Павліков Володимр Володимирович. Вагова обробка сигналів і зображень у радітехнічних системах на основі атомарних функцій

brief description

Павліков Володимр Володимирович. Вагова обробка сигналів і зображень у радітехнічних системах на основі атомарних функцій : Дис... канд. наук: 05.12.17 2008

Павліков В.В. Вагова обробка сигналів і зображень у радіотехнічних системах на основі атомарних функцій. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.12.17 радіотехнічні та телевізійні системи. Національний аерокосмічний університет ім. М.Є. Жуковського „Харківський авіаційний інститут”, Харків, 2008.
Визначені напрямки застосування вагових функцій (вікон) в алгоритмах радіотехнічних систем і досліджено їх вплив на якісні показники цих систем. Розроблені нові вікна на основі атомарних функцій. У дисертаційній роботі підвищені якісні показники спектрального аналізу сигналів і оцінювання випадкових процесів, цифрової обробки сигналів і зображень із застосуванням методів лінійної й нелінійної фільтрації, алгоритмів обробки просторово-часових сигналів і зображень сучасних радіолокаційних станцій із синтезуванням апертури при вирішенні комплексних задач поверхневого й підповерхневого картографування та систем міжперіодної обробки сигналів на фоні пасивних завад шляхом впровадження в зазначені алгоритми розроблених у дисертаційній роботі вагових функцій з використанням атомарних функцій.

Основним науковим результатом дисертаційної роботи є підвищення якості просторово-часової обробки сигналів і випадкових процесів у РТС, зокрема в системах картографування поверхонь із синтезом апертури, трикоординатних РЛС підповерхневого зондування і селекції повітряних цілей, захисту від пасивних завад різноманітного походження шляхом впровадження у відповідні алгоритми нових ВФ, сконструйованих на основі АФ.
У ході дисертаційної роботи були отримані такі наукові та практичні результати й зроблені висновки:
1. На основі проведеного аналізу ВФ і напрямків їхнього застосування виявлено, що сьогодні, незважаючи на досить широке їхнє використання в різних галузях науки й техніки, практично відсутня узагальнена теорія вагової обробки. Створення такої теорії задача складна й потребує глибокого аналізу, як самих ВФ, так і алгоритмів в яких їх застосовують. У дисертаційній роботі проведено систематизацію вікон і визначено їхнє місце в алгоритмах формування і цифрової обробки сигналів і зображень РТС.
2. Запропоновано формувати нові ВФ на основі АФ шляхом попереднього введення порога й дробових ступенів в АФ з наступним застосуванням математичних операцій прямого добутку або згортки із класичними ВФ. Сформовано нові ВФ.
3. Показано, що вагова обробка обвідної зондуючого і траєкторного сигналів та АР поля в апертурі реальної антени у класичних РСА з використанням нових ВФ дозволяє збільшити контраст РЛЗ і знизити рівень ефекту Гіббса, який виявляється на контрастних ділянках зображення.
4. Набув подальшого удосконалення модифікований метод синтезування апертури антени шляхом введення ВФ в алгоритми просторово-часової обробки сигналів. У результаті введення вагової обробки вдалося знизити високий РБП модифікованої ФН РСА.
За результатами моделювання обґрунтовано доцільність вагової обробки ЗС за допомогою ВФ, а АР ВФ.
5. У роботі обґрунтована можливість формування зображень із високою роздільною здатністю за дальністю, азимутом і кутом місця поверхневого й підповерхневих середовищ, у тому числі й середовищ із великою проникною здатністю. На основі аналізу даних, отриманих при проведенні моделювання, обґрунтовано доцільність застосування нових ВФ в алгоритмах просторово-часової обробки сигналів трикоординатних РСА. При цьому використання ВФяк обвідної ЗС забезпечує зниження РБП ФН РСА до 47дБ (з 13дБ при використанні рівномірної вагової функції), а для корекції ДН в азимутальному напрямку та у площині, поперечній до напрямку руху носія РЛС, ВФізнижують РБП відповідно до 48 і 100 дБ.
У роботі показано, що запропоновані ВФ дозволяють підвищити якість селекції підповерхневих середовищ і можуть бути використані при вирішенні задач виділення повітряних цілей на фоні пасивних завад, зокрема відбиттів від підстильної поверхні. При цьому для цілей, які знаходяться на висотах в десятки метрів, значення КК може сягати ста і більше децибелів.
6. Застосування розроблених вагових функцій забезпечило вирішення задачі ГА сигналів з більш високими показниками якості. У результаті проведеного моделювання виявлені нові ВФ, які підвищують ймовірність виявлення слабких сигналів на фоні сильних гармонічних складових, близьких за частотою. До числа таких функцій віднесені розроблені вікна на основі АФ і функцій Гаусса і Хеммінга.
7. Обґрунтована доцільність застосування АФ сім’ї, а самеі, у задачах непараметричного оцінювання випадкових процесів. Їх використання дозволяє зменшити дисперсію згладженої оцінки в 1,3 раза у відношенні до вікна Ханна, яке було запропоноване Уелчем.
8. Запропоновано удосконалення лінійних фільтрів шляхом використання АФ сім’їна п’єдесталі. Їх застосування дозволяє підвищити як кількісні показники, так і візуальне сприйняття відфільтрованих зображень.
Удосконалено нелінійний альфа-урізаний фільтр за допомогою введення в його алгоритм розробленої вагової функції. Найменше підвищення якості зображення при порівнянні з використанням інших функцій за сумарним критерієм становить 4,5%.
9. Підвищені якісні показники системи захисту від пасивних завад, а саме зниженні необхідні відношення інтенсивностей сигналів до потужностей завад при заданій ймовірності правильного виявлення та збільшенні ймовірності визначення швидкісних характеристик об’єктів у широкому діапазоні швидкостей та інтенсивностей сигналу.