Рассмотрена проблема синтеза статистически оптимальных алгоритмов обработки сигналов в радиолокационном бортовом комплексе с синтезированием апертуры антенны при двухчастотном зондировании. При построении алгоритма идентификации использована дополнительная информация об объектах, получаемая при анализе их образов в пространстве параметров сигналов.

Предлагается процедура формирования радиолокационного изображения подстилающей поверхности на основе оптимального в смысле минимума среднеквадратичной ошибки алгоритма спектрального сверхразрешения с целью повышения пространственного и радиометрического разрешения, а также снижении влияния шума на радиолокационное изображение подстилающей поверхности.

Рассмотрены проблемы вторичной обработки изображений подстилающей поверхности, полученных с помощью радиолокатора с синтезированной апертурой антенны. Мультипликативный спекл-шум, присущий когерентным системам наблюдения, предлагается фильтровать с помощью рекуррентной процедуры на основе фильтра Калмана. Внутри каждого обрабатываемого изображения, наблюдаемая реализация представлена авторегрессионной моделью. Коэффициенты модели оцениваются непосредственно в процессе обработки исходных изображений.

Рассмотрен подход к решению задачи построения космического радиолокатора бокового обзора с широкой полосой обзора и синтезированием апертуры антенны с разрешением 100 - 300 м. Предложено решить задачу путем применения амплитудной модуляции зондирующих импульсов когерентным сигналом с последующим его выделением и классической обработкой.

The approach for solving the problem of designing wide swath width and 100-300 m resolution side-looking radar with synthetic aperture antenna is discussed in the report. The amplitude modulating of the transmitted pulse with coherent signal and its following detecting and classic processing is suggested to use for the traditional solution of the problem.

Пропонується модель періодично корельованого випадкового процесу для опису допплерівського відгуку об'єкта, що ідентифікують. Зондувальний сигнал імпульсно-доплерівського локатора, що працює в діапазоні ультразвукових частот, при відбиванні від об'єктів, що рухаються, здобуває частотну модуляцію. По характеру цієї модуляції можна робити висновки про об'єкт і його властивості. Для ідентифікації живих людей за оптично непрозорими перешкодами в алгоритмах обробки використовується властивість періодичноїповторюваності характеристик сигналу, відбитого від грудної клітки людини. Модель відбитого сигналу розроблена виходячи з аналізу записів реальних сигналів. Для її опису застосований апарат періодично корельованих випадкових процесів. Використання запропонованої моделі при синтезі оптимальних алгоритмів ідентифікації об'єктів дозволяє не тільки одержати широкий клас алгоритмів, але і вирішити задачу вибору оптимальної функції втрат. Обговорюються особливості побудови алгоритмів ідентифікації при наявності відображень корисного сигналу від нерухомих перешкод і оператора

Предлагается модель периодически коррелированного случайного процесса для описания допплеровскорго отклика идентифицируемого объекта. Зондирующий сигнал импульсно-доплеровского локатора, работающего в диапазоне ультразвуковых частот, отражаясь от подвижных объектов, приобретает частотную модуляцию. По характеру этой модуляции можно судить об исследуемом объекте и его свойствах. Для идентификации живых людей за оптически непрозрачными преградами в алгоритмах обработки используется свойство периодической повторяемости характеристик сигнала, отраженного от грудной клетки человека. Модель отраженного сигнала разработана исходя из анализа записей реальных сигналов. Для ее описания применен аппарат периодически коррелированных случайных процессов. Использование предложенной модели при синтезе оптимальных алгоритмов идентификации объектов позволяет не только получить широкий класс алгоритмов, но и решить задачу выбора оптимальной функции потерь. Обсуждаются особенности построения алгоритмов идентификации при наличии отражений полезного сигнала от неподвижных препятствий и оператора

The model of a periodically correlated random process for the description of the Doppler response of an identified object is offered. Probing signal of a pulse-Doppler locator working in the range of ultrasonic frequencies, being reflected from mobileobjects gets the frequency modulation. By the character of this modulation it is possible to judge about the studied object and its properties. For identification of alive people behind a visual opaque barrier in the algorithms of processing a property of periodic repeatability of characteristics of a signal of reflected from a person's chest is used. The model of the reflected signal is developed proceeding from the analysis of the records of the signals received under various conditions. The mathematical tool of the periodically correlated random processes is applied for its description. The use of the offered model at synthesis of optimum algorithms of identification of objects allows one not only to receive a wide class of algorithms but also to solve a problem of selection of an optimum function of losses. The features of construction of the algorithms of identification are discussed, with the availability of the reflections of a useful signal from immovable obstacles and the operator

Висвітлено результати експериментальних досліджень втрат енергії електромагнітних хвиль дециметрового діапазону після проходження елементів будівельних конструкцій у контексті основних вимог до характеристик РЛС виявлення людей за оптично непрозорими перешкодами. Як об'єкти дослідження обрано зразки будівельних конструкцій і матеріалів, що можуть бути найбільш імовірними перешкодами за техногенних катастроф. Досліджено залежності загасання радіохвиль від частоти та поляризації. Показано можливість прийому відбитих електромагнітних сигналів дециметрового діапазону від живих рухливих об'єктів, що знаходяться за бетонними і залізобетонними перекриттями. Визначено вимоги до умов експериментів і методики їх проведення. Обгрунтовано вірогідність результатів.

Рассмотрены результаты экспериментальных исследований потерь энергии электромагнитных волн дециметрового диапазона после прохождения элементов строительных конструкций с точки зрения основных требований к характеристикам РЛС обнаружения людей за оптически непрозрачными препятствиями. В качестве объектов исследования выбраны образцы строительных конструкций и материалов, которые могут являться наиболее вероятными препятствиями при техногенных катастрофах. Исследованы зависимости затухания радиоволн от частоты и поляризации. Показана возможность приема отраженных электромагнитных сигналов дециметрового диапазона от живых подвижных объектов, находящихся за бетонными и железо-бетонными перекрытиями. Определены требования к условиям экспериментов и методики их проведения. Обоснована достоверность результатов.

In work the results of experimental researches of losses of electromagnetic waves are examined in optically opaque environments from point of the basic requirements to descriptions detection of people after the optically opaque obstacles. As the objects of research the standards of building constructions and materials which can be the most credible obstacles at man-caused catastrophes were chosen. Dependences of fading of radio waves are explored on frequency. Possibility of reception of the reflected electromagnetic signals is shown from living movable objects being after concrete ceilings. The requirements are discussed to condition of experiments and method of their conducting. Authenticity of results is motivated.

Виконано аналітичний огляд конструкцій вибуховомагнітних генераторів радіохвильового діапазону. Досліджено особливості роботи таких приладів. Встановлено умови виникнення та зриву коливань. Досліджено частотні властивості генераторрів різних конструкцій. Запропоновано способи сполучення з навантаженням та методи перетворення спектра сигналу вздовж частотного діапазону.

Выполнен аналитический обзор конструкций радиочастотных взрывомагнитных генераторов (РЧ ВМГ) и исследованы особенности их работы в различных режимах. Определены условия возникновения и срыва колебаний. Исследованы частотные свойства генераторов различных конструкций. Предложены способы согласования РЧ ВМГ с нагрузкой и методы преобразования спектра сигнала по частотному диапазону.

The results of design of basic performance of magnetic flux compression generators (MCG) are presented. The maximum electric oscillations energy of investigated MCG, achieved in the radio frequency (RF) band. Frequency properties of signals of generators of the most widespread constructions are explored with the use of the specified equivalent circuits. The main factors, which influence of MCG signals, are investigated. Results of experimenta researches of RF MCG are submitted.

Розглянуто задачі побудови адаптивних алгоритмів синтезу радіолокаційних зображень поверхневих шарів місцевості за сигналами когерентного бортового радіолокатора. Запропонований алгоритм належить до класу адаптивних алгоритмів, які вилучають інформацію за траєкторними похибками безпосередньо з відбитого від поверхневого шару землі радіолокаційного сигналу. Як інформаційні параметри використано математичне очікування оцінки зсуву доплерівського спектра в інтервалі синтезування, а також її вищі похідні. Це забезпечує можливість автоматичного коригування зображень, обумовлених не тільки похибками за швидкістю польоту носія, а також дозволяє врахувати похибки та швидкості прискорення в ході формування радіолокаційних зображень. Наведено результати обробки сигналів бортової радіолокаційної станції з синтезуванням апертури антени. Розглянуто особливості роботи алгоритму за різних умов.

Розглянуто метод розв'язання задачі виявлення та ідентифікації малорухомих цілей за умов інтенсивних завад флуктуаційного характеру. Запропоновано оптимальний з точки зору максимуму функціонала правдоподібності алгоритм обчислення оцінок просторового положення цілей та доплерівського зсуву частоти відбитого від цілі сигналу. Алгоритм базується на принципі сумісної обробки сигналів від просторово рознесених сенсорів з метою одержання оптимальних оцінок параметрів сигналу. Аналіз проведено у спектральній і часовій областях, що в різному характері та рівні завад дозволяє одержувати максимальну кількість інформації про досліджуваний об'єкт. Наведено результати моделювання алгоритму, розглянуто особливості його роботи за реальних умов.

Розглянуто узагальнений підхід до розв'язання задач ідентифікації стану природних середовищ та об'єктів з використанням інваріантних моделей. Розглянуто шляхи та методи синтезу моделей з використанням апарата тензорного аналізу. Основою такого підходу є можливість представлення фізичного об'єкта у всіляких його проявах стосовно зовнішнього середовища у вигляді деякої складної системи. Кожен елемент цієї системи зіставляється з заздалегідь описаним класом. Причому рівняння досліджуваної складної системи будуються, з використанням всіх співвідношень між потоками, величинами та процесами, що протікають у системі, у тому числі таких, які виявляються зайвими, надлишковими в ході синтезу моделей класичними методами. Даний метод побудови функціональних підсистем об'єктивно орієнтованих моделей розроблено на підході, який базується на перетворенні, що зв'язує простір сигналів і простір спектрів параметрів об'єкта. Розглянуто лінійний чи нелінійний випадок і шляхом ряду послідовних перетворень координат вихідного простору одержано конфігурацію моделі, що забезпечує мінімум втрат під час ухвалення рішення щодо об'єкта.

Індекс рубрикатора НБУВ: Д23с141.28

Рубрики:

Радіолокаційне дослідження атмосфери

Шифр НБУВ: Ж14846 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Обгрунтовано основні вимоги до характеристик радіолокаційних станцій (РЛС) з точки зору умов поширення радіохвиль на коротких, неоднорідних за складом трасах, розглянуто проблеми вибору структур РЛС, призначених для виявлення живих людей під завалами будинків. Велика кількість потужних завад, за наявності яких доводиться працювати системам подібного роду, обумовлює вимоги до випромінюваних сигналів. Мультиплікативні перешкоди ускладнюють створення оптимальних алгоритмів обробки відбитків сигналів від об'єктів. Застосування сигналів з великою базою і складним видом модуляції вимагає створення апаратурних засобів, що забезпечують прецизійну точність формування та обробки сигналу. Дослідження помилок, внесених у сигнал на етапі його формування, та їх впливів на результуючі характеристики системи в цілому показали можливість постановки компромісних вимог до розроблюваної апаратури й одержання компромісних варіантів її побудови. Обговорено переваги та недоліки варіантів обробки сигналів, що використовуються у РЛС виявлення людей під завалами. Надано результати експериментів і моделювання.

Рассмотрены алгоритмы предварительной обработки сигналов локатора подповерхностного зондирования и методика идентификации наблюдаемых объектов. Предварительная обработка состоит в фильтрации, удалении нежелательных нестационарных трендов, сегментации и поиске связных областей. В основу методики идентификации положен аппарат преобразования класса Hough. Основой такого подхода служит возможность представления отраженного электромагнитного сигнала от физического объекта в виде аналитической модели в пространстве спектров параметров. Предварительная обработка данных осуществлена в интерактивном режиме, обеспечивая минимальное отношение сигнал/шум при представлении объектов в пространстве характеристических функций. Предложена процедура анализа радиолокационных изображений на связность его элементов. Обсужден выбор порогов в пространстве спектров параметров и в пространстве сигналов. Разработан алгоритм свертки изображений с целью повышения контрастно-фоновой чувствительности.

Рассмотрены спектрально-корреляционные характеристики случайных информационных процессов, возникающих в системах дистанционного зондирования и контроля за объектами, совершающими медленные по сравнению с периодом несущего сигнала и сравнимые с периодом наблюдения прецессию, колебания отдельных фрагментов или линейные смещения. Предложен метод математической формализации модели информационного процесса, порождаемого выходным сигналом когерентного доплеровского локатора. Исследованы характеристики сигналов, отраженных от человека, находящегося в спокойном состоянии. Показано, что метод спектральных корреляций обеспечивает наилучшее в смысле максимума отношения сигнал/шум выделение спектральных компонент периодически коррелированного случайного процесса на фоне некогерентных помех при фиксированной длине выборки. Показана возможность использования предложенной модели при синтезе алгоритмов распознавания и идентификации малоподвижных объектов радиометодами, в том числе и объектов, скрытых за оптически непрозрачными препятствиями.

Рассмотрен статистически оптимальный алгоритм обработки сигналов для селекции группы точечных отражателей моноимпульсным методом. В основу алгоритма положено представление матрицы наблюдения по методу Холесского, что позволило непосредственно по наблюдаемому сигналу строить оценки центроида группы. Обработка сигнала при этом включает выделение сигналов суммарного и разностного каналов приема и оценивания соответствующих коэффициентов матрицы наблюдения. Выигрыш в чувствительности по отношению к классическому способу обработки в значительной мере зависит от допустимого интервала наблюдения, на котором осуществляется когерентный прием отраженных от группы объектов сигналов.

Рассмотрен метод пространственной селекции источников излучения, обеспечивающий разрешение выше допустимого по критерию Рэлея. В основу метода положена идея ортогонального разложения сигнала и точного представления функции на дискретном множестве точек полной системой базисных функций. Построен алгоритм вычисления пространственно-спектральных оценок по ограниченной по пространству выборке сигнала. Исследована устойчивость и помехозащищенность алгоритма. Показано, что в отличие от известных методов пространственно-спектрального сверхразрешения предложенный метод не дает ложных спектральных откликов при снижении соотношения сигнал/шум.

Для определения местоположения объектов широкое распространение получили системы глобальной навигации. Однако возмущения и неоднородности ионосферы и тропосферы приводят к появлению ошибок измерения координат объектов, возможными путями снижения которых является учет влияния тропосферы при обработке информации в системе космического навигационного обеспечения (СКНО). Возможны два основных режима введения поправок: в реальном времени и послесеансного введения. Оба эти подхода опираются на вычисление тропосферных задержек с использованием данных метеостанций на уровень моря. Проведенный для Украины анализ показал, что порядок аппроксимирующей модели практически не сказывается на ошибке измерения тропосферной задержки. На основании этого сделан вывод о возможности использования нулевого порядка модели, т. е. средних по Украине данных. Но для более крупных стран использование усредненных по всей территории значений коэффициента преломления будет приводить к неоправданно большим ошибкам. Рассмотрено использование стандартных данных метеоцентров для прогнозирования коэффициента преломления тропосферы в заданной точке пространства. Определены критерии выбора подобных (по поведению коэффициентов преломления атмосферы и значению функции потерь) опорных точек прогноза. На примерах Украины, России, Великобритании и Китая показана возможность использования предлагаемого подхода к формированию баз опорных точек для прогнозирования. Получены соотношения для прогноза значений коэффициентов преломления в заданной точке пространства. Предложенный метод может использоваться в СКНО страны при введении тропосферных поправок в приемники систем глобальной навигации.

Исследована актуальная проблема измерения толщины приповерхностных слоев зондируемой среды с помощью георадарных радиолокационных систем при строгих ограничениях на минимальную длительность зондирующего видеоимпульса и наличии интенсивных интерференционных помех, обусловленных резонансными эффектами в антенне и многократными переотражениями зондирующего сигнала от границ раздела сред. Традиционные корреляционно-экстремальные методы обработки сигналов не позволяют получить разрешение меньше, чем половина суммарной длительности импульса. Преодолеть это ограничение возможно применением нелинейных методов гомоморфной обработки сигналов георадара. Теоретически и экспериментально показано, что при применении сверхширокополосных зондирующих сигналов нелинейная обработка отраженных от приповерхностных слоев среды сигналов дает возможность идентифицировать границы раздела структур на глубинах вплоть до 5 % от длительности импульса. На основе метода кепстрального анализа синтезирован алгоритм обработки сигналов видеоимпульсного георадара. С помощью быстрого преобразования Фурье вычисляется амплитудный спектр сигналов, результат подвергается логарифмированию и вычисляется обратное преобразование Фурье, содержащее кепстр зондирующего сигнала и дискретный линейчатый кепстр сигнала задержки, анализ которого при относительно высоких соотношениях сигнал/шум позволяет вычислить оценку толщины слоя. Приведены результаты моделирования. Обсуждена проблема влияния шумов на ошибки идентификации подповерхностных объектов.