Математичні моделі та підходи до імітаційного моделювання лазерних датчиків на основі СПП

Анотація

Стаття присвячена дослідженню математичних моделей і підходів до моделювання лазерних датчиків, які базуються на використанні світлоповертаючих поверхонь. Предметом дослідження є математична модель об’єкта дослідження – процесів поширення світла в середовищі та його трансформації на ретрорефлекторах з подальшим аналізом відбитого випромінювання, яке, модулюючись взаємодією з об’єктами системи, несе інформацію про стан системи. Зроблено огляд існуючих досліджень. Проведено аналіз існуючих підходів до методів моделювання, та аналіз існуючих моделей. Знайдено спільні елементи моделей що можуть бути застосовані в різних прикладних областях та контекстах таких систем. Наведено такі наукові методи дослідження, як порівняльний аналіз при дослідженні подібних систем, проведення фізичних експериментів у лабораторних умовах з прототипом комп’ютеризованої системи детектування для спостереження явищ у системі, їх систематизація та опис, синтез математичної моделі на основі отриманих даних, створення імітаційної комп’ютерної моделі та проведення комп’ютерних експериментів після її верфікації. Запропоновано типову схему дослідження, яка передбачає основні етапи імітаційного моделювання систем лазерного детектування на основі СПП. Розглядаються такі теми, як: генерація структури світлового поля лазерного випромінювання, взаємодія світлового поля з навколишнім середовищем, трансформація АФР всередині СПП, знаходження АФР в зоні прийому, перетворення отриманого АФР у фотострум, знаходження залежностей між параметрами, оцінка ефективності виявлення, оптимізація системи. Проведено аналіз сильних сторін різних підходів, вказано деталі, які необхідно враховувати при виборі відповідного методу з урахуванням властивостей когерентного лазерного випромінювання. Наведено керівні принципи загального моделювання таких систем, що проілюстровані оригінальними конкретними прикладами таких моделей, перевірених на практиці.