Методика сейсмоакустичного моніторингу вибухових полів для ведення дистанційної розвідки

Ярмолай І. О. Методика сейсмоакустичного моніторингу вибухових полів для ведення дистанційної розвідки : дис. ... доктора філософії : 126 Інформаційні системи та технології. Київ, 2026. 129 с.

Ярмолай І.О. Методика сейсмоакустичного моніторингу вибухових полів для ведення дистанційної розвідки – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 126 - інформаційні системи та технології (галузь знань 12 - інформаційні технології) – Київський національний університет імені Тараса Шевченка МОН України. - Київ, 2026.
В умовах довготривалої збройної агресії російської федерації проти України безпека людини, суспільства й держави суттєво залежать від надійного функціонування оборони країни. Ключовим аспектом в обороні держави є розвідка. Розвідка є найважливішим вид забезпечення військ інформацією про стан супротивника. Одним з таких видів є пасивна дистанційна розвідка на основі сейсмоакустичного моніторингу. Пасивна сейсмоакустична розвідка - це збір даних про об’єкти або території без безпосереднього контакту з ними за допомогою сейсмічних та акустичних сенсорів.
Ведення розвідки на основі сейсмічного моніторингу базується на фізичних явищах та властивостях пружних хвиль, що поширюються в природних та техногенних об’єктах. Ці хвилі можуть бути викликані, як зовнішніми процесами (вибухи, переміщення техніки, проліт літальних апаратів тощо), так і внутрішніми процесами (старіння та втома будівельних об’єктів, розповсюдження сейсмічних хвиль в Земній поверхні тощо). При цьому, ведення розвідки на основі акустичного моніторингу базується на поширенні та реєстрації звукових (акустичних) хвиль, а також на властивостях середовищ, через які ці хвилі проходять. Завдяки різниці швидкості поширення акустичних хвиль відносно сейсмічних в повітрі і твердому середовищі дає змогу отримувати

додаткову інформацію про відстань до об’єкта та місце (координати) розташування. Тому ведення дистанційної розвідки на основі акустичного моніторингу доповнює ведення дистанційної розвідки на основі сейсмічного моніторингу.
В роботі сформульована і поставлена наукова задача, яка полягає в розробці методики сейсмоакустичного моніторингу вибухових полів для ведення дистанційної розвідки.
У роботі розглянуто загальні положення щодо ведення пасивної дистанційної розвідки (моніторингу). Розглянуто існуючі акустичні та сейсмічні системи дистанційної розвідки, надано аналіз існуючих математичних моделей, методів і методик, що використовуються в сейсмоакустичній розвідці, їх переваги та недоліки. Проведено аналіз існуючих систем пасивної дистанційної розвідки у військовій сфері на основі моніторингу сейсмічних і акустичних полів.
Запропоновано новий метод сейсмоакустичного моніторингу роздільних сигналів вибухових полів для ведення дистанційної розвідки. Суть якого полягає у відображенні вибухового поля у вектор вільних параметрів параметричної математичної моделі, динаміка якого характеризує, як саме вибухове поле, так і джерело вибухів.
Представлена розробка нової параметричної математичної моделі сейсмоакустичного моніторингу роздільних сигналів вибухових полів для ведення дистанційної розвідки, та зроблено обґрунтування вибору виду параметричної математичної моделі сейсмоакустичного моніторингу роздільних сигналів вибухових полів для ведення дистанційної розвідки.
Проведено обґрунтування вибору критеріїв та параметрів для математичної моделі сейсмоакустичного моніторингу вибухових полів для ведення дистанційної розвідки.
Проведена перевірка адекватності параметричної математичної моделі сейсмоакустичного моніторингу роздільних сигналів вибухового поля, яка показала, що ухилення параметричної моделі від даних спостереження не перевищує 7 % в метриці .
Представлена нова параметрична математична модель нероздільних сигналів моніторингу вибухових полів для ведення дистанційної розвідки на основі сейсмоакустичного аналізу, як узагальнення моделі роздільних сигналів вибухових полів на випадок їх нероздільності. Для оцінки її адекватності проведено імітаційне моделювання вибухового поля, яке моделюються реалізацією стохастичного процесу в кожній точці спостереження. По результатам імітаційного моделювання можна зробити висновок, адекватність моделі нероздільних сигналів моніторингу вибухових полів для імітованого нероздільного сигналу не перевищує 5%.
Представлено удосконалену методику моніторингу сигналів вибухових полів для ведення дистанційної розвідки на основі сейсмоакустичного аналізу. Сутність методики полягає у апроксимації роздільних і не роздільних сигналів вибухових полів параметричними математичними моделями, що відображають ці сигнали у векторний Евклідовий простір інформативних параметрів. При цьому, кожний вектор в Евклідовому просторі інформативних параметрів описує сигнал вибухового поля, який порівнюється в вибраній метриці з еталонними векторами інформативних параметрів сигналів вибухових полів. Методика відрізняється від існуючих тим, що створюються параметричні математичні моделі роздільних і не роздільних сигналів та здійснюється їх класифікація шляхом порівняння вектору інформативних параметрів поточного сигналу вибухового поля з еталонними векторами інформативних параметрів сигналів вибухових полів. Для проведення моніторингу вибухових полів, необхідно набрати статистику для різних сигналів вибухових полів та передаточних функцій середовищ, в яких розповсюджується сигнал. Це забезпечить апріорні уявлення як про вибухове поле в точках дослідження, так і про самі сигнали вибухових полів. Апріорне знання випадкового процесу завад дозволить значною мірою послабити їх вплив на отримання оцінок сигналу вибухового поля, що досліджується. Це ослаблення досягається оптимізацією процедур обробки, що враховують апріорні статистики випадкового процесу перешкод. В роботі враховується вплив нестабільності параметрів процесу дослідження та оптимізації процедури обробки спостережених даних за критеріями, що враховують характеристики природного фону завад. Процес моніторингу вибухових полів зводиться до оцінки інформативних параметрів параметричних математичних моделей роздільних та нероздільних сигналів вибухового поля, суперпозиція яких формує саме вибухове поле.
Представлена розробка методичних рекомендацій щодо застосування удосконаленої методики сейсмоакустичного моніторингу вибухових полів для ведення дистанційної розвідки.
Представлені в роботі математичні моделі, метод і методика орієновані на інтеграцію в алгоритми штучного інтелекту для автоматизованих систем сейсмоакустичного моніторингу вибухових полів для ведення дистанційної розвідки. В сучасних умовах розвитку технологій автоматизовані системи сейсмоакустичного моніторингу вибухових полів для ведення дистанційної розвідки є необхідною складовою ведення пасивної розвідки.