Ярмолай, Ігор ОлександровичІгор ОлександровичЯрмолайПампуха, Ігор Володимирович2026-02-262026-02-262026-02-25Ярмолай І. О. Методика сейсмоакустичного моніторингу вибухових полів для ведення дистанційної розвідки : дис. ... доктора філософії : 126 Інформаційні системи та технології. Київ, 2026. 129 с.УДК 621.396.967https://ir.library.knu.ua/handle/15071834/10975Ярмолай 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.Yarmolai I.O. Methodology for applying seismoacoustic monitoring of explosive fields for conducting remote sensing. Dissertation for the degree of Doctor of Philosophy in the specialty 126 Information Systems and Technologies – (Field of Study 12 Information Technologies ). Taras Shevchenko National University of Kyiv.– Taras Shevchenko National University of Kyiv, Kyiv, 2026. In the context of the Russian Federation's long-term armed aggression against Ukraine, the security of the individual, society, and the state depends significantly on the reliable functioning of the country's defense. A key aspect of the state's defense is intelligence. Intelligence is the most critical type of providing troops with information about the enemy's condition. One of these types is passive remote reconnaissance based on seismoacoustic monitoring. Passive seismoacoustic reconnaissance is the collection of data about objects or territories without direct contact with them using seismic and acoustic sensors. Conducting reconnaissance using seismic monitoring relies on the physical phenomena and properties of elastic waves that propagate in natural and artificial objects. These waves can be caused by both external processes (explosions, equipment movement, aircraft flight, etc.) and internal processes (aging and fatigue of construction objects, propagation of seismic waves along the Earth's surface, etc.). At the same time, reconnaissance based on acoustic monitoring is based on the propagation and registration of sound (acoustic) waves, as well as on the properties of the media through which these waves pass. The difference in the propagation speed of acoustic waves relative to seismic waves in air and solid media enables additional information to be obtained about the distance to the object and its location (coordinates). Therefore, remote reconnaissance based on acoustic monitoring complements that based on seismic monitoring. Thus, the work formulates a scientific problem: to develop a methodology for seismoacoustic monitoring of explosive fields to support remote reconnaissance. The work examines the hidden conditions for conducting passive remote reconnaissance (monitoring). The central acoustic and seismic remote-sensing systems are reviewed, and the principal mathematical models, methods, and techniques employed in seismic-acoustic sensing are analyzed, along with their advantages. An analysis of existing passive remote reconnaissance systems in the military domain was conducted by monitoring seismic and acoustic fields. A new method for seismoacoustic monitoring of individual vibrator-field signals for remote reconnaissance has been proposed. The essence of this lies in the imaged Vibuch field as a vector of parameters of a parametric mathematical model, whose dynamics characterize both the Vibuch field itself and the group of Vibuchs. A new parametric mathematical model for seismoacoustic monitoring of individual signals in vibrator fields for remote reconnaissance is presented, and the selection of the appropriate model for this purpose is detailed. The selection of criteria and parameters for mathematical models of seismoacoustic monitoring of vibrator fields for remote reconnaissance was carried out. The adequacy of the parametric mathematical model for seismoacoustic monitoring of individual signals in the explosive field was assessed, and it was found that the model's deviation from the observational data does not exceed 7% in the metric . A new parametric mathematical model of indivisible signals for monitoring explosive fields for remote reconnaissance, based on seismoacoustic analysis, is presented as a generalization of the model for separate signals in the case of indivisibility. To assess the adequacy of the model of indivisible signals for monitoring explosive fields, a simulation of the explosive field was conducted by implementing a stochastic process at each observation point. Based on simulation modeling results, the model's adequacy for monitoring explosive fields with simulated indivisible signals does not exceed 5%. An improved method of monitoring explosive field signals for remote reconnaissance based on seismoacoustic analysis is presented. The essence of the method lies in approximating separate and non-separable signals in explosive fields using parametric mathematical models that represent these signals in the vector Euclidean space of informative parameters. In this case, each vector in the Euclidean space of informative parameters represents a blast-field signal, and the signal is compared against the reference vectors of informative parameters for the blast field. The method differs from existing methods in that parametric mathematical models of both separable and non-separable signals are constructed, and classification is performed by comparing the vector of informative parameters of the current blast field signal with reference vectors of informative parameters of blast field signals. To monitor blast fields, it is necessary to collect statistics on various blast-field signals and on the transfer functions of the environments in which the signals propagate. This will provide a priori ideas about both the blast field at the study points and the blast field signals themselves. A priori knowledge of the random process of interference will significantly reduce its influence on obtaining estimates of the blast field signal under study. This reduction is achieved by optimizing processing procedures that account for the a priori statistics of the random interference process. The work accounts for parameter instability in the research process. It optimizes the procedure for processing observed data according to criteria that reflect the characteristics of the natural background of interference. The process of monitoring explosive fields is reduced to assessing informative parameters of parametric mathematical models of individual and inseparable signals of the explosive field, the superposition of which constitutes the field itself. The development of methodological recommendations for the use of an improved seismoacoustic monitoring method in explosive fields to conduct remote reconnaissance is presented. The dissertation presents mathematical models, methods, and techniques for integrating piece intelligence into algorithms for automated seismoacoustic monitoring of vibration fields for remote monitoring intelligence. In current practice, the development of technology for automated seismoacoustic monitoring of vibrator fields for remote reconnaissance and the necessary storage of passive reconnaissance data.ukсейсмоакустичний моніторингмоніторингсейсмоакустичні дослідженняматематична модельмножинисейсмічна розвідка (сейсморозвідка)методрозповсюдженняприйняття рішеннякритеріїреальний чассейсмоакустичний сигналмоделікласифікаціяімітаційне моделювання.seismoacoustic monitoringmonitoringseismoacoustic researchmathematical modelsetsseismic exploration (seismic exploration)methoddistributiondecision-makingcriteriareal-timeseismoacoustic signalmodelsclassificationsimulation modeling.Дисертація