Диссертация (1090370), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

В диссертации получен ряд оригинальных резуль-татов, имеющих научную ценность:1. Предложен комплекс новых информативных признаков воздушныхцелей, представляющих спектральные, морфологические и геометрическиехарактеристики ДП и обеспечивающих эффективное распознавание воздушных целей на основе анализа их ДП.2. Предложен многосекторный принцип решения задачи распознаванияВЦ, основанный на разбиении полного интервала изменения курсовых угловВЦ на сектора и построение банка секторных распознавателей.3. Выявлены эффекты неробастности характеристик и потери различимости ДП ВЦ. Обоснована необходимость применения методологии динамического распознавания движущихся ВЦ с учетом особенностей их радиолокационного сопровождения.4. Разработана концепция и схемы динамического распознавания ВЦна основе агрегировании данных, полученных для разных курсовых углов впроцессе радиолокационного сопровождения обнаруженной ВЦ.5.

Разработаны и исследованы методы и алгоритмы распознавания ВЦс использованием аппарата деревьев решений, построенных на основе алгоритма CART.6. Разработаны нейросетевые методы и алгоритмы распознавания ВЦна основе многослойных персептронов (MLP-сети) и радиально-базисныхнейронных сетей (PNN-сети).97. Вычислительные эксперименты подтвердили работоспособность иэффективность предложенных решений.

Показано, что для рассматриваемогокласса задач MLP-сети имеют существенные преимущества по сравнению сPNN-сетями и алгоритмом CART.8.Исследованыперспективыпримененияаппаратавейвлет-преобразования в системах распознавания ВЦ по трем направлениям: очистка ДП от шумов и помех; сглаживание импульсной структуры ДВ с цельюповышения степени робастности алгоритмов распознавания ВЦ; разработкакорреляционногометодараспознаваниясиспользованиемвейвлет-коэффициентов ДП.Технические приложения. В диссертации рассматриваются и решаются задачи радиолокационного распознавания летательных аппаратов наоснове методов и технологий вычислительного интеллекта.Краткая характеристика содержания работы. Диссертация включает5 глав и два приложения.Глава 1.

Изложены принципы радиолокационного наблюдения ВЦ иустройство современных РЛС. Формулируется научно-техническая задачараспознавания ВЦ по их радиолокационным дальностным портретам. Анализируется структура и механизм формирования ДП, основанный на представлении ВЦ множеством точечных рассеивателей и учета действия интерференционных эффектов.Глава 2. Излагаются общие положения теории распознавания образов.Исследуются вопросы формирования информативных признаков ВЦ на основе анализа спектральных, морфологических и геометрических характеристик их ДП. Рассмотрены алгоритмические аспекты распознавания ВЦ. Исследован эффект потери различимости ДП ВЦ. Поставлена задача динамического распознавания ВЦ и предложены подходы для ее решения.10Глава 3 посвящена вопросам применения аппарата деревьев решений взадачах распознавания ВЦ.

Разработаны и исследованы алгоритмы распознавания ВЦ на основе метода CART (Classification And Regression Tree).Главе 4. Обсуждаются вопросы применения искусственных нейронныхсетей для решения задачи распознавания ВЦ. Предложены и исследованы алгоритмы распознавания на основе нейронных сетей двух типов - многослойных персептронов (MLP-сети) и радиально-базисных нейронных сетей (PNNсети).Глава5посвященавопросампримененияаппаратавейвлет-преобразований для цифровой обработки и анализа дальностных портретовВЦ.

Рассмотрены три направления применения вейвлет-преобразований:очистка ДП от шумов и помех; вейвлет-сглаживание ДП с целью повышениястепени робастности алгоритмов распознавания ВЦ; корреляционный подходк задачам распознавания ВЦ с использованием вейвлет-коэффициентов ДП иметодологии многокритериального принятия решений. Также рассматривается и решается вопрос о рациональном выборе базисного вейвлета для применяемых процедур вейвлет-преобразования ДП.Приложение 1.

Излагаются принципы радиолокации с внутриимпульсной линейно-частотной модуляцией, используемые в радиолокационных системах для получения ДП ВЦ.Приложение 2. Описаны возможности и особенности используемого вдиссертации программного симулятора ДП «Radar Target Back ScatteringSimulation», разработанного под руководством Я.Д.Ширмана [70].Приложение 3. Представлены копии актов внедрения результатов диссертационной работы.Практическая ценность. Результаты теоретических исследований,предлагаемые методы, алгоритмы и рекомендации могут быть использованыпри разработке математического и алгоритмического обеспечения радиолокационных комплексов различного назначения.11Полученные в диссертации результаты могут также найти применениеи в других областях науки и техники для решения задач обработки информации и автоматической классификации на основе методов и технологий вычислительного интеллекта.Реализация и внедрение.

Материалы диссертации приняты к использованию в научно-исследовательских и проектно-конструкторских разработках Академии технологий Вьетнама и Центра информационных технологийслужбы шифрованной правительственной связи Вьетнама.Публикации.

Основные результаты выполненных диссертационныхисследований отражены в 10 опубликованных работах [48-57] - из них 3 статьи в рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК Министерства образования и науки РФ.12Глава 1Задача радиолокационного распознаваниялетательных аппаратов1.1. Радиолокационная система наблюдения воздушных целейРадиолокация - это обнаружение и распознавание объектов с помощьюрадиоволн, а также определение их местоположения и параметров движенияв пространстве [3, 7].Объекты радиолокации (ОЛ) называются радиолокационными целямиили просто целями. В радиолокации обычно используются отраженные отцели сигналы или сигналы, излучаемые самой целью и радиоустройствами,установленными на ней.

Радиотехнические системы и устройства, решающиезадачи радиолокации, называются радиолокационными системами и устройствами, а также радиолокационными станциями (РЛС).РЛС относятся к классу радиотехнических систем извлечения информации об объектах из принимаемого радиосигнала. Таким образом, они осуществляют поиск и обнаружение радиосигнала с последующим измерениемего параметров, содержащих полезную информацию. В РЛС задачи обнаружения и определения местоположения цели решаются, как правило, без помощи аппаратуры объекта.Определение местоположения ОЛ посредством РЛС требует измерениякоординат объекта (цели).

В некоторых ситуациях необходимо также знаниесоставляющих вектора скорости объекта (цели). Геометрические или механические величины, которые характеризуют положение и перемещение объекта или цели, называют локационными элементами.Радиолокационные системы обычно используются в качестве датчиковинформации в более сложных структурах - комплексах. Радиолокационныекомплексы - это совокупность функционально связанных датчиков, систем иустройств, предназначенная для решения конкретной тактической задачи,13например, при управлении воздушным движением, обеспечении полета и посадки самолетов.В радиолокационный комплекс могут входить:информационные датчики (ИД), как радиоэлектронные, так и нерадиотехнические (например, инерциальные);вычислительная система (процессор) на базе одной или нескольких электронных вычислительных машин (ЭВМ) или на базе специализированныхвычислителей, закрепленных за отдельными датчиками, в которой обрабатывается и преобразуется информация ИД в сигналы для внешних систем, например, системы управления объектом;система связи и обмена информацией, состоящая из кабельных, оптоволоконных и других устройств связи между частями комплекса;система отображения информации (индикации) и управления комплексом, связывающая человека-оператора и комплекс;система контроля, предназначенная для исключения возможности использования неисправного комплекса.Основой радиолокации является рассеяние радиоволн объектами, отли-чающимися своими электрическими характеристиками (электрической проницаемостью, диэлектрической проницаемостью и электропроводностью) отсоответствующих характеристик окружающей среды при их облучении.Интенсивность рассеяния или отражения радиоволн (интенсивностьвторичного поля) зависит от степени отличия электрических характеристикобъекта и среды, от формы объекта, от соотношения его размеров и длиныволны и от поляризации радиоволн.

Результирующее вторичное электромагнитное поле состоит из поля отражения, распространяющегося в сторону облучающего первичного поля, и теневого поля, распространяющегося за объект (в ту же сторону, что и первичное поле).С помощью приемной антенны и приемного устройства можно принятьчасть рассеянного сигнала, преобразовать и усилить его для последующего14обнаружения.

Таким образом, простейшая РЛС (рис. 1.1) может состоять изпередатчика, формирующего и генерирующего радиосигналы, передающейантенны, излучающей эти радиосигналы, приемной антенны, принимающейотраженные сигналы, и радиоприемника, усиливающего и преобразующегосигналы.Рис. 1.1. Принцип действия простейшей РЛСУстройство современной РЛС поясняет рис. 1.2. В ее структуру кромеприемника и передатчика входят синтезатор частот, аналого-цифровойпреобразователь, процессор сигналов, процессор данных, устройство отображения информации (УОИ) [3].Рис.

1.2. Устройство современных РЛС15После обработки принимаемых сигналов осуществляется процесс распознавания ОЛ в блоке «Процессор данных». Цель распознавания заключается в получении радиолокационных характеристик ОЛ, выбором информативных и устойчивых признаков и принятием решения о принадлежности этихобъектов к тому или иному классу (типу).Классификация радиолокационных системПо назначению РЛС подразделяют на два типа: обзорные и следящие.Обзорные РЛС применяют для обнаружения и измерения координат всех целей в данной области пространства или земной поверхности, а также дляуправления воздушным движением, получения метеорологической информации и т.п. Следящие РЛС выполняют функцию точного и непрерывногоопределения координат одной или ряда целей.РЛС также классифицируют по следующим признакам [40]:происхождению принимаемого радиосигнала - активные (с активным ипассивным ответом), полуактивные и пассивные РЛС;используемому радиоволновому диапазону - декаметровый, метровый,дециметровый, сантиметровый и миллиметровый диапазоны;виду зондирующего сигнала (РЛС с непрерывным (немодулированнымили частотно-модулированным) и импульсным (некогерентным, когерентно-импульсным с большой и малой скважностью, с внутриимпульсной частотной или фазовой модуляцией) излучением;числу и виду измеряемых координат - одно-, двух- и трехкоординатные;месту установки РЛС - наземные, корабельные, самолетные, спутниковые.В работе рассматриваются наземные активные РЛС с пассивным отве-том.

В данных РЛС излучаемые антенной передающего устройства радиоволны фокусируются и направляются на цель. Приемное устройство той жеРЛС принимает отраженные волны и преобразует их так, что выходное16устройство с помощью опорных сигналов извлекает содержащуюся в отраженном сигнале информацию: наличие цели, ее дальность, направление, скорость и др.В радиолокации сигналы, облучающие цель, называются зондирующими, а сигналы, приходящие от цели, - отраженными (эхо-сигналами).Принципы и методы радиолокационногораспознавания воздушных целейВ задачи радиолокации входит не только обнаружение цели и определение ее координат, но и распознавание (опознавание) цели.Попытки решения задачи радиолокационного распознавания воздушных целей предпринимались с самого зарождения практической радиолокации.Воздушные цели (ВЦ) могут иметь различную физическую природу:самолёты, ракеты, метеозонды, облака, дождь, турбулентности атмосферы ит.п.При распознавании ЛА в активной РЛС используются характеристикисоздаваемого целями поля вторичного излучения в дальней зоне РЛС.

Характеристики

Список файлов диссертации