Анализ методов и параметров возможных признаков классификации и обнаружения наземных объектов

Система распознавания объектов в миллиметровом диапазоне радиоволн

Введение

 

Актуальность работы. Определённые достижения в области распознавания классов автомобильной и гусеничной техники были получены в ряде НИИ бывшего СССР при разработке образцов станций разведки наземных движущихся целей. Однако, некоторые проблемы в области создания банка данных о признаках распознавания реальных целей, а также существенные ограничения на возможности реализации программного и алгоритмического обеспечения не позволили в 80-90-х годах решить эту задачу. Указанное приводит к необходимости продолжения исследований по синтезу и анализу алгоритмов обнаружения и предварительной классификации неподвижных целей (объекты искусственного или естественного происхождения, объекты автобронетанковой техники среди искусственных сооружений) и распознавания движущихся малоразмерных наземных целей (МНЦ).

Анализ исследований, проводящихся в настоящий момент в странах с развитой экономикой, что проблема распознавания движущихся и обнаружения неподвижных целей по–прежнему актуальна и далека от своего завершения.

В отдельных работах отмечено, что перспективным направлением при решении проблемы селекции неподвижных целей является применение методов поляризационной селекции. Использование поляризационной обработки обеспечивает ряд преимуществ по сравнению с традиционными методами обработки сигналов, таких как:

– возможность использования полной эффективной площади рассеяния (ЭПР) объекта, что особенно важно при селекции малоконтрастных целей;

– применение тонкой поляризационной структуры отраженного сигнала при решении задач обнаружения МНЦ, укрытых растительностью;

– возможность использования видов поляризации, отличных от линейной, для повышения РЛ контраста.

Уместно отметить, что применение процедур классификации МНЦ поляриметрическими РЛС к настоящему времени практически не рассмотрены вследствие отсутствия возможности сравнительной оценки признаков распознавания для реальных целей.

Широкий круг исследований, посвященных решению задачи распознавания классов целей по спектральным отличиям отражённых от них сигналов, не привёл к появлению алгоритмов, устойчивых к изменению условий РЛ наблюдения: ракурса, скорости, вида трассы.

Таким образом, проведенные к настоящему моменту исследования эффективности использования поляризационных и спектральных характеристик для решения задач распознавания движущихся и селекции неподвижных МНЦ обладают рядом существенных недостатков:

1. Систематизированные сведения об отражающих свойствах и поляризационных и спектральных характеристиках широкого круга образцов военной техники и местных предметов к настоящему моменту отсутствуют.

2. Отсутствуют эффективные алгоритмы повышения радиолокационного контраста МНЦ на фоне подстилающей поверхности.

3. Не разработаны достаточно эффективные и реализуемые на практике алгоритмы селекции неподвижных МНЦ на фоне мешающих отражений.

4. Отсутствуют реализуемые на практике алгоритмы классификации движущихся МНЦ по совокупности поляризационных и спектральных признаков.

В связи с этим актуальной научно–технической задачей является разработка системы интелектуального распознавания классов движущихся и селекции неподвижных МНЦ на фоне подстилающей поверхности в интересах построения РЛС разведки и целеуказания повышенной информативности.

Актуальность задачи обусловлена: необходимостью повышения информативности радиолокационных средств разведки и целеуказания; неизученностью отражающих свойств реальных объектов военной техники и подстилающей поверхности; целесообразностью разработки алгоритмов распознавания движущихся и селекции неподвижных целей на фоне помеховых отражений от подстилающей поверхности.

Объект исследования представляет собой РЛС разведки и целеуказания повышенной информативности, позволяющую решить задачи селекции неподвижных и классификации движущихся МНЦ.

Предметом исследования являются алгоритмы и устройства для селекции неподвижных и распознавания движущихся МНЦ на основе спектральных и поляризационных параметров отражённого от них сигнала.

Целью работы является повышение эффективности распознавания движущихся и поляризационной селекции неподвижных малоразмерных наземных целей в интересах радиолокационных станций разведки и целеуказания.

Поставленная цель достигается решением следующих задач, составляющих основные этапы исследования:

1. Анализ физических предпосылок селекции движущихся МНЦ по спектральным параметрам. Разработка алгоритмов и устройств обнаружения МНЦ и оценка их эффективности.

2. Разработка алгоритмов обнаружения МНЦ и оценка их эффективности.

3. Синтез алгоритмов классификации движущихся МНЦ и оценка их эффективности.

4. Разработка системы интеллектуального распознавания классов движущихся и селекции неподвижных МНЦ на фоне подстилающей поверхности в интересах построения РЛС разведки и целеуказания повышенной информативности.

Методы исследований. Методологической основой развиваемыхметодов, алгоритмов и разрабатываемых устройств служат:

– элементы теории вероятностей, математической статистики и случайных процессов;

– методы статистической теории обнаружения и классификации случайных сигналов;

– методы статистической теории радиолокации;

– методы радиофизики, электродинамики и теории распространения радиоволн.

В рамках научно–технической задачи, решаемой в работе, должны быть получены следующие результаты:

1. Разработана математическая модель.

2. Разработано информационное обеспечение.

3. Оценена эффективность полученных алгоритмов.

4. Разработано программное обеспечение.

На защиту выносятся следующие вопросы, соответствующие основе рассматриваемой задачи.

1. Совокупность аналитических соотношений для вероятностных характеристик поляризационных параметров сигналов, отраженных от МНЦ, наблюдаемых на фоне мешающих отражений.

2. Алгоритмы обнаружения сигналов, отраженных от неподвижных МНЦ, по поляризационным и корреляционным свойствам.

3. Алгоритмы распознавания классов движущихся МНЦ, методика оценки их эффективности.

Практическая значимость работы состоит в следующем:

1. В разработке программного комплекса для определения спектральных и поляризационных характеристик реальных целей.

2. В получении данных о спектральных свойствах и ПХ МНЦ, позволяющих осуществлять анализ эффективности радиолокационных систем разведки и целеуказания.

3. В разработке методов поляризационной селекции неподвижных МНЦ, наблюдаемых на фоне подстилающей поверхности и местных предметов.

Достоверность результатов диссертационной работы определяется следующими факторами:

В основе исследований, проведенных в работе, лежат хорошо апробированные ранее положения статистической теории радиолокации. Обработка данных и сопоставление их с теоретическими базируется на методах математической статистики.

 

АНАЛИЗ МЕТОДОВ И ПАРАМЕТРОВ ВОЗМОЖНЫХ ПРИЗНАКОВ КЛАССИФИКАЦИИ И ОБНАРУЖЕНИЯ НАЗЕМНЫХ ОБЪЕКТОВ