючим і приймальним трактами дециметрового діапазону електромагнітних хвиль. Розроблено структурну схему макету РЛС для рятівників дециметрового діапазону хвиль. Проведені натурні випробування макетів РЛС для рятівників і розроблені рекомендації по її використанню. Отримані результати знаходяться на рівні світових досягнень в галузі. Аналогів в Україні немає. Вязьмітінов І.А., Ситнік О.В., Мирошниченко Є.І., Клочко Г.І.
На основі попередніх теоретичних розрахунків зроблено збуджувач та приймальний вузол поверхневих хвиль Е01-типу у діелектричному циліндричному хвилеводі. Експериментально досліджено електродинамічні характеристики збуджених полів у циліндричному діелектричному хвилеводі. Показано, що у заданому діапазоні довжин хвиль нерівномірність рівня збудження не перевищує 20%, що є достатнім для побудови експериментального зразку циліндричного дифракційного випромінювача. Сидоренко Ю.Б., Провалов С.А.
Розроблено та виготовлено макет генератора струму і схеми мікропроцесорного управління портативного стилометра та продовжено випробування генератора плазми потужністю порядку 200Вт, на частотний діапазон 5-20мГц. Створено низькотемпературний діагностичний стенд та програми тестування фотоелектричного детектора. Вивчено вплив температури кристала фотодетектора на показники точності й чутливості аналізу елементного складу металевих зразків. По результатам досліджень в Вісник НТУУ “КПІ” (серія Приладобудування) направлено статтю Єгорова А.Д., Синельникова І.Є. та ін. “Исследование температурных эффектов при регистрации спектров фотоэлектрическими детекторами”. Розробки впроваджуються в народне господарство у вигляді госпдоговірної теми згідно договору №11/14-1102дп “Створення електронної системи реєстрації атомно-емісійних спектрів для спектрографа ИСП-30” на державному підприємстві “Завод ім. В.О.Малишева” м.Харків. Єгоров А.Д.
НДР «Розробка нових моделей та методів вивчення тонкої структури електромагнітних полів у діапазоні частот від одиниць мегагерц до десятків гігагерц у природних неоднорідних, анізотропних середовищах та поблизу поверхонь їх розподілу для задач дистанційного зондування та радіолокації» (шифр «Теразонд»)
Виконані роботи у напрямку «Дослідження можливості використання пасивних (радіометричних) систем формування зображень у міліметровому діапазоні радіохвиль для задач автоматизованого розподілу паперової сировини (макулатури) на окремі види при її вторинній переробці», з метою зменшення експлуатаційних витрат, покращення ефективності сортування та усунення ручної праці. В ході досліджень: проведені експериментальні вимірювання радіофізичних властивостей вторинної паперової сировини, виявлені інформаційні параметри, запропоновані способи їх спостереження та реєстрації; сформовані пропозиції щодо модифікації вже існуючих (розроблених) систем радіобачення міліметрового діапазону хвиль для їх промислового використання в установках розподілу вторинної паперової сировини на класи, а також сформовані пропозиції щодо складу датчиків та алгоритмам обробки даних для «інтелектуальної» частини промислової установки для автоматизованого розподілу вторинної паперової сировини. Робота не має аналогів в Україні. Аналоги у світі не відомі.
Наукова та практична значимість досліджень полягає у тому, вони є підготовчим етапом для наступної дослідно-конструкторської роботи з розробки промислової установки для автоматизованого сортування вторинної паперової сировини. Впровадження таких установок у галузі переробки вторинної паперової сировини дозволить уникнути використання ручної праці на етапі сортування паперової сировини, що зменшить експлуатаційні витрати та поліпшить ефективність використання вторинних ресурсів, що, у свою чергу, підвищить економічні показники у галузі переробки та буде сприяти збереженню та поліпшенню стану навколишнього середовища. Шило С.А.
НДР «Радіолокаційний моніторинг технічного стану підповерхневої частини інженерних споруд» (шифр “Магістраль”)
На другому етапі продовжено удосконалення методу обробки результатів вимірювання товщини шарів покриття та проведено експериментальні дослідження. Теоретично проаналізовано різні конструкції антенної системи з точки зору підвищення чутливості георадара до виявлення тріщин та проведено експерименти щодо перевірки методу пошуку тріщин, на який авторами цієї роботи одержано патенти України № 95157 та № 81296. Теоретично досліджено задачу відновлення форми об’єктів, що зондуються надширокосмуговим імпульсним методом, за допомогою методу мікрохвильової томографії. В роботі використано підхід до зондування з диференційною антенною системою запатентований виконавцями проекту в патенті № 81652 України. З метою розширення діапазону спостереження (за часом, а відповідно і за глибиною) було запропоновано оригінальний спосіб забезпечення розширеного діапазону затримок стробімпульсів. Розроблено електричні схеми нової цифрової лінії затримки, виготовлено друковані плати, проведено тестування лінії затримки, приєднано її до макету георадара і проведено експерименти, які довели працездатність такої лінії затримки і, разом з тим, високу точність задавання необхідних часових інтервалів. Оскільки це цифрова схема, що керується за допомогою комп’ютера, було розроблено відповідне програмне забезпечення, яке надало змогу керування за допомогою комп’ютерних програм, якими оснащено георадарЕкспериментально досягнуто затримки до 200 нс. Це відкриває можливість прийому радіолокаційних сигналів з глибин, що приблизно дорівнюють 10 м. Наразі з’ясовується можливість патентування цього способу. Масалов С.О., Почанін Г.П., Рубан В.П., Варяниця-Рощупкіна Л.А., Шуба О.А., Почанін О.Г.
НДР «Використання випромінювань штучних супутників землі та телевізійних центрів для дослідження атмосферних процесів» (шифр „Діагностика”)
Досліджено вплив Сонця на характеристики сигналів ГНСС та телевізійних центрів. Розглянуто можливість використання кутів приходу сигналу на заобрійній трасі для виявлення рефракційних властивостей тропосфери. З використанням записів рівня заобрійного УКХ сигналу вивчено сезонні та добові зміни тропосферної рефракції. Розроблено методика діагностики тропосферної рефракції за зміною рівня сигналу протягом доби та виявлення на трасі поширення інверсійних шарів. Для вивчення сезонної та добової залежностей коефіцієнта заломлення тропосфери, а також встановлення зв’язку між ним та рівнями сигналів ШСЗ й телевізійного центру проаналізовані метеорологічні характеристики для різних регіонів країни. Додатково проведені вимірювання коефіцієнта заломлення за допомогою створеного радіорефрактометра та штатних метеопараметрів тропосфери (тиску, вологості, температури) з використанням розробленої портативної метеостанції, які входять до складу вимірювального комплексу (пункт прийому супутникової інформації ім. А.І. Калмикова ІРЕ НАН України). До його складу також входять 3 одночастотні приймачі ГНСС СН-4717, приймач сигналів метеорологічних супутників NОАА, одно частотний приймач СН-4706 з параболічною антеною, та двочастотний приймач ГНСС «Бриз».
Розглянуті можливості діагностики атмосфери та підстилаючої поверхні за прийнятими гнсс сигналами. Продовжено створення методики визначення рефракційних параметрів тропосфери та іоносфери, за кутами радіозаходів ШСЗ. Вимірювання псевдовідстаней та змін координат вимірювального пункту використані для розробки методів діагностики атмосферної рефракції та виявлення вологонасичених хмар на трасі поширення сигналу. Розпочато дослідження впливу шорсткості поверхні, що підстилає на рівень флуктуацій сигналу ГНСС.
Запропоновано для дослідження атмосферних неоднорідностей як природного так і штучного характеру, дистанційного зондування підстилаючих поверхонь використовувати підсвічування ГНСС сигналами. Отримано сезонні та добові зміни характеристик тропосфери для різних регіонів, а також зміни характеристик ГНСС сигналів внаслідок впливу тропосфери та іоносфери. Приведені сезонні зміни вологої складової зенітної тропосферної затримки. По даним, отриманим за допомогою ШСЗ проведено аналіз зміни запасів вологи в атмосфері та інтенсивності дощу. Оцінено повний електронний вміст по результатам вимірювань двочастотного приймача ГНСС сигналів. Луценко В.І.
НДР «Визначення орієнтації, координат, взаємного положення та параметрів руху об’єктів у космосі з використанням гнсс технологій» (шифр „Кут”)
Для відпрацювання алгоритмів вимірювання параметрів кутової орієнтації (ПКО) космічних апаратів за допомогою ГНСС – технологій створено вимірювальний комплекс на основі трьох одно-частотних навігаційних приймачів СН-4719 розробки ТОВ «Навіс-Україна», антени яких розміщені на поворотній системі від малогабаритної РЛС 1РЛ-133. Цей комплекс дозволив дослідити похибки визначення орієнтації об’єктів при змінах їх курсового кута та крену. Створено спеціальні програмне забезпечення та методики вимірювання, за допомогою яких визначаються ПКО. Макет високоточної кутомірної системи дозволив працювати як при фіксованому положенні антен по азимуту та куту місця, так і в динамічному режимі (при поворотах антенної системи з кутовими швидкостями 4град/с або 8град/с). З використанням імітатору ГНСС сигналів створено сценарії імітації зближення двох космічних об’єктів (КО). Вихідні дані координат реальних КО при зближенні були надані Конструкторським бюро Південне (м. Дніпропетровськ). За допомогою імітатора створено навігаційні сигнали в місті розташуванні КО та проведено тестування приймачів системи навігації при їх роботі на високо динамічних КО які зближуються і оцінена похибка визначення взаємної відстані.
Вирішена алгоритмічна задача побудови супутникового навігаційного поля для різних висот космічних об’єктів з використанням імітатора. При цьому в сценарії імітації навігаційного поля враховані параметри тропосфери та, в першу чергу, іоносфери Землі, що дає можливість відпрацьовувати алгоритми роботи приймачів, та методики керування КО ще до запуску об’єктів в умовах Землі.
Продовжені дослідження методів високоточного GPS- визначення параметрів кутової орієнтації (ПКО) рухомих об’єктів, в якому реалізований варіант кутомірної системи з використанням незалежних GPS приймачів з несинхронізованими годинниками. Проведено експериментальні дослідження визначень ПКО рухомих об’єктів. Експериментально показано, що розроблений прототип кутомірної системи дозволяє визначати кути з точністю (СКП): курсу, крену та тангажу не гірше 0,3 кут. град.
Обґрунтовано конструктивні особливості побудови чутливого елементу супутникового акселерометра. Розроблено моделі його динаміки та стійкості. Досліджено вплив дестабілізуючих факторів на похибки вимірювання. Проведено чисельне моделювання. Луценко В.І.
Використання результатів досліджень у народному господарстві.
НДР «Дослідження та удосконалення апаратної частини вимірювального комплексу «Одяг-1» з метою забезпечення георадарної зйомки при русі зі швидкістю потоку» (Шифр „Поток”)
Зроблені оцінки та з’ясовано, що технічні характеристики георадара мають можливість забезпечити збір георадіолокаційних даних підчас руху лабораторії і швидкістю 30 км/г з такими параметрами, як кількість вибірок на один сигнал – 1024 (при зондуванні без накопичення) та шаг зчитування вздовж ділянки зондування ≤ 1,7 см. Проаналізовано низку алгоритмів і оцінено їх вплив на можливість підвищення продуктивності георадарної зйомки. (Під продуктивністю, в даному випадку, розуміємо довжину обстеженої ділянки за одиницю часу. Проаналізовано підходи до побудови датчика переміщення, необхідного для точного визначення місця, на якому проводилось зондування, на ділянці маршруту. Розроблено принципові електричні схеми апаратури для передачі даних до георадара та комп’ютера, зроблено відповідні удосконалення в блоці керування, виготовлено друковані плати та макети. Плати перевірені у складі георадара, розроблено програмне забезпечення для прийому сигналів відліку та передачі цих сигналів в блок керування для завдання необхідних режимів зйомки, а також для запису довжини пройденого шляху. Отримані результати є кроком до удосконалення апаратної частини вимірювального комплексу «ОДЯГ-1» з метою оснащення ним пересувної лабораторії і забезпечення моніторингу стану дорожніх одягів при русі зі швидкістю транспортного потоку. Почанін Г.П.
Георадіолокаційний метод є неруйнівним методом, що дозволяє безконтактно, при русі вимірювального комплексу по дорозі, визначати місця та ступінь пошкодження підповерхневої частини покриття дороги. Розпочато дослідження, метою яких є оснащення георадарним комплексом пересувної лабораторії, яка матиме можливість збирати дані для оцінки стану доріг при русі в транспортному потоці. Це надасть змогу оперативно визначати проблемні місця на дорогах своєчасно планувати ремонт, попереджувати про наявність небезпечних ділянок (іноді автомобілі провалюються під землю на ділянках, які з поверхні здаються цілком нормальними) і, завдяки цьому, уникати аварійних ситуацій. На відміну від існуючих методів контролю, розроблений комплекс дає змогу визначення наявності дефектів та локалізації їх безперервно протягом всієї дороги, а не вибірково, що дозволяє своєчасно і з меншими витратами здійснювати ремонтні роботи. Закордонні аналоги поступаються точністю в визначені товщини шарів дорожнього одягу і є значно дорожчими. Результати буде впроваджено в експериментальному макеті комплексу в складі лабораторії УКРАВТОДОРА. Комплекс є результатом багаторічних досліджень. В 2014 році ці дослідження виконувались в межах трьох робіт “ОМЕГА-2”, “МАГІСТРАЛЬ”, “ПОТОК”. Слід зазначити, що на сьогодні дослідження ще не завершені. Наступними є завдання з оснащення пересувної лабораторії, а далі – розширення смуги аналізу. (Теперішній комплекс охоплює тільки відносно вузьку смугу дороги – порядку 0,3 м). Масалов С.О., Почанін Г.П, Рубан В.П., Шуба О.О., Холод П.В., Орленко О.А., Варяниця – Рощупкіна Л.А., Корж В.Г., Огурцова Т.М., Почанін О.Г., Дмитрук О.І., Чумак К.Т., Бойко А.С.