Рябкін Юрій Вікторович. Інформаційно-вимірювальна система ідентифікації джерел радіовипромінювання для пасивної локації об'єктів

Краткое описание

Рябкін Юрій Вікторович. Інформаційно-вимірювальна система ідентифікації джерел радіовипромінювання для пасивної локації об'єктів : Дис... канд. наук: 05.11.16 - 2007.

Рябкін Ю.В.Інформаційновимірювальна система ідентифікації джерел радіовипромінювання для пасивної локації об'єктів. Рукопис.
Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.11.16 інформаційновимірювальні системи. Донецький національний технічний університет, Донецьк, 2007.
Дисертація присвячена розробці методів підвищення вірогідності оцінки параметрів об'єктів пасивної локації шляхом комплексного аналізу частотних і тимчасових характеристик високочастотних сигналів, що реєструються. Запропоновано концепцію і структурноалгоритмічну організацію спеціалізованої ІВС у складі станції радіотехнічного контролю. Обґрунтовано використання комплексного параметра для прийняття рішень по ідентифікації об'єкта. Зроблено синтез оптимального алгоритму прийняття рішень із критерію середнього ризику.
Обґрунтовано доцільність паралельного частотного аналізу радіосигналів на основі використання акустооптичного аналізатору і необхідність дослідження його частотнотимчасових і метрологічних характеристик у складі ІВС. Розроблено математичний опис оптичних сигналів у виді аналітичних виражень для середнього і дисперсії випадкового потоку фотонів, що дозволило синтезувати оптимальні алгоритми просторової і просторовотимчасової обробки оптичних сигналів малої тривалості. Розроблено метод розпізнавання при паралельній обробці сигналів великої енергії в широкій смузі частот у реальному масштабі часу.
Розроблено системи візуальної ідентифікації, структура бази даних, склад програмного інтерфейсу прототипу системи, а також алгоритм розрахунку візуального порівняння графічних образів типових сигналів і поточного сигналу, що істотно полегшують операторові розпізнавання ОР і ідентифікацію, і дозволяють досягти імовірності визначення типу радіотехнічного засобу понад 0,9.

Дослідження, що проведені в дисертаційній роботі, є теоретичним обґрунтуванням і новим рішенням наукової задачі, яка полягає в підвищенні достовірності оцінювання параметрів об'єктів пасивної локації шляхом комплексного аналізу частотних і тимчасових характеристик реєстрованих високочастотних сигналів, що відображають електромагнітне випромінювання об'єктів. Теоретичні і експериментальні дослідження, що виконані в роботі, можуть бути узагальнені наступними висновками:
1. На основі аналізу характеристик об'єктів ідентифікації, існуючих розробок предметної області і відомих методів ідентифікації джерел радіовипромінювання встановлено, що поставлена мета може бути досягнута шляхом використання методів, що засновані на комплексній оцінці доступних до вимірювання параметрів радіовипромінювання об'єктів в частотнотимчасовій області і в широкому діапазоні вимірюваних величин. Діапазони параметрів радіовипромінювань різних об'єктів, що перекриваються, не дають можливості однозначної ідентифікації джерел радіовипромінювання. Рішення задачі ідентифікації слідує шукати методами теорії статистичних рішень.
2. Запропоновано концепцію і структурноалгоритмічну організацію спеціалізованої ІВС у складі станції радіотехнічного контролю. Обґрунтована трьохальтернативна процедура прийняття рішення з результатами «є випромінювання об'єкту», «немає випромінювання об'єкту», «достатньо інформації для прийняття рішення». Виконано синтез алгоритму прийняття рішень виходячи з критерію мінімального умовного середнього ризику.
3. Для реалізації процедур прийняття рішень при ідентифікації об'єктів радіовипромінювання обґрунтоване використання комплексного параметра, що включає спектральні, частотні і тимчасові параметри у якості простих. Проведений синтез оптимального алгоритму прийняття рішень з критерію середнього ризику. Одержані співвідношення і параметри, що реалізовані в алгоритмі.
4. Обґрунтована доцільність сумісного вимірювання частотних і тимчасових параметрів сигналів, що відображають знайдене радіовипромінювання, а також необхідність застосування пристрою паралельного частотного аналізу радіосигналів для оцінювання частотних параметрів радіовипромінювання об'єктів. Запропоновано використання акустооптичного аналізатору і необхідність додаткового дослідження його частотнотимчасових і метрологічних характеристик при використанні у складі ІВС.
5. Розроблено математичний опис оптичних сигналів у вигляді аналітичних виразів для середнього і дисперсії випадкового потоку фотонів, який враховує хвильові і корпускулярні представлення структури оптичного випромінювання, що дозволило синтезувати оптимальні алгоритми просторової і просторовочасової обробки оптичних сигналів малої тривалості в АОАС. Одержано оцінки ефективності розроблених алгоритмів за критерієм величини відношення сигнал/шум, яке залежить від тривалостіtраданалізованого радіоімпульсу. Так, для алгоритму просторової обробки вихідного сигналу в АОАС значення критерію пропорційно, а для алгоритму просторовочасової обробки пропорційно, що порівняно з класичним дає істотний виграш при спектральному аналізі коротких радіосигналів. Одержано вирази для умовної імовірності правильного виявлення і помилкової тривоги, коли сигнал і поміха прийнятої реалізації оптичного сигналу мають гаусову статистику.
6. Для підвищення розділової здатності АОАС по частоті з урахуванням кінцевого часу реєстрації і тривалості вхідних радіоімпульсів з просторовою інтеграцією необхідно проводити градуювання апертури АОМ як функцію вхідного сигналу, з виділенням максимального значення розстроєння несучої частоти, відповідної биттю коливань на комбінаційних частотах.
7. Розроблений метод розпізнавання при паралельній обробці сигналів великої енергії в широкій смузі частот в реальному масштабі часу по нелінійному відгуку АОАС, що приводить до невизначеності за визначенням частоти радіосигналу. Реалізація методу заснована на використанні результатів навчальної вибірки, що поміщаються в базу даних, яка має багатошарову структуру, в якій кожен рівень характеризує еталонні описи сукупності сигналів, як векторів, залежних від інтенсивності і частоти вхідних сигналів. Вирішальне правило розпізнавання еталонних класів побудовано на критерії виділення ознак, для яких оцінна функція правдоподібності максимальна.
8. Розроблена концепція роботи системи візуальної ідентифікації, структура системи і структура бази даних, структура і склад програмного інтерфейсу прототипу системи, а також алгоритм розрахунку і візуалізації частотнотимчасових розподілів сигналів на основі його спектрального аналізу.
9. Запропоновані способи візуалізації у вигляді поля кольоровості і геометричної візуалізації, які виявляють тонку частотнотимчасову структуру сигналу і забезпечують відображення реальних об'ємів інформації на екрані протягом часу, достатнього для сприйняття оператором. А візуальне порівняння графічних образів типових сигналів і поточного аналізованого сигналу істотно полегшують оператору ідентифікацію і розпізнавання ОР.
10. Використання у складі станції радіотехнічного контролю спеціалізованої ІВС дозволяє досягти підвищення точності вимірювання тимчасових параметрів сигналів джерел радіовипромінювання, збільшити кількість вимірюваних параметрів складних (вобулюючих) сигналів, що у свою чергу дасть можливість досягти ймовірності визначення типу радіотехнічного засобу за повним набором параметрів понад 0,9, а імовірність визначення конкретного екземпляра радіотехнічного засобу понад 0,85.