DEPENDENCE OF DIELECTRIC PERMITTIVITY OF FOREST FUND BY CLIMATIC FACTORS IN RADIO FREQUENCY MONITORING

Сергей Петрович САННИКОВ, Владимир Викторович ПОБЕДИНСКИЙ, Игорь Викторович БОРОДУЛИН, Андрей Анатольевич ПОБЕДИНСКИЙ

Abstract


Relevance. It is planned to elaborate new systems for forest monitoring to fulfill the priority tasks determined by the Government of the Russian Federation. In this connection, the most effective terrestrial radio frequency monitoring system was proposed in the paper. For the design of the system, the values of the most important parameter- complex dielectric permittivity of forest environment (CDPFE) -  are needed. Determining of this value with a wide range of climatic conditions is an extremely difficult task to fulfill. Traditional methods are inefficient in this case. Consequently, lack of a method to assess the necessary parameter of forest environment did not make it possible to design a new monitoring system and to solve the priority task. This situation predetermined the purpose of the research, which consisted in developing of a method for obtaining the functional dependence of the CDPFE on climatic factors. Tasks. To achieve the goal, the following tasks were solved: 1) grounding of the fuzzy functions implements; 2) elaboration of the rule data base of  fuzzy products; 3) choice of the method of fuzzy inference; 4) implementation of fuzzy inference and reduction to clarity with obtaining the resulting functional dependence. Methodology. The methods of  fuzzy modeling was used, the choice of the methods is justified by the specifics of the initial data on climatic factors - temperature and humidity of environment. They are characterized by uncertainty, inadequacy, inaccuracy and other indicators that take into account different types of fuzziness.  Mathematically, such  problem can be formalized on the basis of the apparatus of fuzzy modeling only. Decision. A meaningful statement of the problem involved the formalization of heuristic rules that model the CDPFE, depending on the combination of the influencing parameters. To bring the task to fuzziness, the corresponding linguistic variables are substantiated. For a fuzzy conclusion, the Mamdani method is chosen, and the reduction to clarity is carried out using the center of gravity method. Synthesis of the fuzzy model is carried out by means of MatLab. Discussion. The resulting function is mathematically correct, and the comparison of the calculated data with the known experimental data shows  sufficient adequacy to the real conditions. Conclusion. The proposed function of CDPFE can be recommended for the design of radio frequency systems for forest monitoring.

Keywords


radio frequency monitoring of forest fund; complex dielectric permittivity of the forest area; climatic parameters; fuzzy modeling; fuzzy inference

Full Text:

PDF (Russian)

References


Герц Э.Ф., Санников С.П., Соловьев В.М. Использование радиочастотных устройств для мониторинга экологической ситуации в лесах // Аграрный вестник Урала. 2012. № 1(93). С. 37–39.

Дьячкова А.А., Серков П.А. Система лесного мониторинга, основанная на методе радиочастотной томографии // Актуальные проблемы лесного комплекса. 2015. № 43. С. 11-13.

Шипилов В.В., Серков П.А., Санников С.П. Определение параметров дерева сканером электромагнитного излучения оптического диапазона // Лесотехнические университеты в реализации концепции возрождения инженерного образования: социально-экономические и экологические проблемы лесного комплекса: матер. X Междунар. науч.-техн. конф. Екатеринбург: Урал. гос. лесотехн. ун-т, 2015. С. 123-126.

Дьячкова А.А., Серков П.А., Крюк В.И. Дистанционная система мониторинга отдельного участка леса // Леса России и хозяйство в них. 2014. № 2(49). С. 13-15.

Дьячкова А.А., Серков П.А. Радиочастотная томография. Моделирование системы мониторинга леса предложенным методом // Путь науки. 2015. № 3 (13). С. 31-33.

Петряев В.Е., Герц Э.Ф. Использование RFID технологии для борьбы с незаконной вырубкой леса // Повышение инновационных исследо-ваний. Сборник статей межд.науч.-практ. конф.15.04.2016 г. Пенза: МЦНС «Наука и просвещение», 2016. С. 1–9.

Система раннего предупреждения пожаров на основе мониторинга лесов / В.Г.Лисиенко, Э.Ф.Герц, Е.М.Шлеймович и др. // Материалы де-сятого международного симпозиума «Проблемы экоинформатики (совместно со школой-семинаром молодых ученых)». М.: Институт радиотехники и электроники РАН; Институт проблем экоинформатики РАЕН, 2012. С. 26 – 29.

Петряев В.Е., Герц Э.Ф., Перепечина Т.А. Мониторинг леса для борьбы с незаконной вырубкой с помощью RFID технологий // Научные исследования и разработки молодых ученых. 2016. № 9-1. С. 144–147. URL: http://elibrary.ru/down-load/elibrary_25777404_37903573.pdf (дата обращения: 19.03.2017).

Петряев В.Е., Герц Э.Ф., Дьячкова А.А. Управление лесами в России. Государственная инвентаризация леса // Актуальные проблемы лесного комплекса. Сборник науч. трудов. Брянск: БГИТУ, 2015. Вып. 43. С. 40–42.

Санников С.П., Серебренников М.Ю., Серков П.А. Влияние анизотропных характеристик леса на распространение радиочастотного сигна-ла RFID метки // Современные проблемы науки и образования. 2013. № 2; URL: www.science-education.ru/108-8623 (дата обращения: 19.03.2013).

Векторная структура излучения, отраженного лесным покровом земли / В.П Якубов., Е.Д. Тельпуховский, В.Д. Чуйков и др. // Журнал радиоэлектроники. 2000. № 12. С. 1–6.

Попов В.И. Распространение радиоволн в лесах: Научное издание. М.: Горячая линия – Телеком, 2015. 392 с.

Заблотский А.М., Шошина К.В., Алешко Р.А. Разработка мобильного приложения для таксатора // Молодой ученый. Вып. № 13.1 (93.1). 2015. С. 12–15.

Пегат А. Нечеткое моделирование и управление: Монография. М.: БИНОМ, 2009. 798 с.

Леоненков А.В. Нечеткое моделирование в среде MatLab и fussyTECH. Научное издание. СПб.: БХВ-Петербург, 2005. 736 с.

MATLAB® & Simulink® Release Notes for R2008a. URL: http://www.mathworks.com (дата обращения: 11.04.2013).


Refbacks

  • There are currently no refbacks.