Сущность и методика решения задач распознавания и различения сигналов Ансамбли распознаваемых (стр. 1 из 2)

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

кафедра ЭТТ

РЕФЕРАТ на тему:

«Сущность и методика решения задач распознавания и различения сигналов. Ансамбли распознаваемых портретов»

МИНСК, 2008

Сущность и методика решения задач распознавания и различения сигналов.

Одновременно о решением задачи обнаружения, т.е. принятием решения о наличии или отсутствии сигнала в каждом элементе разрешения пространства наблюдения, что равносильно принятию решения о наличии или отсутствии в нем объекта наблюдения или некоторого элементарного сообщения, встает вопрос о принадлежности обнаруженного объекта наблюдения к определенному классу, о соответствии обнаруженного элементарного сообщения определенному каналу для многоканальной системы.

Распознавание (или классификация) объектов наблюдения необходимо для определения их значимости или опасности с целью принятия адекватных мер воздействия. Различение сигналов в многоканальных системах необходимо для разделения каналов с целью адресной передачи сообщений.

Основой решения задач распознавания в РЛС и различения в РТС ПИ являются отличия сигналов разных объектов наблюдения, разных каналов. Эти отличия могут быть энергетическими, временными, спектральными (частотными), пространственными, поляризационными. При построении многоканальных РТС ПИ эти различия сигналов можно организовать, выбирая определенным образом группу или совокупность однородных сигналов, т.е. некоторый ансамбль сигналов, различающихся по какому-то параметру или признаку (по форме, по времени, по частоте, по пространству, по поляризация).

Для радиолокационных систем отличия между сигналами от разных целей невозможно организовать принципиально. Они существуют постольку, поскольку объективно, независимо от свойств зондирующего сигнала, существуют различия в образах целей, т.е. в их геометрических, акустических, динамических характеристиках (радиальные и поперечные размеры, ферма, ориентация в пространстве, конструктивные особенности двигательных установок, параметры регулярных поступательных, вращательных и случайных перемещений цели и элементов ее планера, двигателей, несущих винтов и т.п.). Эти отличия в образах целей при отражении зондирующего сигнала из-за явлений вторичной модуляции трансформируются в отличия в портретах целей, Которые можно рассматривать как некоторое подобие их образов. Радиолокационный портрет воспринимается как несколько огрубленный образ объекта, причем степень огрубления зависит от свойств того "инструмента", с помощью которого "выполняется" портрет. Таким инструментом является зондирующий сигнал, его временные, спектральные, пространственные и поляризационные характеристики. Выбор характеристик зондирующего сигнала позволяет обеспечить получение некоторой группы или совокупности однородных портретов объектов, т.е. ансамбля портретов, отличавшихся по каким-то одноименным параметрам (временный, спектральным, пространственным, поляризационным), которые отображают или подчеркивают положенные в основу распознавания классификационные признаки объектов.

Ансамбли распознаваемых портретов

Постановка любой задачи всегда предполагает формализацию основных категорий, положенных в основу ее решения. В данном случае такой категорией является радиолокационный портрет. Под радиолокационным портретом будем понимать совокупность N комплексных амплитуд принятого сигнала En, относящихся к различным элементам пространства распознавания. В зависимости от положенных в основу распознаваний классификационных признаков пространством распознавания может быть время, частота, время запаздывания, доплеровское смещение частоты, пространственная (угловая) частота, поляризационный базис. Ниже рассматриваются ансамбли радиолокационных портретов, связанных с каким-то одним классификационным признаком, и как следствие, с одномерным пространством распознавания. К таким портретам относятся (рис.1): мощностный, флуктуационный, частотно-коррелированный, частотно-резонансный, поляризационный, дальностный, картинный, доплеровский. Эти портреты следует называть простыми. Возможно использование нескольких классификационных признаков и, как следствие, многомерного пространства распознавания. Такие портреты следует называть сложными или комбинированными.

Рис. 1. Классификация радиолокационных портретов

Мощностями портрет представляется одной комплексной амплитудой

(N=I). В этом вырожденном случае единственную комплексную амплитуду можно отнести к любому пространству распознавания. Единственной характеристикой этой комплексной амплитуды является средний квадрат модуля (удвоенная мощность отраженного сигнала.) при нулевом среднем:

Мощность отраженного сигнала пропорциональна эффективной поверхности рассеяния (ЭПР) или эффективной отражающей поверхности (ЭОП) цели (

):

Однако, мощность отраженного сигнала, как классификационный признак одноименного портрета, не позволяет однозначно судить о каких-либо геометрических размерах цели.

Флуктуационный портрет представляется совокупностью N комплексных амплитуд

, n=1,…N , взятых в различные моменты времени , где

комплексная огибающая отраженного сигнала с учесом его амплитудных

и фазовых

флуктуации.

Пространством распознавания является время, флуктуационный портрет дает представление о корреляционной функции флуктуации отраженного сигнала

,

времени корреляции флуктуации

,

энергетическом спектре флуктуации

,

ширине спектра флуктуаций

Перечисленные характеристики позволяет однозначно судить об интегральных (продольных и поперечных) размерах целей, поскольку с увеличением этих размеров спектр флуктуации отраженного сигнала расширяется) и его корреляционная функция сужается (рис. 2).

Рис. 2 Корреляционные функции и энергетические спектры флуктуации малоразмерной и крупноразмерной цели.

Рис. 3 Интервал частотной корреляции целей с большой (1) и малой (2) радиальной протяженностью

Частотно-коррелированный портрет представляется совокупностью N комплексных амплитуд

, где n=1,…N, зафиксированных на N частотах в один и тот же момент времени, где - комплексная амплитуда отраженного сигнала.

Пространством распознавания является частота. Частотно-коррелированный портрет дает представление о коэффициенте частотной корреляции огибающей отраженного от объекта сигнала

и интервале частотной корреляции объекта

(рис. 3)

который оказывается обратно пропорциональным радиальной протяженности объекта

Участок рабочих частот должен находиться в диапазоне сантиметровых волн, поскольку должно обеспечивать условие

.

Таким образом, применяя многочастотный зондирующий сигнал и получая частотно-коррелированный портрет, можно использовать радиальную протяженность целей в качестве устойчивого классификационного признака для их распознавания.

Частотно-резонансный портрет представляется совокупностью комплексных амплитуд

, n=1,…N, зафиксированных в один и тот же момент времени на N частотах, расположенных в диапазоне проявления резонансных свойств ЭПР, т.е. резкого увеличения ЭПР цели. Пространством распознавания является частота. Резонансные свойства ЭПР проявляется на частотах, при которых размер цели по периметру кратен целому числу длин волн