Функции программного обеспечения

 

Программное обеспечение обрабатывающей ЭВМ представляло собой командно–мониторинговую интерактивную систему, выполняющую следующие функции:

– визуализация состояния программных и технических средств;

– прием, интерпретация и обработка команд оператора;

– прием данных от измерительно–управляющей ЭВМ, их размещение в памяти;

– запись данных на магнитные носители;

– обработка данных для извлечения поляриметрической и спектральной информации;

– графическая визуализация результатов измерений;

– предварительная статистическая обработка результатов измерений (расчет статистических характеристик параметров, построение гистограмм, корреляционный и спектральный анализ);

– графическая визуализация результатов обработки;

– поддержка электронного протокола измерений с автоматической регистрацией номера измерений, дальности до объекта, даты и времени измерения, полной характеристики режима измерений;

– поддержка электронной записной книжки оператора для регистрации особенностей измерений, метеоусловий и др. комментариев.

Рассчитанные ПМР являлись основой для определения поляризационных характеристик объектов.

При обработке результатов измерений определялись:

– коэффициент деполяризации ;

– коэффициент асимметрии ;

– параметр  мера заметности цели ((L1)² – максимум ЭПР цели для оптимальной поляризации). При S_гв=S_вг (используется одна приемопередающая антенна) λ₁ определяется из соотношения

 

, (2.1)

 

где при ê ÷> ê ÷;

 

– коэффициент анизотропии                        ; (2.2)

– дескриптор Gam=  0 £ g £ 45^о γ – "угол поляризации, характеристический угол";

– τ_m – мера несимметричности цели или угол спиралевидности, определяемый из выражения:  при этом –45^о£ t_m £ 45^о. Угол t_m также является углом эллиптичности максимальной поляризации m.

– угол ориентации цели y или P_si – угол наклона оси эллипса первой собственной поляризации; может быть рассчитан из выражения:

 –90^о £ y £ 90^о,                   (2.3)

– комплексный параметр                                      (2.4)

Рассчитанные поляризационные параметры подвергались статистической обработке в соответствии с методикой обработки экспериментальных данных, включающей следующие этапы:

1. Расчет статистических характеристик параметров по ансамблю реализаций;

2. Построение экспериментальных гистограмм W_N (K) и F_N (K) и аппроксимация их выбранным теоретическим распределением, где K – анализируемый параметр;

3. Вычисление оценок параметров аппроксимирующего закона и определение закона их распределения.

Применительно к данной методике был разработан алгоритм статистической обработки экспериментальных данных.

К статистическим характеристикам параметров следует отнести численные характеристики случайного процесса E(t) за время наблюдения T, который при обработке преобразуется в дискретную последовательность E₁, E₂, …, E_N с шагом дискретизации Δt. Эти характеристики вычислялись по формулам:

 

,                                                                        (2.5)

 

где N=T/Δt – объем выборки,  – среднее значение процесса (параметра) E(t);

 

,                                            (2.6)

 

где  – среднеквадратическое отклонение процесса (параметра) E(t) от среднего значения ;

,                                                      (2.7)

 

где  – коэффициент асимметрии;

 

,                                                                 (2.8)

 

где  – коэффициент эксцесса.

Коэффициенты  и  характеризуют отличие случайного процесса (параметра) E(t) от гауссовского, для которого =0, =3.

Для оценки глубины флуктуаций процесса вычислялся коэффициент вариаций

 

,                                                                         (2.9)

 

Стандартные ошибки определения числовых характеристик могут быть оценены по формулам

 

,                                                                       (2.10)

;                                                              (2.11)

.                                                                              (2.12)

 

Следовательно, при достаточно большом объеме выборки N этими ошибками можно пренебречь.

Рассмотренные числовые характеристики характеризуют форму кривой плотности распределения вероятностей ПРВ огибающей E(t) или огибающей рассчитанных параметров во временной области E(K) – W_N(E) или W_N(K). Экспериментальные гистограммы W_N(E) строились на основе обработки экспериментальных выборок E₁, E₂, E_N. Затем эти гистограммы аппроксимировались теоретическим распределением W(E) (W(K)), которое наиболее полно описывает особенности флуктуаций огибающих сигналов, отраженных от наземных целей и подстилающих поверхностей, и поляризационных параметров объектов локации.

Методика аппроксимации гистограмм заключалась в следующем:

1. По вычисленным коэффициентам асимметрии и эксцесса проверялась возможность попадания точки с координатами , в область аппроксимирующего распределения [29];

2. Проверяется согласование выбранного теоретического распределения с экспериментальным рядом по критериям согласия Колмогорова–Смирнова, χ² и критерию ω² [28].

Таким образом, для решения задач селекции наземных целей на фоне подстилающей поверхности и распознавания классов МНЦ необходимо получение достаточного статистического материала по структуре параметров отраженного сигнала и поляризационных параметров, на основе которых могут быть определены информативные признаки. Для решения указанной задачи определена номенклатура определяемых и рассчитываемых поляризационных параметров, разработана методика обработки экспериментальных данных и программное обеспечение, реализующее алгоритмы обработки.

При обработке экспериментальных данных алгоритм вычислений предусматривал определение статистических характеристик и законов распределения огибающих отраженных сигналов и поляризационных параметров.