Original scientific paper

Seasonal variations in the leaf surface composition o

Структурна схема багаточастотного радіометричного комплексу виявлення БПЛА в різних метеорологічних умовах

Проблематика. В Україні та світі набули стрімкого розвитку технології виробництва безпілотних літальних апаратів (БПЛА) різного класу. Малі за масо-габаритними характеристиками та майже невидимі для більшості інформаційно-вимірювальних систем БПЛА стали використовуватись в різних галузях – від народного господарства до мультимедіа та реклами. Разом з корисним їх використанням з’явились нові небезпеки та інциденти – зіткнення БПЛА з людьми, спорудами, пам’ятниками культури, перевезення кримінальних товарів, терористичні акти, польоти над забороненими ділянками та в межах аеропортів. Виявлення БПЛА та контроль їх переміщення у населених пунктів та поблизу критичних об’єктів стає однією з найважливіших задач служб контролю руху повітряним простором. Існуючі системи оптичного, акустичного та радіолокаційного діапазонів не спроможні ефективно виконувати такі задачі в складних метеорологічних умовах. У якості доповнення до вже розвинутих систем виявлення пропонується використовувати радіометричні системи, що реєструють власне радіотеплове випромінювання БПЛА. Авторами були розроблені теоретичні основи побудови багаточастотних комплексів, необхідні для конкретизації їх структурних схем. Мета досліджень. Розробка схеми багаточастотного радіометричного комплексу виявлення БПЛА в різних метеорологічних умовах на основі оптимальних алгоритмів. Методика реалізації. Аналіз досвіду розробки радіометричних систем та методів боротьби з флуктуаціями коефіцієнту підсилення приймачів, оптимальні операції обробки сигналів власного радіотеплового випромінювання, дослідження ймовірнісних характеристик виявлення та аналіз вітчизняного ринку розробників НВЧ техніки дозволять розробити схему багаточастотного радіометричного комплексу, що виконуватиме надійні вимірювання в різних метеорологічних умовах. Результати досліджень. Запропоновано структурну схему чотирьохчастотного радіометричного комплексу, що може бути реалізований на практиці та здатний виконувати надійні вимірювання в різних метеорологічних умовах. У якості резонансних частот налаштування радіометричних приймачів були обрані частоти 10 ГГц, 20 ГГц, 35 ГГц і 94 ГГц. Для заданої конструкції та характеристик приймачів розраховані ймовірності виявлення БПЛА в залежності від дальності його польоту. Висновки. З результатів аналізу існуючих досягнень розвитку радіометричних систем в Україні та наявної на ринку елементної бази мікрохвильових компонентів випливає, що діапазон Ku та K має найгірші характеристики просторової роздільної здатності, але є всепогодними. Діапазони Ka і W мають високу чутливість до радіотеплового випромінювання на тлі ясного неба, але вони повністю «сліпі» при хмарній атмосфері та в дощ. Результати розрахунку відстаней виявлення з імовірністю 0,9 лежать у діапазоні від 1 до 3 кілометрів в залежності від стану атмосфери. Ці результати збігаються з відомими дальностями виявлення оптичних, акустичних та радіолокаційних систем, але при цьому обрані параметри приймачів не відповідають потенційним світовим досягненням і можуть бути покращені.Background. Technologies for the production of unmanned aerial vehicles (UAVs) of various classes are rapidly developing in Ukraine and the world. Small in terms of weight and dimensions and almost invisible for most information and measurement systems, UAVs began to be used in various industries - from the national economy to multimedia and advertising. Together with their useful application, new dangers and incidents have appeared - a collision of UAVs with people, structures, cultural monuments, the transportation of criminal goods, terrorist acts, flights over prohibited areas and within airports. UAV detection and control of their movement in populated areas and near critical objects are becoming one of the most important tasks of air traffic control services. The existing systems of the optical, acoustic and radar ranges cannot effectively perform such tasks in difficult meteorological conditions. As an addition to the already developed detection systems, it is proposed to use radiometric systems that register the UAV's own radio-thermal radiation. The authors have developed the theoretical foundations for the construction of multifrequency complexes necessary for the specification of their structural schemes. Objective. The purpose of the paper is development of a scheme for a multi-frequency radiometric complex for detecting UAVs in different meteorological conditions based on optimal algorithms. Methods. Analysis of the experience in the development of radiometric systems and methods for dealing with fluctuations in the gain of receivers, optimal operations for processing signals of intrinsic radio-thermal radiation, investigations of the probabilistic characteristics of detection and analysis of the domestic market of microwave technology developers will make it possible to develop a scheme of a multifrequency radiometric complex that will perform reliable measurements in various meteorological conditions. Results. A block diagram of a four-frequency radiometric complex is proposed, which can be implemented in practice and is capable of performing reliable measurements in various meteorological conditions. The frequencies 10 GHz, 20 GHz, 35 GHz, and 94 GHz were chosen as the resonant frequencies for tuning the radiometric receivers. For a given design and characteristics of receivers, the probabilities of detecting a UAV were calculated depending on the range of its flight. Conclusions. From the results of the analysis of the existing achievements in the development of radiometric systems in Ukraine and the elemental base of microwave components available on the market, it follows that the Ku and K bands have the worst characteristics of spatial resolution, but are all-weather. The Ka and W bands are highly sensitive to radio-thermal radiation against the background of a clear sky, but are completely "blind" in a cloudy atmosphere and in rain. The results of calculating the detection ranges with a probability of 0.9 lie in the range from 1 to 3 km, depending on the condition of the atmosphere. These results coincide with the known detection ranges of optical, acoustic and radar systems, but the selected parameters of the receivers do not correspond to potential world achievements and can be improved

Tracking data highlight the importance of human-induced mortality for large migratory birds at a flyway scale

Human-induced direct mortality affects huge numbers of birds each year, threatening hundreds of species worldwide. Tracking technologies can be an important tool to investigate temporal and spatial patterns of bird mortality as well as their drivers. We compiled 1704 mortality records from tracking studies across the African-Eurasian flyway for 45 species, including raptors, storks, and cranes, covering the period from 2003 to 2021. Our results show a higher frequency of human-induced causes of mortality than natural causes across taxonomic groups, geographical areas, and age classes. Moreover, we found that the frequency of human-induced mortality remained stable over the study period. From the human-induced mortality events with a known cause (n = 637), three main causes were identified: electrocution (40.5 %), illegal killing (21.7 %), and poisoning (16.3 %). Additionally, combined energy infrastructure-related mortality (i.e., electrocution, power line collision, and wind-farm collision) represented 49 % of all human-induced mortality events. Using a random forest model, the main predictors of human-induced mortality were found to be taxonomic group, geographic location (latitude and longitude), and human footprint index value at the location of mortality. Despite conservation efforts, human drivers of bird mortality in the African-Eurasian flyway do not appear to have declined over the last 15 years for the studied group of species. Results suggest that stronger conservation actions to address these threats across the flyway can reduce their impacts on species. In particular, projected future development of energy infrastructure is a representative example where application of planning, operation, and mitigation measures can enhance bird conservation.publishedVersio