Вагова обробка сигналів і зображень у радіотехнічних системах на основі атомарних функцій (стр. 5 из 6)

Використання нових ВФ у задачах оцінювання випадкових процесів на виході РТС із широкою та вузькою смугами пропускання із застосуванням методів Бартлетта і Уелча (з 50%-м перекриттям сегментів), а також алгоритму згладжування показав, що у даних задачах доцільно використовувати відповідно сім’ї АФ

при п = 3…10 і т = 1,2 та при а = 7…10.

Далі у розділі розглянуті алгоритми лінійної та нелінійної фільтрації з використанням розроблених ВФ. На основі проведеного моделювання обґрунтовано доцільність застосування вікон на основі АФ сім’ї

як лінійних фільтрів, а також нового вікна Кравченка-Блекмана-Херріса в альфа-урізаному фільтрі. Підвищення результатів лінійної фільтрації за сумарним критерієм, який враховує СМВ, СКВ і СН становить мінімум 7%, а для альфа-урізаного фільтра – не менше 4,5%.

Проведено аналіз робочих характеристик системи захисту від пасивних завад, виявлено вплив ВФ на ці характеристики. Застосуванням нових ВФ забезпечено зниження необхідного відношення інтенсивності сигналу до потужності завад при заданій імовірності правильного виявлення (таблиця 1). У таблиці 1 вказані зниження (у децибелах) для ймовірності правильного виявлення, що становить 0,5 та одній із штатних вобуляцій періодів зондування імпульсів у пачці. При отриманні даних вважалося, що завада має нормальний розподіл із кореляційною функцією у вигляді функції Гаусса.

Таблиця 1Зниження (у дБ) необхідної інтенсивності сигналудля заданоїймовірності правильного виявлення (0,5) при різних потужностях завад
Відносна потужність завади, дБ	10	20	30	40	50	60
Використання штатного вікна(потужність сигналу, дБ)	0,71	0,91	2,52	8,56	17,8	27,8
Використання нового вікна (потужність сигналу, дБ)	0,713	0,84	1,88	6,672	15,5	25,2
Зниження, дБ, відношення сигнал/завада	-0,003	0,06	0,64	1,888	2,3	2,6

На рис. 11 показано залежність правильного визначення швидкісних характеристик об’єкта при відносній потужності завади 40 дБта інтенсивності сигналу 7,5 дБ. По осі абсцис відкладені відліки радіальної швидкості (одному відліку відповідає 5,688 м/с, тобто уся шкала займає проміжок від 0 до 1138 м/с). Чорною суцільною лінією показано швидкісні характеристики РЛС при використанні нового вікна, штриховою – штатного вікна.

ВИСНОВКИ

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 ВФ

як 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, ВФ і знижують 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 саме і , 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’ї

на 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.

СПИСОК ПУБЛІКАЦІЙ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Блєднов В.І., Павліков В.В. Аналіз характеристик синтезованих осьових антенних решіток при повздовжньому синтезі // Радіоелектронні і комп'ютерні системи.– 2005. – №1(9) – С. 11-14.

2. Волосюк В.К., Бледнов В.И., Бабенко А.И., Павликов В.В. Применение атомарных функций в задачах весовой обработки радиолокационных сигналов // Зб. наук. праць Харківського університету Повітряних Сил. – Випуск 1(7). – 2006. – С. 46-52.

3.Волосюк В.К., Бледнов В.И., Бабенко А.И., Павликов В.В. Оценка величины смещения и дисперсии частоты радиолокационного сигнала с шумом, взвешенного новыми окнами Кравченко // Радіоелектронні і комп'ютерні системи. – 2006. – №2(14). – С.15-23.

4. Волосюк В.К., Павликов В.В., Севостьянов Ю.В.Использование новых окон Кравченко при гармоническом анализе методом дискретного преобразования Фурье // Радіоелектронні і комп'ютерні системи. – 2007. – №1(20). – С.5-11.

5. Павликов В.В. Весовые окна на основе атомарных функций в задачах формирования радиолокационных изображений поверхностных и подповерхностных изображений зондируемых сред // Системи обробки інформації. – 2007. – №2 (60). – С. 63-66.