Методи обробки динамічних сцен при впливі нестаціонарних завад у радіотехнічних системах супроводження надводних протяжних об'єктів (стр. 1 из 5)

Міністерство освіти і науки України

Національний аерокосмічний університет ім. М.Є. Жуковського

“Харківський авіаційний інститут”

Жеребятьєв Денис Петрович

УДК 621.396.9

МЕТОДИ ОБРОБКИ ДИНАМІЧНИХ СЦЕН ПРИ ВПЛИВІ

НЕСТАЦІОНАРНИХ ЗАВАД

У РАДІОТЕХНІЧНИХ СИСТЕМАХ СУПРОВОДЖЕННЯ НАДВОДНИХ ПРОТЯЖНИХ ОБ'ЄКТІВ

05.12.17 - радіотехнічні та телевізійні системи

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Харків - 2008


Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Національному аерокосмічному університеті ім. М. Є. Жуковського “Харківський авіаційний інститут” Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Волосюк Валерій Костянтинович, Національний аерокосмічний університет ім. М.Є. Жуковського “Харківський авіаційний інститут”, професор кафедри “Проектування радіоелектронних систем літальних апаратів”.

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Костенко Павло Юрійович, Харківський університет Повітряних Сил імени Івана Кожедуба Міністерства оборони України, професор кафедри “Радіотехнічні системи навігації та посадки”;

кандидат технічних наук, старший науковий співробітник Луценко Владислав Іванович, Інститут радіофізики та електроніки (ІРЕ) ім. О.Я. Усікова Національної Академії наук України, старший науковий співробітник відділу “Фізичні основи радіолокації”.

Захист відбудеться “15травня 2008р. о 14.30 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.062.07 у Національному аерокосмічному університеті ім. М.Є. Жуковського “Харківський авіаційний інститут” Міністерства освіти і науки України за адресою: 61070, м. Харків, вул. Чкалова, 17.

З дисертацією можна ознайомитися в науково-технічній бібліотеці Національного аерокосмічного університету ім. М. Є. Жуковського “Харківський авіаційний інститут” Міністерства освіти і науки України за адресою: 61070, м. Харків, вул. Чкалова, 17.

Автореферат розісланий “4квітня 2008року.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої заради Д 64.062.07 Лукін В.В.


ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. У світі щорічно зростають обсяги морських перевезень, відповідно росте і кількість суден, що проходять у прибережних водах, вузьких каналах, протоках і на підходах до портів, у тому числі й до портів країн Чорноморського басейну. За таких умов різко підвищуються вимоги до стандартів забезпечення безпеки мореплавання. Чимала увага при цьому приділяється морським лоцманам і лоцманам-операторам служб регулювання руху суден, а берегова радіолокаційна станція (БРЛС) - одна з підсистем, що входить у систему керування рухом суден (СКРС). СКРС - сучасний програмно-апаратний комплекс, що надає лоцманам різну навігаційну інформацію, необхідну для підвищення безпеки проведення суден по вузьких фарватерах і для захисту навколишнього середовища від шкідливих негативних наслідків судноплавства.

Для забезпечення ефективності і безпеки судноплавства з використанням радіолокаційного контролю руху суден, модернізації існуючих засобів, комплексів і систем відповідного призначення, програмою Міністерства транспорту і зв’язку України на 2005-2010 рр. та космічною програмою на 2003-2007 рр передбачені кошти для комплексного розвитку наземної інфраструктури навігаційних і спеціальних інформаційних систем.

Стрімке зростання суднопотоку світового торгового флоту накладає нові вимоги до берегових диспетчерських служб, такі, як: ефективне супроводження та цілевказання місцезнаходження судна в складній метеообстановці; своєчасне радіолокаційне виявлення морських об'єктів, що враховує вплив схвильованої морської поверхні. Виділення об'єктів на фоні пасивних завад є однією з найважливіших проблем, яка виникає при розробці БРЛС. Особливо гостро стоїть ця проблема при радіолокації протяжних об'єктів у складних метеоумовах і завадовій радіолокаційній обстановці.

Останнім часом велике значення мають задачі, пов'язані з обробкою динамічних сцен, що відображають розвиток у часі різних просторово-протяжних процесів. Переважна більшість досліджень щодо обробки динамічних зображень просторово-протяжних об'єктів (ППО) як отриманих за допомогою БРЛС, так і з застосуванням космічних засобів дистанційного зондування, присвячена аналізу динамічних сцен – зображень, що містять набір просторово-рознесених об'єктів, які змінюють положення, форму, масштаб, орієнтацію в міру свого просторового переміщення. Задачі даного напрямку необхідно вирішувати в умовах обмеженого ресурсу часу, враховуючи просторову протяжність об'єктів.

Пріоритетним напрямком вирішення цих задач є застосування адаптивних алгоритмів обробки радіолокаційних сигналів, що являють собою стохастичні оптимізаційні процедури. Теоретичні основи синтезу алгоритмів статистичної обробки сигналів, відбитих від просторово-протяжних об'єктів, закладені у роботах авторів В.І. Тихонова, П.О. Бакута, І.О. Большакова, Ф.О. Басалова, А. Ісимару, Е.А. Штагера, Р.В. Островітянова, І.Я. Кремера, С.Є. Фальковича та інших.

Існуючі на даний час методи і засоби радіолокації протяжних об'єктів радіотехнічними системами базуються головним чином на обробці вихідних сигналів, яка є оптимальною при прийомі ехо-сигналів від точкового об'єкта. Для підвищення ступеня спостереження радіолокаційних відміток обробку сигналів і одержання інформації в радіолокаційних системах необхідно робити з урахуванням апріорної просторової довжини радіолокаційних об'єктів в умовах складної завадової обстановки, зумовленої наявністю відбиття від гідрометеорів і земної, морської поверхні. Одержання інформації про об'єкт починається з моменту його виявлення, тому першочерговою задачею є процедура виявлення ППО при обмеженому часовому ресурсі. Оцінюваними параметрами є: радіолокаційний портрет; конфігурація об'єкта (його радіолокаційний контур); координати місцезнаходження; статистичні характеристики і т. ін.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами . Дослідження проводилися автором відповідно до планів держбюджетних НДР Національного аерокосмічного університету ім. М.Є. Жуковського “ХАІ” (м. Харків), державного підприємства “Дельта-лоцман” (м. Миколаїв), НДІ Радіосистем (м. Житомир). Результати дослідження включені в звіти з НДР: “Теоретичні основи та математичний інструментарій просторово-часової обробки вимірювальної інформації в радіоелектронних комплексах аерокосмічного базування” (№ ДР 0100U003431); “Високоефективні технології для обробки вимірювальної інформації у супутникових радіонавігаційних системах, радіотехнічних комплексах керування та засобах дистанційного дослідження параметрів природних середовищ земної поверхні з аерокосмічних носіїв” (№ ДР 0206U005068).

Мета і задачі дослідження. Метою дисертаційної роботи є розробка методів виявлення, селекції й оцінювання параметрів просторово-протяжних об'єктів з підвищеними показниками якості на основі статистичної оптимізації спільної просторово-часової обробки сигналів і динамічних сцен у радіотехнічних системах.

Відповідно до поставленої мети в дисертаційній роботі були сформульовані й розв’язувалися такі задачі:

1. Синтез методів і відповідних алгоритмів оптимальних оцінок комплексного коефіцієнта розсіювання і статистичних характеристик ППО за наявності обмежень щодо зони його можливої локалізації.

2. Розробка алгоритмів оптимальної локалізації ППО на фоні завадових відбиттів від земної та морської поверхні для функціонально-детермінованої й стохастичної моделей прийнятих сигналів.

3. Обґрунтування можливості реалізації оптимальних і квазіоптимальних алгоритмів локалізації ППО на підставі статистичного моделювання й аналізу динамічних сцен та розробка рекомендацій щодо їх практичної реалізації.

4. Розробка практичних варіантів реалізації алгоритмів локалізації ППО для вирішення задач високоточного проведення суден по вузьких фарватерах Дніпро-Бузького лиману.

5. Розробка методів і алгоритмів селекції рухомих ППО на фоні завадових відбиттів від морської поверхні та гідрометеорів.

Об'єкт дослідження – виявлення та селекція просторово-протяжних об'єктів у радіотехнічних системах.

Предмет дослідження – локалізація й оцінка параметрів просторово-протяжних об'єктів на основі статистичної оптимізації обробки радіолокаційних сигналів.

Метод дослідження – методи статистичної просторової обробки випадкових процесів і полів, теорія розпізнавання образів на основі нейромережної технології, елементи теорії математичного моделювання з використанням сучасних комп’ютерних технологій та реальних початкових даних.

Наукова новизна отриманих результатів . У дисертаційній роботі були отримані такі результати:

1. Запропоновано новий метод просторово-часової обробки радіолокаційних сигналів, який дозволяє підвищити точність локалізації ППО на фоні нестаціонарних завадових відбиттів від земної та морської поверхні з використанням оптимальних ковзаючих вікон і вейвлет-перетворення та синтезувати нові алгоритми їхньої обробки.

2. Удосконалена методика визначення координат просторово-протяжних об'єктів з урахуванням апріорної інформації про просторову протяжність об'єкта, що дозволяє підвищити завадостійкість і точність берегових радіотехнічних систем.

3. Вперше отримано ефективні алгоритми обробки динамічних зображень в умовах параметричної апріорної невизначеності відносно електрофізичних та геометричних характеристик ППО, що дають можливість вирішувати радіолокаційні задачі при обмеженому часовому ресурсі.


Copyright © MirZnanii.com 2015-2018. All rigths reserved.