автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.17, диссертация на тему:Исследование и разработка методов преобразования информации при формировании изображения нарушителя в электромагнитных волнах в технических системах охраны

005003040

ЧЕРНЫШЕВ Максим Николаевич

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ИНФОРМАЦИИ ПРИ ФОРМИРОВАНИИ ИЗОБРАЖЕНИЯ НАРУШИТЕЛЯ В ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛНАХ В ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ ОХРАНЫ

Специальность 05.13.17 - теоретические основы информатики

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

- 1 ДЕК 2011

Пенза-20 И

005003040

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Пензенская государственная технологическая академия" на кафедре "Вычислительные машины и системы".

Научный руководитель -

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Сальников Игорь Иванович

доктор технических наук, профессор, Заслуженный деятель науки РФ, Рыжаков Виктор Васильевич

доктор технических наук, профессор Светлов Анатолий Вильевич

Ведущая организация - Научно-исследовательский и конструкторский

институт радиоэлектронной техники - филиал федерального государственного унитарного предприятия федерального научно-

производственного центра «Производственное объединение «Старт» имени М.В. Проценко» (НИКИРЭТ - филиал ФГУП ФНПЦ «ПО «Старт» им. М.В. Проценко»), г. Заречный Пензенской области

Защита состоится 23 декабря 2011 года в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 212.337.01 при Пензенской государственной технологической академии по адресу: 440039, г. Пенза, пр. Байдукова / ул. Гагарина, д. 1а / 11, корпус 1, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО "Пензенская государственная технологическая академия".

Автореферат разослан 22 ноября 2011 года.

Ученый секретарь диссертационного совета

Чулков В.А.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы диссертации. Настоящее время характеризуется усилением террористической угрозы как по отношению к личности, так и по отношению к государственным объектам. В этой связи усиливается роль технических средств охраны (ТСО), которыми оборудуются объекты, а также рубежи и подходы к ним. Для обнаружения нарушителя в охраняемой зоне используется широкий спектр физических эффектов взаимодействия человека-нарушителя с волновыми процессами в различных средах. Особую роль для реализации ТСО играют электромагнитные волны различных диапазонов частот, из которых наиболее предпочтительными являются радиоволны сантиметрового и миллиметрового диапазонов. Радиолучевые ТСО (PJ1TCO), работающие в этих диапазонах частот, мало подвержены влиянию погодных условий, и обладают удовлетворительной разрешающей способностью по пространственным размерам, характерным для человека-нарушителя.

Теоретические основы взаимодействия электромагнитных волн с объектами заложили в своих ночных трудах известные ученые - Кирхгоф Г.Р., Френель О.Ж, Гудмен Дж., Юу Ф.Т.С., Борн М., Вольф Э., Сороко Л.М., Гинзбург В.М. и др.

Основные положения теории обработки радиолокационной информации разработали ученые - Бакут П.А., Вакман Д.Е., Варакин Л.Е., Гуткин Л.С., Дымова А.И., Казаринов Ю.М., Коган И.М., Котельников В.А., Левин Б.Р., Френке Л., Ширман Я.Д. и др.

На основе теоретических исследований разработаны методы РЛТСО, весомый вклад в развитие которых внесли отечественные ученые - Оленин Ю.А., Лебедев Л.Е., Сальников И.И., Токарев H.H., Якимов А.Н., Уфимцев П.Я. и др.'

Особенностью работы современных РЛТСО является пороговый принцип обнаружения сигнала от нарушителя, который прост по своей реализации, но не использует потенциальные информационные возможности электромагнитных волн. В частности, не выполняется классификация нарушителя охраняемой зоны по его изображению.

В этой связи, тема диссертационного исследования, посвященного разработке методов формирования изображения нарушителя в РЛТСО, по которому можно классифицировать объект и, тем самым, существенным образом снизить вероятность ложной тревоги, а также измерить размеры, число нарушителей и их изменяющиеся во времени координаты, является актуальной.

Цель настоящей работы - исследование и разработка методов преобразования информации при формировании изображения нарушителя в электромагнитных волнах в технических системах охраны.

Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:

- в сравнительном плане оценить информационную емкость РЛТСО, выполняющего пороговое бинарное обнаружение нарушителя и РЛТСО, в котором реализуется формирование изображения нарушителя;

- разработать лучевую математическую модель сигналообразования в двух-позиционных PJITCO для модуля амплитуды ЭМ-волны с целью оценки параметров пространственной регистрации принимаемой ЭМ-волны в плоскости приема;

- обосновать математическую модель сигналообразования в двухпозици-онных РЛТСО на основе дифракционного интеграла Френеля-Кирхгофа и модель человека-нарушителя. Получить аналитическое выражение для комплексной амплитуды ЭМ-волны в плоскости нахождения приемника для анализа результата дифракции;

- разработать метод на основе аналитического выражения и алгоритма преобразования информации для формирования изображения нарушителя по результату регистрации комплексной амплитуды ЭМ-волны с целью улучшения технических характеристик существующих РЛТСО.

Объектом исследования диссертационной работы являются информационные технические системы, работающие в радиодиапазоне электромагнитных волн и используемые для охраны объектов.

Предметом исследования являются методы преобразования информации, используемые в технических системах охраны, и позволяющие улучшить отношение сигнал/шум, формировать изображение нарушителя в электромагнитных волнах, измерить размеры изображения нарушителя с целью его классификации, а также определить число нарушителей.

Методы и средства исследования. При решении поставленных задач использовались положения теории дифракции электромагнитных волн, теория сигналов, методы математического анализа, теория бинарного обнаружения, математическое моделирование и интегрированные среды разработки программ.

Положения, выносимые на защиту.

1. Результат определения информационной емкости радиолучевых технических средств охраны (РЛТСО), заключающийся в том, что если в РЛТСО формируется изображение нарушителя, то информационная емкость увеличивается до 15 бит, но остается меньшей в 2 раза, чем для телевизионных технических средств охраны.

2. Лучевая математическая модель сигналообразования в двухпозицион-ных РЛТСО и аналитическое выражение, основу которого составляет косину-соидальная зависимость с квадратичным изменением относительного фазового сдвига и функция вида sin х/х, описывающая область "тени" от нарушителя.

3. Математическая модель сигналообразования в двухпозиционных РЛТСО на основе дифракционного интеграла Френеля-Кирхгофа и аналитическое выражение для комплексной амплитуды ЭМ-волны в плоскости нахождения приемника, которое является основой для алгоритма анализа результата дифракции и формирования изображения нарушителя в ЭМ-волнах, а также результаты оценки требований к пространственным параметрам устройства регистрации ЭМ-волны в плоскости приема РЛТСО.

4. Метод формирования изображения нарушителя, включающий в себя аналитическое выражение и алгоритм преобразования информации, использующий результат регистрации комплексной амплитуды ЭМ-волны в точке при-

ема в зависимости от координаты движения нарушителя, позволяющий получить одномерную функцию пропускания нарушителя с динамическим диапазоном >20, увеличить в среднем в 6 раз отношение сигнал/шум, измерить размер нарушителя в направлении, поперечном оси охраняемой зоны РЛТСО, а также определить число нарушителей с разрешающей способностью, равной 0,1 м.

Достоверность и обоснованность научных положений и выводов обусловлена корректностью математических выражений, согласованностью основных теоретических решений с их практической реализацией, а также результатами вычислительных экспериментов, подтверждающими непротиворечивость основных теоретических результатов.

Научная новизна состоит:

1) в оценке информационной емкости радиолучевых технических средств охраны РЛТСО при условии формирования изображения нарушителя;

2) в разработке лучевой математической модели сигналообразования в двухпозиционных РЛТСО, позволяющей оценить параметры результата дифракции в плоскости приема РЛТСО;

3) в формировании математической модели сигналообразования в двухпозиционных РЛТСО на основе дифракционного интеграла Френеля-Кирхгофа, а также в результатах оценки требований к пространственным параметрам устройства регистрации ЭМ-волны в плоскости приема РЛТСО;

4) в разработке метода формирования изображения нарушителя в ЭМ-вол-нах, основанного на полученном интегральном преобразовании от результата регистрации комплексной амплитуды ЭМ-волны в точке приема в зависимости от координаты движения нарушителя.

Практическая значимость работы заключается в следующем:

Разработан алгоритм и программное средство, реализующие метод формирования изображения нарушителя в двухпозиционных радиолучевых средствах охраны, который позволяет измерить поперечные размеры нарушителя, улучшить отношение сигнал/шум и определить число нарушителей. Все это позволило существенно улучшить эксплуатационные характеристики радиолучевых технических средств охраны.

Реализация и внедрение результатов работы:

1) разработанные алгоритмы анализа пространственно-временных сигналов на основе интегральных преобразований использовались в разработках ФГУП "Пензенский научно-исследовательский электротехнический институт", что подтверждено актом внедрения;

2) результаты диссертационных исследований используются при обучении студентов по специальности 230101 в Пензенской государственной технологической академии в рамках дисциплин "Теоретические основы передачи информации" и "Системы искусственного интеллекта".

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационного исследования докладывались и обсуждались на IV Всероссийской научно-технической конференции "Искусственный интеллект в XXI веке. Решения в условиях неопределенности" (Пенза, 2006 г.), на ежегодной Всероссийской научно-техни-

ческой конференции "Современные методы и средства обработки пространственно-временных сигналов" (Пенза, 2006-2009, 2011 гг.), на Всероссийской научно-технической конференции "Интеллектуальные и информационные системы" (Тула, 2007 г.), на Международном Форуме по проблемам науки, техники и образования (Москва, Академия наук о Земле, 2007 г.), на 7-й Всероссийской научно-технической конференции "Современные охранные технологии и средства обеспечения комплексной безопасности объектов" (Пенза-Заречный, 2008 г.), на 8-й Международной конференции "Распознавание-2008" (Курск, 2008 г.).

По результатам исследований опубликовано 19 печатных работ (из них 3 -в изданиях из перечня ВАК), а также получено свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, заключения, списка литературы и приложения. Работа изложена на 187 страницах основного текста, включающего 59 рисунков, 5 таблиц, список литературных источников из 94 наименований и приложений, содержащих листинг программного средства реализации разработанных алгоритмов преобразований информации, акты об использовании результатов диссертационной работы, свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во ВВЕДЕНИИ обоснована актуальность работы, сформулированы ее цель и задачи, научная новизна, практическая значимость и основные положения, выносимые на защиту.

РАЗДЕЛ 1 посвящен общим вопросам формирования изображения нарушителя охраняемой зоны в радиолучевых технических средствах охраны (РЛТСО), которые являются одними из перспективных периметровых ТСО. Недостатком существующих РЛТСО является пороговый принцип обнаружения нарушителя (Н), при котором наибольшую сложность представляет уменьшение ложной тревоги при пересечении зоны охраны птицами и животными. Для уменьшения ложных тревог в РЛТСО требуется распознать, классифицировать Н, что возможно сделать, применив дополнительную обработку, выявляя пространственную границу Н, то есть формируя в РЛТСО его изображение.

Наиболее общими характеристиками информационных технических систем являются информационные характеристики, которые позволяют сравнить системы, обладающие разными техническими параметрами, порой несравнимыми. При этом универсальным критерием для сравнения разнохарактерных систем является информационная емкость системы, которая определяется передаваемым сигналом и системой его обработки.

Фундаментальным инвариантом информационной емкости системы является число Л^ полных степеней свободы пространственно-временного сигнала (ПВС), с которым работает система. Степени свободы ПВС определяются через теорему отсчетов Котельникова. Часто в системах обнаружения и измерения параметров объекта используется разрешающая способность по измеряе-

6

мому параметру, при этом интервал формирования отсчетов может быть определен как разрешающая способность системы.

С целью сравнения различных видов ТСО и оценки влияния дополнительной обработки сигналов в РЛТСО по формированию изображения нарушителя в данном разделе была определена информационная емкость наиболее распространенных методов. Для порогового бинарного обнаружения информационная емкость равна /„ = log, 2 = 1 бит. К ТСО, использующим бинарный метод, относится широкий класс технических средств: виброчувствительные, радиоволновые, радиолучевые двухпозиционные, проводные обрывные, радиолучевые однопозиционные. Наибольший интерес представляют трехмерные многоальтернативные методы ТСО, основанные на создании в пространстве между передатчиком и приемником электромагнитной волны и регистрации изменений параметров этой волны при пересечении ее Н. Информационная емкость ТСО в этом случае определяется в виде I,M=lo&2(NDQmmlbQ), где ND-число состояний отсчета; Qmax - объем охраняемой зоны (03), дQ - разрешающая способность по объему. К этим методам относятся радиолокационные, основанные на последовательном обзоре ОЗ узким лучом; инфракрасные; телевизионные. Максимальной информационной емкостью обладают телевизионные ТСО: /зл* 30 бит.

Для оценки информационной емкости двухпозиционных РЛТСО, в которых формируется изображение Н, использовалось выражение:

Va- AU- A« ' ^

где Xm - поперечные размеры 03, Ym - высота 03, LH у- средний рост человеку L\i,x~ средний поперечный размер H, Rm - максимальная длина 03, AR -разрешающая способность по дальности. Если в двухпозиционных РЛТСО реализовать дополнительную обработку сигнала с целью получения изображения Н, то для средних значений параметров можно получить 1,в «15.

Таким образом, видно, что формирование изображения существенно увеличивает информационную емкость РЛТСО, приближая ее к характеристикам телевизионных ТСО. При этом РЛТСО имеют существенное преимущество -значительно меньшее влияние погодных условий на их работу.

Двухпозиционная РЛТСО состоит из передатчика (ПРД) и приемника (ПРМ), размещаемых на противоположных сторонах участка рубежа. На входе приемника наблюдается интерференция парциальных волн, прошедших различные пути в 03, включая отраженные от земли, которая изменяется при проходе H в 03. По изменениям принимаемого временного сигнала судят о появлении H в ОЗ. Основой взаимодействия объекта и ЭМ-волн в РЛТСО является дифракция, при этом H перекрывает путь распространения ЭМ-волны, формируя в точке приемника область "тени". Восстановленное изображение H будет иметь вид темного силуэта на светлом фоне.

На основе применения лучевой модели сигналообразования в двухпози-ционных РЛТСО с использованием предположения о перекрытии объектом парциальных плоских волн в 03 получено выражение для интерференционного

Ё = У Ё ем = ¿,-Ч/(А©)ел = Ёсо&(А<р)е/г множителя суперпозиции плоских волн ' -т

распространяющихся под разными углами в пределах диаграммы направленности передающей и приемной антенн с учетом отражения от земли:

\|>(а) = сс«(<г)-2Л4

зт(уа) уа

+ 1

(2)

где «2 =ё'2=—~ аргумент функции, характеризующий квадратичное

изменение относительного фазового сдвига парциальных волн с учетом движения Н со скоростью Уп=хи/1 перпендикулярно оси 03; у - масштабный коэффициент, учитывающий связь аргументов в слагаемых; 1 - прибавляется, чтобы сместить интерференционный множитель для учета наличия прямой волны; Ак = 1 рад, коэффициент учитывающий размерность; Ят - расстояние между ПРД и ПРМ; Я - расстояние до Н. На рисунке 1 представлен график зависимости (2), учитывающий: осциллирующий характер с линейным изменением частоты; наличие тени от Н; колоколообразное изменение амплитуды за счет влияния диаграммы направленности антенн ПРД и ПРМ.

..УС«)

Ла

Рисунок 1 - Формирование интерференционного множителя ЭМ-волны с учетом тени от нарушителя

Определена ширина тени для интерференционного множителя в зависимости от параметров РЛТСО по нулевым значениям функции (2):

(3)

где Лхн - размер нарушителя. Из (3) следует, что ^Дх, - Ах„; х0 еСть соответствует геометрической тени. Кроме того, йп Дхй=/2Я-(Д„,-«Н), что соответствует точечному объекту на оси Ог на расстоянии /?н от ПРД.

Далее показано, что для формирования изображения Н в 03 РЛТСО необходимо зарегистрировать пространственное амплитудно-фазовое распреде-

ление ЭМ-волны и использовать интегральное преобразование, которое выполняло бы восстановление вида функции пропускания трехмерного, непрозрачного для ЭМ-волн СВЧ-диапазона Н по его интерференционной картине, формирующейся в точке приема при движении Н.

РАЗДЕЛ 2 посвящен математическому моделированию процесса сигна-лообразования в двухпозиционных РЛТСО на основе использования дифракционного интеграла Френеля-Кирхгофа и модели человека-нарушителя в виде различным образом ориентированных эллиптических цилиндров или их комбинаций. Используются следующие параметры: образующая - параллельна оси Оу; плоскость эллипса - параллельна плоскости хОу; 2а, 2Ь и 2с- максимальные размеры Н по осям Ох, 0у и Ог соответственно. При такой модели нарушителя достаточно просто учитывается изменение формы, размеров Н, а также его положение - "в рост", "согнувшись" и "ползком".

Получено выражение для модуля комплексной амплитуды ЭМ-волны в плоскости нахождения ПРМ как результат интерференции прямой волны Ёоп(Р), выполняющей роль опорной, и дифрагированной на Н волны, находящей между ПРМ и ПРД:

Ё{Р) = ~ä i 1(Х'СХР(Д+ "^^Vxdy > (4)

Уц~ь Ч 'пр^пр 'пр^пр

гДе ßr!?(x,y) - функция пропускания Н в виде проекции теневого контура в плоскости хОу. Проведен анализ пространственного распределения модуля комплексной амплитуды ЭМ-волны в плоскости приема по направлению, ортогональному оси охраняемой зоны. Показано, что чем ближе Н находится к ПРМ, тем заметнее проявляется эффект "тени" от Н. На рисунке 3 приведены результаты расчетов с использованием (4) в программной среде Mathcad значений модуля комплексной амплитуды результата дифракции ЭМ-волн на Н, находящимся на расстояниях Rh= 10 м (а) и Rh = 140 м (б) при следующих значениях параметров: а = 0,25 м, с = 0,3 м, ¿ = 0,8 м, расстояние между антеннами ПРД и ПРМ

Rm =150 м, высота размещения антенн и высота H h = y0= 1м, длина волны СВЧ-излучения ПРД Я = 0,016 м.

0,015 гМ

0,01 , »!> Я

¡Mlllliiv*—

0,005 "«¡tftiif^

-10 "5 0 5 10

Ш

0,004 0,0С12

15 -10

а)

б)

Рисунок 3 - Результат интерференции ЭМ-волн

На основании выражения для интерференционного множителя лучевой модели сигналообразования в двухпозиционных РЛТСО (2), определена зависимость ширины "тени" от расстояния Кн до Н, графики которой представлены на рисунке 4, из которых следуют значения ширины "тени" для двух случаев, представленных на рисунке 2, а, б: Дх„ =2,1 м; Ах,, =0,56 м, соответственно.

RHl м

so юо un 13] 140 Isa

Рисунок 4 - Зависимость ширины "тени" от расстояния до H

Показано, что зарегистрировав модуль пространственного распределения комплексной амплитуды ЭМ-волны по оси ПРМ как результат дифракции на Н, наряду с определением факта появления H в 03 на основе использования порогового обнаружения, можно измерить пространственные параметры движения Н: по ширине главного минимума "тени" определить дальность до Н; по изменению координаты главного минимума во времени можно определить скорость движения Н.

Оценены требования к пространственным параметрам устройства регистрации ЭМ-волны с использованием теоремы Котельникова. Для RH = 10 м, я = 0,016 м, Rm= 150 м получено Namjm[ « 182 с шагом 0,22 м, а для максимального расстояния RH= 150 м необходимо использовать NnMjmx «2500 с шагом 0,016 м. Это с конструктивной точки зрения представляется невозможным для реализации, особенно для мобильных ТСО.

Более реально регистрировать временное изменение модуля комплексной амплитуды ЭМ-волны при движении Н, используя при этом точечный ПРМ.

Приведены графики зависимостей |£(х0)|, вытекающие из решения интеграла Френеля-Кирхгофа, для модуля комплексной амплитуды ЭМ-волны с учетом координат (х0, у0) движущегося Н в направлении Ох, полученные в программной среде МаЛсай (рисунок 5, а).

М д /у-1

-------А К*—V- \ s

V I £

-1 "0,5 С

а)

Рисунок 5 - Зависимость модуля комплексной амплитуды [¿(*0)|

в точке ПРМ (а) и функция пропускания Н (б) для различных Л, : I-75 м; 2-120 м;3-135м

Показано, что при регистрации во времени с использованием одного точечного ПРМ при условии движения Н реально имеется возможность регистрировать только изменение во времени модуля комплексной амплитуды ЭМ-

волны ¡¿(г)|. Измерение ширины функции |£(')| в окрестности экстремума на выходе точечного ПРМ не позволит измерить расстояние до Н, так как неизвестна скорость движения Н, и наоборот. Для такого способа регистрации остается только возможность обнаружения по превышению экстремума функции |£(0| некоторого порогового уровня, что и используется в реальных двухпозицион-ных РЛТСО.

Исследованы вопросы бинарного обнаружения, для которого в качестве сигнала принята модель импульсного сигнала с амплитудой 5ща>. на фоне нормального аддитивного шума с дисперсией а^. Определены характеристики обнаружения как зависимость />ош(Зп/аш,Лгсш) вероятности ошибок от отношения порогового уровня к эффективному напряжению шумов при данном значении отношения сигнал/шум. Показано, что при равной значимости Рт и Рщ, характеристики обнаружения имеют минимум при 5„опт=5т„/2. На основе анализа показано, что отношение сигнал/шум для регистрируемого точечным ПРМ результата дифракции изменяется в небольших пределах =1,83 + 7,4, что дает в среднем невысокие обнаружительные характеристики РЛТСО. Для улучшения характеристик обнаружения целесообразно проводить предварительную обработку принятого сигнала с целью улучшения отношения сигнал/шум, подобной предварительной обработкой может служить согласованная фильтрация.

11

В РАЗДЕЛЕ 3 получено преобразование для восстановления функции пропускания Н, которое является основой метода формирования одномерного изображения Н:

В (А_ 1 Ъ Г "PW/(*+х°)2 + V + >/(*+x°>2+{R»>-R»)2)] 2Я| J{x + x0)2+RH2J(x + x0)2+(R„,-RH)2

-R,„ ]г,Тц (5)

^x + x.f + Rj Jix + xJ+iR^R»)2

Результаты расчета в среде Mathcad значений ¡А" (*„)| для Н при значениях а = 0,2 м, с = 0,3 м и ¿ = 0,8 м приведены на рисунке 5, б для параметров уа = h = 1 м, Rm= 150 м; Я = 0,016 м. При расчете значение переменной изменялось в пределах: -4 < х0 < 4 м.

Восстановление одномерной функции пропускания нарушителя характеризуется высоким динамическим диапазоном, который оценивается отношением > 20, и позволяет регистрировать размер нарушителя в поперечном направлении оси охраняемой зоны РЛТСО с погрешностью менее 10 %.

Получена количественная оценка качества восстановления функции пропускания Дф (х) из которой следует, что отношение сигнал/шум для восстановленной функции пропускания изменяется в пределах: Ncш= 13,7 - 38,3. Это означает, что преобразование (5) дает улучшение отношения сигнал/шум в среднем в 6 раз, что позволяет существенно улучшить характеристики бинарного обнаружения для РЛТСО, а измерение поперечных размеров нарушителя позволяет использовать дополнительный признак для различения человека-нарушителя от других объектов.

Обоснована структурная схема аппаратуры приема для реализации полученного преобразования (5). Показано, что для формирования комплексной амплитуды сигнала на выходе ПРМ РЛТСО необходимо выделение действительной Re {£/(/)} и мнимой Im {£/(/)} составляющих комплексной амплитуды входного напряжения, что может быть обеспечено приемником с квадратурным детектором. В таком приемнике действительная и мнимая часть входного напряжения разделяются путем введения фазового сдвига на я-/2, а несущее колебание с частотой ®оп устраняется фильтрацией. Далее следует блок преобразования, выполняющий восстановление функции пропускания нарушителя и блок измерения параметров - размеров нарушителя, числа нарушителей и пороговой схемы для определения факта нарушения.

РАЗДЕЛ 4 посвящен вопросам получения информации о размерах нарушителя в вертикальной плоскости. Показано, что для этого необходимо использовать линейку точечных приемников, размещенных в плоскости ПРМ. На осно-

ве интеграла Френеля-Кирхгофа получено выражение для комплексной амплитуды опорной ЭМ-волны, зависящее от высоты расположения точки приема Р'">:

Уь-1>4

Получено выражение в виде двойной суммы от отсчетов двумерной комплексной амплитуды ЭМ-волны Ё(х0тХш) с выхода п-го ПРМ при значении координаты х0т центра нарушителя для случая эквидистантного размещения точечных ПРМ по вертикали Д^ = Д/,прм и = ^ПРМ + (л-7У)ДАПРМ:

1 2М 1Ы

£(*„,,Л)*

+ х0)2 + (у-/гПРд)2 + м)2 +(/?„, - ян )2

к-

•(7)

у](х + х<,)2 + (у-11пт? + Кн2 + (*„-*„)

т]МЛРМДх0

где Дх0 - шаг дискретизации х0, 2М - максимальное значение индекса т.

Приведены результаты восстановления двумерной функции пропускания нарушителя Р„г(х,у) при движении Н как "в рост", так и "согнувшись" в виде линии уровня двумерной функции пропускания, показывающей сечение или теневой контур нарушителя (рисунок 6). Полученные размеры совпадают с размерами модели нарушителя с погрешностью менее 10 %.

Рисунок 6 - Модуль двумерной комплексной амплитуды £(Р00) (а), результат восстановлен™ двумерной функции пропускания объекта (б) и (в)

На основании анализа протяжённости фронта импульса восстановленной функции пропускания нарушителя в вертикальной плоскости уф был рассчитан

интервал размещения приемных антенн по вертикали А/г,"рм, а также получено выражение для числа приемных антенн в вертикальной линейке приемников. Показано, что для удовлетворительного восстановления функции пропускания нарушителя, при котором еще возможно измерить размеры нарушителя, в вертикальной плоскости требуется от 44 до 120 приемных антенн в линейке. При этом, для А = 0,016 м размеры линейки ПРМ изменяются от 2 до 50 м. Большое количество приемных антенн и внушительные размеры линейки вряд ли позволят практически реализовать РЛТСО, восстанавливающую функцию пропускания по вертикали, или потребует значительных экономических затрат.

Рассмотрен вопрос формирования изображения по изменяющемуся во времени выходному сигналу приемника РЛТСО. Показано, что важной особенностью принимаемого сигнала является неизвестный момент появления нарушителя, что приводит к необходимости циклического выполнения преобразования, восстанавливающего функцию пропускания Н. Получено выражение для функции пропускания Н с учетом несимметричности дифракционной картины от Н относительно середины. Полученные результаты восстановления функции пропускания при смещении Н показывают наличие смещения, что доказывает адекватность полученной модели (рисунок 9).

0.03

0,02

1Н1

1 1 1, ' 1 ^..................

1 1 \ ЛАР 1 1

6

xO.ii

о)

0,03 Ё1

6

х0,м

10 12 -3 -2 -1 б)

0 12 3

х.м

Рисунок 7 - Результаты восстановления функции пропускания (справа) по различным участкам дифракционной картины Н (слева)

Непрерывное смещение функции пропускания при восстановлении её по различным участкам дифракционной картины Н и несимметричность её относительно значения х = 0 приводят и к необходимости учета вида преобразования.

РАЗДЕЛ 5 посвящен разработке программного обеспечения и результатам моделирования разработанных алгоритмов.

14

Для подтверждения правильности полученных преобразований и зависимостей на начальном этапе данной работы использовался программный пакет Mathcad. При этом, время формирования результата дифракции для одномерного объекта (например, рисунки 3, 5) составляло порядка 1,5 мин. Для формирования результата восстановления одномерной функции пропускания H по результату дифракции ЭМ-волны на объекте в программном пакете Mathcad требовалось уже до 30 мин.

Даже для теоретических исследований такие временные интервалы неприемлемы, тем более для работы реальных РЛТСО. Поэтому, было разработано специализированное программное средство, зарегистрированное в Реестре программ для ЭВМ Роспатента. Разработанное программное средство дает возможность получать результат дифракции ЭМ-волны на H, а также восстанавливать функцию пропускания H за время порядка 10 секунд. При этом становится возможным моделировать циклическое преобразование входной реализации и результат дифракции ЭМ-волны на H при неизвестном моменте появления Н, о котором говорилось в разделе 4.

Программное средство разработано на базе пакета Microsoft Visual Studio-2005. Оно моделирует работу РЛТСО и реализует следующие функции: ввод параметров моделирования РЛТСО; преобразование Френеля-Кирхгофа для моделирования дифракции ЭМ-волн на объекте; восстановление функции пропускания объекта по результату дифракции ЭМ-волн на объекте; измерение размера нарушителя в вертикальной плоскости по направлению, ортогональному оси охраняемой зоны.

Разработан и реализован алгоритм работы устройства анализа сигнала по смещённым реализациям комплексной амплитуды ЭМ-волны, выполняющий восстановление функции пропускания объекта-нарушителя.

Выражение (5) для восстановления вида функции пропускания по комплексной амплитуде ЭМ-волны È(P,x,t) с учетом конечных пределов интегрирования по переменной х0 может быть представлено в виде:

Расчет значений функции /^(х) в соответствии с выражением (8) с помощью ЭВМ может быть выполнен только в конечном числе точек, ограниченном производительностью ЭВМ. Поэтому переменная х может принимать следую-

щие значения: x = -xmax;-xm„ + Дх;-хгам+2Ax;...;xma, - Ar;xmai. Величина х

должна выбираться так, чтобы максимально возможный размер нарушителя был меньше 2*^. Для каждого значения х значение интеграла в выражении (8) можно вычислить по формуле трапеций:

Д,рМ = ^Т f È(P,x0)xF(x,x0)dx^

(8)

где Нх,х0)-

exp[-jk(r(r ■»-+- ç<V\YI r R -В

'max

иitun V-. Ду .

-'Оп»„

где h[x,x0) = Ё(Р,х0)х .F(x,x0), xw = -х0ти +(/-1)Лх0.

Так как при работе PJ1TCO предполагается многократный расчет функции пропускания на одинаковых множествах значений х и х0, следует

до начала работы системы произвести расчет значений F(x,xa) и сохранить их в памяти ЭВМ. Это ускорит выполнение расчета функции пропускания за счет увеличения необходимого объёма оперативной памяти ЭВМ, так как сложная

операция вычисления F(x,x0) заменяется на простую операцию выборки значения из оперативной памяти. Удобнее всего организовать хранение этих данных с помощью двумерного массива размером b х q:

F =

) .... F(xvx0q)

(10)

... /Чх„х0^

Таким образом, определение функции пропускания сводится к вычислению значений сумм.

ы

где х,. = -хти +(г'-1)Лх, / =

На рисунке 8 приведены результаты восстановления функции пропускания нарушителя по соответствующим реализациям выходного сигнала Ошп(Р,ха)

для отношения сигнал/шум исШт=\1.

Показано, что при высоком отношении сигнал/шум абсолютная погрешность восстановления поперечного размера Н 51т =0,1 м, что вполне допустимо для практического использования при классификации объектов нарушения 03 в РЛТСО.

Далее показано, что разработанный метод восстановления функции пропускания объектов в охранной зоне РЛТСО обладает разрешающей способностью по числу Н в направлении движения Н. На рисунке 9, а представлен результат дифракции ЭМ-волн на двух нарушителях. Используя пороговое обнаружение, которое используется в современных РЛТСО, невозможно определить количество нарушителей. Разработанное преобразование, восстанавливающее функцию пропускания нарушителя, дает четкое разделение сигналов от двух нарушителей (рисунок 9, б).

»■>вь..ВД1

О 1 2 § '-

а)

*» 1

■з -1 и.5 О О.)

-и -1 о 0,5 I и

б)

Рисунок В - Вид модуля выходного сигнала |(/вЬ1Х (Л х0 )| как результат дифракции ЭМ-волн на Н и результаты восстановления функции пропускания Н при различных размерах нарушителя: ¿н = 0,1 м (а); 0,4 м (б)

л

» Ч 1 1

-6 -2

в) г)

Рисунок 9 - Определение разрешающей способности по восстановлению функции пропускания для двух нарушителей

Выполненная оценка разрешающей способности показала, что минимальное расстояние между нарушителями, когда они воспринимаются раздельно, равно Дги = 0,1 м (рисунок 9, в). При меньшем расстоянии отклики сливаются (рисунок 9, г).

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Оценена информационная емкость радиолучевых технических систем охраны (РЛТСО). Показано, что если в РЛТСО формируется изображение нарушителя, то информационная емкость увеличивается до 15 бит, но остается меньшей в 2 раза, чем для телевизионных ТСО.

2. На основе использования лучевой модели сигналообразования в двух-позиционных РЛТСО получено выражение для интерференционного множителя принимаемой ЭМ-волны, основу которого составляет косинусоидальная зависимость с квадратичным изменением относительного фазового сдвига. Полученная формула для интерференционного множителя может быть использована для согласованной фильтрации с целью улучшения отношения сигнал/шум, а также для измерения параметров движения нарушителя - дальности и скорости движения.

3. Показано, что в качестве другой математической модели процесса сигналообразования в двухпозиционных РЛТСО эффективно использовать дифракционный интеграл Френеля-Кирхгофа. Для модели человека-нарушителя в виде различным образом ориентированных эллиптических цилиндров получено выражение для модуля комплексной амплитуды ЭМ-волны в плоскости нахождения приемника как результат интерференции прямой ЭМ-волны, выполняющей роль опорной, и дифрагированной на нарушителе ЭМ-волны. Это выражение является основой для анализа результата дифракции и восстановления функции пропускания, описывающей нарушителя.

4. Оценены требования к пространственным параметрам устройства регистрации ЭМ-волны. Показано, что при расстоянии до нарушителя, изменяющемся в пределах 10-150 м требуется от 180 до 2500 приемников. Это с конструктивной точки зрения реализовать невозможно, особенно для мобильных ТСО. Показано, что наиболее реально регистрировать временное изменение модуля комплексной амплитуды ЭМ-волны при движении нарушителя, используя при этом один приемник.

5. Получено выражение для восстановления одномерной функции пропускания нарушителя по результату регистрации комплексной амплитуды ЭМ-волны в точке приема от координаты движения нарушителя. Показано, что восстановленная одномерная функция пропускания нарушителя характеризуется высоким динамическим диапазоном >20, и позволяет измерять размер нарушителя в направлении, поперечном оси охраняемой зоны РЛТСО. Полученные размеры совпадают с размерами модели нарушителя с погрешностью менее 10%.

6. Выполнена количественная оценка качества восстановления функции пропускания. Показано, что отношение сигнал/шум для восстановленной функции пропускания улучшается в среднем в 6 раз, что дает существенное улучшение характеристики бинарного обнаружения для РЛТСО.

7. Получены выражения на основе интеграла Френеля-Кирхгофа для комплексной амплитуды ЭМ-волны в точках нахождения точечных антенн вертикальной линейки РЛТСО, а также выражение для восстановления двумерной

функции пропускания Н в виде зависимостей от дискретных аргументов х0т и, пригодное для проведения численных расчетов.

8. Показано, что разработанный метод восстановления функции пропускания объектов в охранной зоне РЛТСО обладает разрешающей способностью в направлении движения нарушителя д*н =0,1 м. Это дает возможность определения числа нарушителей в охраняемой зоне РЛТСО.

9. На основе разработанных математических моделей создано программное средство, моделирующее работу РЛТСО. Показано, что производительность вычислений в разработанной специализированной программе повышается в 180 раз по сравнению с использованием универсальной вычислительной среды Mathcad.

Разработанные модели и алгоритмы могут быть реализованы в специализированных устройствах цифровой обработки информации на базе микроконтроллеров или программируемых логических интегральных схем. Это даст возможность существенно повысить эксплуатационные характеристики мобильных РЛТСО и увеличить эффективность их применения.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Чернышев, М.Н. Определение размера и скорости движения нарушителя в двухпозиционных охранных системах ближней радиолокации [Текст] / И.И. Сальников, М.Н. Чернышев // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. - 2011. - № 1 (17). - С. 96-105.

2. Чернышев, М.Н. Моделирование сигналообразования в радиолокационных технических системах охраны [Текст] / И.И. Сальников, М.Н. Чернышев // Фундаментальные исследования. -2011. -№ 8,- Ч. 2. - С. 397-401.

3. Чернышев, М.Н. Сравнение обратных преобразований Френеля и Кирхгофа при восстановлении одномерной функции пропускания объекта в зоне действия радиолокационной системы охраны [Текст] / Сальников И.И., Чернышев М.Н., Чернышев Н.И. // Современные проблемы науки и образования. -2011.-№ 7.-С. 32-36.

Публикации в других изданиях:

4. Чернышев, М.Н. Анализ сигналообразования РЛТСО с помощью интеграла Френеля-Кирхгофа [Текст] / М.Н. Чернышев // Современные методы и средства обработки пространственно-временных сигналов: Сборник статей IV Всероссийской научно-технической конференции. - Пенза: Приволжский Дом знаний, 2006. - С. 82-85.

5. Чернышев, М.Н. Расчет сигнала на входе приемника двухпозиционного РЛТСО для отражающего объекта [Текст] / И.И. Сальников, М.Н. Чернышев // Искусственный интеллект в XXI веке. Решения в условиях неопределенности: Сборник статей IV Международной научно-технической конференции. - Пенза: Приволжский дом знаний. - 2006. - С. 146-150.

6. Чернышев, М.Н. Интеграл Френеля-Кирхгофа при моделировании нарушителя в виде эллиптического цилиндра в двухпозиционных РЛТСО [Текст] / И.И. Сальников, М.Н. Чернышев // Современные методы и средства обработки пространственно-временных сигналов: Сборник статей V Всероссийской научно-технической конференции. - Пенза: Приволжский Дом знаний, 2007. - С. 28-33.

7. Чернышев, М.Н. Результаты программного моделирования сигналооб-разования в двухпозиционных РЛТСО [Текст] / И.И. Сальников, М.Н. Чернышев // Современные методы и средства обработки пространственно-временных сигналов: Сборник статей V Всероссийской научно-технической конференции-Пенза: Приволжский Дом знаний, 2007.-C.33-36.

8. Чернышев, М.Н. Использование дифракционной картины непрозрачного трехмерного объекта для восстановления вида его функции пропускания [Текст] / И.И. Сальников, М.Н. Чернышев, Н.И. Чернышев // Современные методы и средства обработки пространственно-временных сигналов: Сборник статей V Всероссийской научно-технической конференции. - Пенза: Приволжский дом знаний, 2007. - С. 36-40.

9. Чернышев, М.Н. Использование преобразования Френеля-Кирхгофа для определения геометрических размеров нарушителя охраняемой зоны двухпозиционных радиолучевых технических средств охраны [Текст] / М.Н. Чернышев // Интеллектуальные и информационные системы: Материалы Всероссийской научно-технической конференции. - Тула: Тульский государственный университет, 2007. С. 96-98.

10. Чернышев, М.Н. Организация периметра охраны объекта двухпозиционных РЛ ТСО для определения скорости и местоположения нарушителя [Текст] / М.Н. Чернышев // Труды Международного Форума по проблемам науки, техники и образования; под ред. В.А. Малинникова, В.В. Вишневского. - М.: Академия наук о Земле, 2007. - С. 76-77.

11. Чернышев, М.Н. Измерение пространственных размеров нарушителя в радиолокационных системах охраны [Текст] / И.И. Сальников, М.Н. Чернышев // Современные охранные технологии и средства обеспечения комплексной безопасности объектов: Сборник статей седьмой Всероссийской научно-технической конференции. -Пенза-Заречный:, 2008.- С.124.

12. Чернышев, М.Н. Влияние отношения сигнал-шум на восстановление функции пропускания непрозрачного объекта по его дифракционной картине ЭМ-поля [Текст] / И.И. Сальников, М.Н. Чернышев, Н.И. Чернышев // Современные методы и средства обработки пространственно-временных сигналов: Сборник статей VI Всероссийской научно-технической конференции. - Пенза: Приволжский Дом знаний, 2008. - С. Ъ1-Ь\.

13. Чернышев, М.Н. Использование оптимального приема при определении размера нарушителя охраняемой зоны двухпозиционных РЛ ТСО [Текст] // И.И. Сальников, М.Н. Чернышев // Современные методы и средства обработки пространственно-временных сигналов: Сборник статей VI Всероссийской научно-технической конференции. - Пенза: Приволжский Дом знаний, 2008. - С. 41-44.

14. Чернышев, М.Н. Модель шума в двухпозиционных радиолокационных технических средствах охраны [Текст] / М.Н. Чернышев // Современные методы и средства обработки пространственно-временных сигналов: Сборник статей VI Всероссийской научно-технической конференции. - Пенза: Приволжский Дом знаний, 2008. - С. 44^17.

15. Чернышев, М.Н. Формирование контура изображения нарушителя в радиолучевых системах охраны при воздействии помех [Текст] / И.И. Сальников, М.Н. Чернышев // Распознавание-2008: Сборник материалов 8-й Международной конференции. 4.2. - Курск: КГТУ, 2008. - С. 154-156.

16. Чернышев, М.Н. Восстановление вида двумерной функции пропускания объекта в двухпозиционных РЛТСО [Текст] / И.И. Сальников, М.Н. Чернышев, Н.И. Чернышев // Современные методы и средства обработки пространственно-временных сигналов: Сборник статей VII Всероссийской научно-технической конференции. - Пенза: ПДЗ, 2009. - С. 20-24.

17. Чернышев, М.Н. Особенности восстановления вида функции пропускания по участку реализации выходного сигнала ПРМ двухпозиционной РЛТСО [Текст] / М.Н. Чернышев // Современные методы и средства обработки пространственно-временных сигналов: Сборник статей VII Всероссийской научно-технической конференции. - Пенза, Приволжский Дом знаний, 2009. - С. 25-29.

18. Чернышев, М.Н. Выбор протяженности регистрации комплексной амплитуды ЭМ-поля при восстановлении функции пропускания объекта в двухпозиционных РЛТСО [Текст] / М.Н. Чернышев // Современные методы и средства обработки пространственно-временных сигналов: Сборник статей IX Всероссийской научно-технической конференции. - Пенза, Приволжский Дом знаний, 2011.-С. 41-46.

Зарегистрированные программы:

19. Программа обнаружения нарушителя зоны охраны двухпозиционных РЛТСО. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2011616218 / М.Н. Чернышев. Заявл. 20.05.2011. Зарегистрировано 09.08.2011.

ЧЕРНЫШЕВ Максим Николаевич

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ИНФОРМАЦИИ ПРИ ФОРМИРОВАНИИ ИЗОБРАЖЕНИЯ НАРУШИТЕЛЯ В ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛНАХ В ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ ОХРАНЫ

Автореферат

Компьютерная верстка Д.Б. Фатеева, Е.В. Рязановой

Сдано в производство 21.11.2011. Формат 60x84 '/„ Бумага типогр. №1. Печать трафаретная. Шрифт Times New Roman Cyr. Усл. печ. л. 1,28. Уч.-изд. л. 1,29. Заказ № 2090. Тираж 100.

Пензенская государственная технологическая академия. 440605, Россия, г. Пенза, пр. Байдукова/ ул. Гагарина, 1а/11.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

1 ФОРМИРОВАНИЕ РАДИОИЗОБРАЖЕНИЯ НАРУШИТЕЛЯ В РАДИОЛОКАЦИОННЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ ОХРАНЫ.

1.1 Современные радиолокационные технические системы охраны.

1.2 Оценка информационных возможностей РЛТСО.

1.3 Формирование изображений объектов в ЭМ-волнах СВЧ-диапазона.

1.4 Лучевая модель формирования интерференционной картины ЭМ-волн в двухпозиционных РЛТСО.

1.5 Лучевая модель формирования интерференционной картины ЭМ-волн в однопозиционных РЛТСО.

1.6 Основные условия формирования радиоизображения нарушителя в РЛТСО.

1.7 Выводы по разделу 1.

2 ДИФРАКЦИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН НА НАРУШИТЕЛЕ В ДВУХПОЗИЦИОННОЙ РЛТС.

2.1 Дифракция ЭМ-волн на человеке-нарушителе.

2.2. Анализ пространственного результата дифракции ЭМ-волны по направлению, ортогональному оси охраняемой зоны.

2.3. Анализ результата дифракции ЭМ-волны при точечном приеме и движении нарушителя.

2.4 Дифракция ЭМ-волн для человека-нарушителя с различной пространственной ориентацией.

2.4.1. Дифракция на горизонтальной части Н в положении "согнувшись".

2.4.2. Влияние высоты на дифракцию ЭМ-волн на горизонтальной части человека-нарушителя.

2.4.3. Дифракция ЭМ-волн для Г-образной модели Н в положении "согнувшись".

2.4.4. Дифракция ЭМ-волн на Н в положении "ползком".

2.5. Определение параметров движения нарушителя по результатам анализа модуля комплексной амплитуды ЭМ-волны.

2.6. Характеристики бинарного обнаружения нарушителя в двухпозиционной РЛТСО.

2.7 Выводы по разделу 2.

3 ВОССТАНОВЛЕНИЕ ВИДА ОДНОМЕРНОЙ ФУНКЦИИ ПРОПУСКАНИЯ НАРУШИТЕЛЯ.

3.1. Определение вида преобразования для восстановления одномерной функции пропускания нарушителя.

3.2 Восстановление функции пропускания различных видов объекта.

3.2.1 Восстановление функции пропускания одномерного объекта.

3.2.2 Восстановление функции пропускания непрозрачного трехмерного объекта.

3.2.3 Сравнение используемого преобразования и преобразования Френеля для восстановления функции пропускания непрозрачного трехмерного объекта.

3.3 Структура аппаратуры для реализации восстановления одномерной функции пропускания нарушителя.

3.3.1 Структура приемника для формирования комплексной амплитуды сигнала на выходе ПРМ РЛТСО.

3.3.2 Влияние разности фаз опорного генератора и генератора квадратурного детектора на восстановление функции пропускания.

3.4. Минимальная длительность реализации комплексной амплитуды и интервал временной дискретизации.

3.5. Выводы по разделу 3.

4 ВОССТАНОВЛЕНИЕ ВИДА ДВУМЕРНОЙ ФУНКЦИИ ПРОПУСКАНИЯ НАРУШИТЕЛЯ.

4.1 Комплексная амплитуда ЭМ-волны на входе приемника в зависимости от высоты размещения приемной антенны.

4.2 Преобразование для восстановления вида двумерной функции пропускания объекта.

4.2.1 Двумерные преобразования.

4.2.2 Результаты восстановления вида функции пропускания при движении нарушителя "вроет".

4.2.3 Результаты восстановления вида функции пропускания при движении нарушителя "согнувшись".

4.3 Обоснование выбора размера вертикальной линейки и расстояния между приемными антеннами.

4.4.Способы уменьшения количества приемных антенн вертикальной линейки.

4.5 Сравнение методов восстановления функции пропускания объектов по осям 0* и Оу.

4.6 Формирование изображения по изменяющемуся во времени выходному сигналу приемника РЛТСО.

4.7 Выводы по разделу 4.

5 РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ АЛГОРИТ

5.1 Программное обеспечение, моделирующее работу РЛТСО.

5.1.1 Структура программного обеспечения.

5.1.2 Ввод параметров моделирования.

5.1.3 Получение результатов моделирования.

5.2 Разработка алгоритма работы устройства обработки сигнала по смещённым реализациям комплексной амплитуды.

5.2.1. Хранение сигнала.

5.2.2. Восстановление функции пропускания объекта-нарушителя.

5.3 Восстановление функции пропускания при наличии шума в выходном сигнале ПРМ.

5.4 Оценка разрешающей способности разработанного метода определения размера нарушителя.

5.5. Выводы по разделу 5.

Актуальность темы диссертации. Настоящее время характеризуется усилением террористической угрозы как по отношению к личности, так и по отношению к государственным объектам. В этой связи усиливается роль технических средств охраны (ТСО), которыми оборудуются объекты, а также рубежи и подходы к ним. Для обнаружения нарушителя в охраняемой зоне используется широкий спектр физических эффектов взаимодействия человека-нарушителя с волновыми процессами в различных средах. Особую роль для реализации ТСО играют электромагнитные (ЭМ) волны различных диапазонов частот, из которых наиболее предпочтительными являются ЭМ-волны сантиметрового и миллиметрового диапазонов. Радиолучевые ТСО (PJITCO), работающие в этих диапазонах частот, мало подвержены влиянию погодных условий и обладают удовлетворительной разрешающей способностью по пространственным размерам, характерным для человека-нарушителя.

Теоретические основы взаимодействия ЭМ-волн с объектами заложили в своих научных трудах известные ученые - Кирхгоф Г.Р., Френель О.Ж, Гудмен Дж., Юу Ф.Т.С., Борн М., Вольф Э., Сороко Л.М., Гинзбург В.М. и др.

Основные положения теории обработки радиолокационной информации разработали ученые - Бакут П.А., Вакман Д.Е., Варакин JI.E., Гуткин JI.C., Дымова А.И., Казаринов Ю.М., Коган И.М., Котельников В.А., Левин Б.Р., Френке Л., Ширман Я.Д. и др.

На основе теоретических исследований разработаны методы РЛТСО, весомый вклад в развитие которых внесли отечественные ученые - Оленин Ю.А., Лебедев Л.Е., Сальников И.И., Токарев H.H., Якимов А.Н., Уфимцев П.Я. и др.

Особенностью работы современных РЛТСО является пороговый принцип обнаружения сигнала от нарушителя, который прост по своей реализации, но не использует потенциальные информационные возможности ЭМ-волн. В частности, не выполняется классификация нарушителя охраняемой зоны по его изображению.

В этой связи, тема диссертационного исследования, посвященного разработке методов формирования изображения нарушителя в РЛТСО, по которому можно классифицировать объект и, тем самым, существенным образом снизить вероятность ложной тревоги, а также измерить размеры, число нарушителей и их изменяющиеся во времени координаты, является актуальной.

Цель настоящей работы - исследование и разработка методов преобразования информации при формировании изображения нарушителя в электромагнитных волнах в технических системах охраны.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- в сравнительном плане оценить информационную емкость РЛТСО, выполняющего пороговое бинарное обнаружение нарушителя и РЛТСО, в котором реализуется формирование изображения нарушителя;

-разработать лучевую математическую модель сигналообразования в двухпозиционных РЛТСО для модуля амплитуды ЭМ-волны с целью оценки параметров пространственной регистрации принимаемой ЭМ-волны в плоскости приема;

- обосновать математическую модель сигналообразования в двухпозиционных РЛТСО на основе дифракционного интеграла Френеля-Кирхгофа и модель человека-нарушителя. Получить аналитическое выражение для комплексной амплитуды ЭМ-волны в плоскости нахождения приемника для анализа результата дифракции;

- разработать метод на основе аналитического выражения и алгоритма преобразования информации для формирования изображения нарушителя по результату регистрации комплексной амплитуды ЭМ-волны с целью улучшения технических характеристик существующих РЛТСО.

Объектом исследования диссертационной работы являются информационные технические системы, работающие в радиодиапазоне электромагнитных волн и используемые для охраны объектов.

Предметом исследования являются методы преобразования информации, используемые в технических системах охраны, и позволяющие улучшить отношение сигнал/шум, формировать изображение нарушителя в электромагнитных волнах, измерить размеры изображения нарушителя с целью его классификации, а также определить число нарушителей.

Методы и средства исследования. При решении поставленных задач использовались положения теории дифракции электромагнитных волн, теория сигналов, методы математического анализа, теория бинарного обнаружения, математическое моделирование и интегрированные среды разработки программ.

Положения, выносимые на защиту.

1. Результат определения информационной емкости радиолучевых технических средств охраны (PJ1TCO), заключающийся в том, что если в PJITCO формируется изображение нарушителя, то информационная емкость увеличивается до 15 бит, но остается меньшей в 2 раза, чем для телевизионных технических средств охраны.

2. Лучевая математическая модель сигналообразования в двухпозицион-ных РЛТСО и аналитическое выражение, основу которого составляет косину-соидальная зависимость с квадратичным изменением относительного фазового сдвига и функция вида sin х/х, описывающая область «тени» от нарушителя.

3. Математическая модель сигналообразования в двухпозиционных РЛТСО на основе дифракционного интеграла Френеля-Кирхгофа и аналитическое выражение для комплексной амплитуды ЭМ-волны в плоскости нахождения приемника, которое является основой для алгоритма анализа результата дифракции и формирования изображения нарушителя в ЭМ-волнах, а также результаты оценки требований к пространственным параметрам устройства регистрации ЭМ-волны в плоскости приема РЛТСО.

4. Метод формирования изображения нарушителя, включающий в себя аналитическое выражение и алгоритм преобразования информации, использующий результат регистрации комплексной амплитуды ЭМ-волны в точке приема в зависимости от координаты движения нарушителя, позволяющий получить одномерную функцию пропускания нарушителя с динамическим диапазоном >20, увеличить в среднем в 6 раз отношение сигнал/шум, измерить размер нарушителя в направлении, поперечном оси охраняемой зоны РЛТСО, а также определить число нарушителей с разрешающей способностью, равной ОД м.

Достоверность и обоснованность научных положений и выводов обусловлена корректностью математических выражений, согласованностью основных теоретических решений с их практической реализацией, а также результатами вычислительных экспериментов, подтверждающими непротиворечивость основных теоретических результатов.

Научная новизна состоит:

1) в оценке информационной емкости радиолучевых технических средств охраны РЛТСО при условии формирования изображения нарушителя;

2) в разработке лучевой математической модели сигналообразования в двухпозиционных РЛТСО, позволяющей оценить параметры результата дифракции в плоскости приема РЛТСО;

3) в формировании математической модели сигналообразования в двухпозиционных РЛТСО на основе дифракционного интеграла Френеля-Кирхгофа, а также в результатах оценки требований к пространственным параметрам устройства регистрации ЭМ-волны в плоскости приема РЛТСО;

4) в разработке метода формирования изображения нарушителя в ЭМ-волнах, основанного на полученном интегральном преобразовании от результата регистрации комплексной амплитуды ЭМ-волны в точке приема в зависимости от координаты движения нарушителя.

Практическая значимость работы заключается в следующем:

Разработан алгоритм и программное средство, реализующие метод формирования изображения нарушителя в двухпозиционных радиолучевых средствах охраны, который позволяет измерить поперечные размеры нарушителя, улучшить отношение сигнал/шум и определить число нарушителей. Все это позволило существенно улучшить эксплуатационные характеристики радиолучевых технических средств охраны.

Реализация и внедрение результатов работы:

1) разработанные алгоритмы анализа пространственно-временных сигналов на основе интегральных преобразований использовались в разработках ФГУП «Пензенский научно-исследовательский электротехнический институт», что подтверждено актом внедрения;

2) результаты диссертационных исследований используются при обучении студентов по специальности 230101 в Пензенской государственной технологической академии в рамках дисциплин «Теоретические основы передачи информации» и «Системы искусственного интеллекта».

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационного исследования докладывались и обсуждались на IV Всероссийской научно-технической конференции «Искусственный интеллект в XXI веке. Решения в условиях неопределенности» (Пенза, 2006 г.), на ежегодной Всероссийской научно-технической конференции «Современные методы и средства обработки пространственно-временных сигналов» (Пенза, 2007-2009, 2011 г.г.), на Всероссийской научно-технической конференции «Интеллектуальные и информационные системы» (Тула, 2007 г.), на Международном Форуме по проблемам науки, техники и образования (Москва, Академия наук о Земле, 2007 г.), на 7-й Всероссийской научно-технической конференции «Современные охранные технологии и средства обеспечения комплексной безопасности объектов» (Пенза-Заречный, 2008 г.), на 8-й Международной конференции «Распознавание-2008» (Курск, 2008 г.).

По результатам исследований опубликовано 19 печатных работ (из них 3 - в изданиях из перечня ВАК), а также получено свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ в Роспатенте.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Одними из перспективных периметровых систем охраны объектов являются радиолучевые технические средства охраны (РЛТСО), имеющие незначительную зависимость от погодных условий. Недостатком существующих РЛТСО является пороговый принцип обнаружения нарушителя (Н). Для уменьшения ложных тревог в РЛТСО требуется распознать, классифицировать нарушителя, что возможно сделать, применив дополнительную обработку, выявляя пространственную границу нарушителя, то есть, формируя в РЛТСО радиоизображение Н.

Оценена информационная емкость радиолучевых технических систем охраны (РЛТСО). Показано, что если в РЛТСО формируется изображение нарушителя, то информационная емкость увеличивается до 15 бит, но остается меньшей в 2 раза, чем для телевизионных ТСО.

2. На основе использования лучевой модели сигналообразования в двухпозиционных РЛТСО получено выражение для интерференционного множителя суммы плоских волн, распространяющихся под разными углами в пределах диаграммы направленности передающей и приемной антенн с учетом отражения от земли. Показано (1.14), что изменение амплитуды принимаемой интерференционной волны описывается косинусоидальным законом с квадратичным изменением относительного фазового сдвига для точечного приема. Полученные формулы для интерференционного множителя (1.21) и (1.24) могут быть использованы для согласованной фильтрации с целью получения максимального отношения сигнал/шум, а также для измерения параметров движения нарушителя - дальности и скорости движения.

3. Показано, что наряду с лучевой моделью математическое моделирование процесса сигналообразования в двухпозиционных РЛТСО достаточно эффективно осуществлять на основе использования дифракционного интеграла Френеля-Кирхгофа. В качестве модели человека-нарушителя (Н) используются различным образом ориентированные эллиптические цилиндры. в

Получено выражение для модуля комплексной амплитуды ЭМ-волны Е(хн) плоскости нахождения приемника (ПРМ) на расстоянии Ят от передатчика

ПРД) как результат интерференции прямой волны Еоп (Р), выполняющей роль опорной, и дифрагированной на Н волны ЁЮтъ(Р). Это выражение является основой для анализа результата дифракции и восстановления функции пропускания Н.

4. На основании использования выражения для интерференционного множителя лучевой модели сигналообразования в двухпозиционных РЛТСО, полученного в разделе 1.4, определена зависимость Ахк(11н)- ширины "тени" от расстояния до П. Сравнение полученного результата с результатом измерения ширины главного минимума модуля комплексной амплитуды ЭМ-волны дает вполне удовлетворительное совпадение результатов, что свидетельствует о правильности используемых моделей дифракции в разделах 1.4 и 2.1.

5. Оценены требования к пространственным параметрам устройства регистрации ЭМ-волны. Для Н, находящегося на расстоянии от ПРД ~Ю-150 м. получено необходимо от 182 до 2500 СВЧ-приемников, что с конструктивной точки зрения представляются нереальными для реализации, особенно для мобильных охранных систем. Показано, что более реально регистрировать временное изменение модуля комплексной амплитуды ЭМ-волны при движении Н, используя при этом точечный СВЧ-приемник.

6. Показано, что отношение сигнал/шум для регистрируемого точечным СВЧ-приемником результата дифракции изменяется в небольших пределах

1,83*7,4, что дает высокий разброс в вероятности правильного обнаружения ^рдв = 0,6 ч-0,98 и в среднем невысокие обнаружительные характеристики РЛТСО. Для улучшения характеристик обнаружения целесообразно проводить предварительную обработку принятого сигнала с целью улучшения отношения сигнал/шум.

7. Получено выражение для формирования одномерной функции пропускания нарушителя Д,р(х0) по результату регистрации комплексной амплитуды ЭМ-волны Е(Р,х0) в точке Р нахождения точечной антенны ПРМ РЛТСО от координаты движения х0 нарушителя. Показано, что восстановленная одномерная функция пропускания нарушителя характеризуется высоким динамическим диапазоном, который оценивается отношением > 20, и позволяет регистрировать размер нарушителя в направлении, поперечном оси охраняемой зоны РЛТСО. Полученные размеры совпадают с размерами модели нарушителя с погрешностью менее 10%.

8. Получена количественная оценка качества восстановления функции пропускания /?пр (*). Показано, что отношение сигнал/шум для восстановленной функции пропускания изменяется в пределах: Агсш= 13,7 -38,3. Это соответствует улучшению отношения сигнал/шум в среднем в 6 раз, что позволяет существенно улучшить характеристики бинарного обнаружения для РЛТСО.

9. Обоснована структурная схема аппаратуры приема для реализации восстановления функции пропускания нарушителя. Показано, что для формирования комплексной амплитуды сигнала на выходе ПРМ РЛТСО необходимо выделение действительной и мнимои составляющих комплексной амплитуды входного напряжения, что может быть обеспечено приемником с квадратурным детектором.

10. Получено выражение для комплексной амплитуды опорной ЭМволны (4.4), зависящее от высоты расположения точки приема Ри используемое для измерения размера нарушителя в вертикальной плоскости, для чего необходимо зарегистрировать пространственное распределение комплексной амплитуды ЭМ-волны в вертикальном направлении по оси Оу, с использованием линейки точечных приемников.

11. Разработан и реализован алгоритм работы устройства анализа сигнала по смещённым реализациям комплексной амплитуды ЭМ-волны, выполняющий восстановление функции пропускания объекта-нарушителя. Показано, что при высоком отношении сигнал/шум (более 17) абсолютная погрешность восстановления поперечного размера H SLm =0,1м, что вполне допустимо для практического использования при классификации объектов нарушения охранной зоны в РЛТСО.

12. Рассмотрено влияние аддитивного шума на восстановление функции пропускания. Обоснован вывод, что применение в РЛТСО порогового устройства без предварительной обработки дает надежное обнаружение нарушителя только при отношении сигнал/шум >5. Применение перед пороговым устройством разработанного преобразования существенно улучшает отношение сигнал/шум (примерно в 6 раз) и позволяет надежно обнаруживать нарушителя в РЛТСО даже при исходном отношении сигнал/шум >1,2.

13. Показано, что разработанный метод восстановления функции пропускания объектов в охранной зоне РЛТСО обладает разрешающей способностью в направлении движения нарушителя, равной ■^^н =0,1 м. Это позволяет определить число нарушителей.

14. На основе разработанных математических моделей на базе пакета Microsoft Visual Studio-2005 создано программное обеспечение, моделирующее работу РЛТСО и реализующее следующие функции: - ввод параметров моделирования РЛТСО;

- преобразование Френеля-Кирхгофа для моделирования дифракции ЭМ-волн на объекте;

- восстановление функции пропускания объекта но результату дифракции ЭМ-волн на объекте;

- измерение размера нарушителя в вертикальной плоскости по направлению, ортогональному оси охраняемой зоны.

Было проведено измерение скорости работы программы в сравнении с аналогичными расчетами в вычислительной среде Mathcad. Показано, что производительность вычислений в разработанной специализированной программной среде повышается почти в 180 раз.

15. Разработанные математические модели, алгоритмы и программы могут быть реализованы в специализированных устройствах цифровой обработки информации на базе микроконтроллеров или программируемых логических интегральных схемах. Это дает возможность использовать разработанные методы в мобильных PJ1TCO, повышая эксплуатационные характеристики и увеличивая эффективность их применения.

1. Оленин Ю.А. Системы и средства управления физической защитой объектов.- Пенза: ИИЦ ПГУ, 2002. -212 с.

2. Крахмалев А.К. Обзор состояния рынка средств и систем безопасности/ Каталог электронной техники. — М.: Изд-во Электронные компоненты, 2002. -№2.- С. 74-97.3. http://www.start-7.ru.

3. Извещатель охранный радиоволновой линейный для периметров "РИФ PJ1M", http:// www.start-7.ru.

4. Извещатель радиолучевой для охраны периметров "НАСТ", http://www. start-7.ru.

5. Извещатель охранный радиоволновой линейный для периметров "ТОРОС", http://www. start-7.ru.

6. Вишняков С.М., Андрианов Е.Ю. Радиоволновые извещатели. Выбор инсталлятора. Мир и безопасность», № 2, 2007 г.

7. Гуткин JI.C. Теория оптимальных методов радиоприема при флуктуа-ционных помехах. М., Сов.радио, 1972 г., 448 с.

8. Большаков И.А., Гуткин Л.С., Левин Б.Р., Стратонович Р.Л. Математические основы современной радиоэлектроники. М.: Сов. Радио, 1968.

9. Сальников И.И. Растровые пространственно-временные сигналы в системах анализа изображений. М.: Физматлит, 2009.-248 с.

10. Сороко Л.М. Основы голографии и когерентной оптики. М.: Наука, 1971,-616с.

11. Котельников В.А. Теория потенциальной помехоустойчивости. М.: Госэнергоиздат, 1956.

12. Ковалев Ф.Н. Определение координат движущихся целей по измерениям доплеровской частоты в радиолокационных системах с обнаружением "на просвет". Радиотехника и электроника, том 52, №3, 2007.

13. Бляхман А.Б., Мякинъков A.B., Рьшдюк А.Г. Измерение координат целей в трехкоординатных бистатических радиолокационных системах с обнаружением "на просвет". Радиотехника и электроника, том 51, №4, 2006.

14. Кузин A.A., Мякинъков A.B. Измерение координат целей в иросветной PJ1C с многолучевой передающей антенной. Вопросы радиоэлектроники, Сер. РЛТ, вып. 3, 2008.

15. Бляхман А.Б., Мякинъков A.B., Огурцов А.Г., Рындюк А.Г. Определение координат целей в просветных радиолокационных системах с подвижными позициями. Радиотехника и электроника, том 53, №3, 2008.

16. Беспалый В.Д. Метод определения параметров воздушной цели в многопозиционной РЛС на основе сигналов навигационных систем. Вопросы радиоэлектроники, Сер. РЛТ, вып. 3, 2008.

17. Стайнберг Б.Д. Формирование радиолокационного изображения самолета в диапазоне СВЧ. ТИИЭР, т. 76, №12, 1988.

18. Пасмурное А.Я. Получение радиолокационных изображений летательных аппаратов. Зарубежная электроника, №12, 1987.

19. Курикша A.A., Панов CJI. Анализ условий получения радиолокационных изображений искусственных спутников Земли. Вопросы радиоэлектроники, Сер. РЛТ, вып. 2, 2003.

20. Кобельков Г.П., Курикша А.А и др. Создание РЛС радиовидения в миллиметровом диапазоне длин волн. Радиотехника, №12, 2006.

21. Митрофанов Д.Г., Сафонов A.B., Прохоркин А.Г. Моделирование задачи распознавания целей по их радиолокационным изображениям нейросете-вым способом. Радиотехника, №2, 2007.

22. Пирогов Ю.А. Пассивное радиовидение в миллиметровом диапазоне. Радиотехника, №2, 2003.

23. Голография. Методы и аппаратура. Под ред. В.М. Гинзбург и Б.М. Степанова. М., "Сов. радио", 1974.

24. Передача и обработка информации голографическими методами. /С.Б. Гуревич, В.Б. Константинов, В.К. Соколов, Д.Ф. Черных; Под ред. С.Б. Гуре-вича. М., Сов. Радио, 1978, - 304 с.

25. Дж. Де велис, Дж. Рейнольде. Голография. М., Воениздат, 1970.

26. Оленин Ю.А. Двухпозиционные радиолокационные системы обнаружения ближнего действия: основы электродинамики формирования информационных признаков сигнала. Сб. науч. тр. / Проблемы объектовой охраны. Выи.2. Пенза: Изд-во ИИЦ ПГУ, 2001. - с. 176.

27. Сальников И.И. Характеристики обнаружения для двухпозиционных РЛТСО при использовании вейвлет-преобразования. М., Изд.Альтаир, Журнал "Современные технологии безопасности", N4, 2004, С.28-29.

28. Сальников И.И. Лучевая модель сигналообразования в двухпозиционных РЛТСО. М., Изд.Альтаир, Журнал "Современные технологии безопасности", N3,2003, С. 18-20.

29. Сальников И.И., Чернышев МЛ. Моделирование сигналообразования в радиолокационных технических системах охраны. Журнал "Фундаментальные исследования", №8 (часть 2), 2011 г., с.397-401.

30. Гудмен Дэ/с. Введение в Фурье оптику. - М.: Мир, 1970 г. -364 с.

31. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. Издание 2-е. М., Главная редакция физико-математической литературы издательства «Наука», 1973 г., 720 с.

32. Александров ЮЛ., Зинченко О.Н., Колобанова Е.С. Цифровой охранный радиолокатор KU-диапазона Вопросы радиоэлектроники, Сер. ОТ, вып. 2, 2006.

33. Янке Е., Эмде Ф., Лёш Ф. Специальные функции. М.: Наука, 1968,344 с.

34. Юу Ф.Т.С. Введение в теорию дифракции, обработку информации и голографию. -М.: Сов.радио, 1979, 304с.

35. Боровиков В. А. Вольф Э. Геометрическая теория дифракции/ В.А.Боровиков, Б.Е. Кинбер//. -М.: Связь, 1978 г. -248 с.

36. Красников A.B. Об одном из методов расчёта поля на приёмной позиции двухпозиционной (бистатической) PJIC. Вопросы радиоэлектроники, Сер. РЛТ, вып. 3, 2008 г., с. 155-158.

37. Канатников А.Н., Крищенко А.П. Аналитическая геометрия: Учеб. для вузов. 2-е изд./ Под ред. B.C. Зарубина, А.П. Крищенко. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2000 - 388 с.

38. Веселое А.Г1. Лекции по аналитической геометрии: Учеб. пособие/ А.П. Веселов, Е.В. Троицкий.- СПБ: Изд-во "Лань", 2003.-160 с.

39. Писаревский И.Ф., Евдокимов Н.О., Маршалов Т.А. и др. Радиолокационная математическая модель человека при наклонном дистанционном зондировании. "Радиотехника", 2003г., №3.- с.76-78.

40. Уфимцев П.Я. Дифракция электромагнитных волн на черных телах и полупрозрачных пластинах. Изв.ВУЗов СССР, Радиофизика, 1968, т. 11, №6, с.912.

41. Смирнов В.И. Курс высшей математики, В 6 кн. М.: Наука, 1958. Кн. 1.-472 с.

42. Бермант А.Ф., Араманович И.Г. Краткий курс высшей математики для втузов.- М.: Наука, 1966. 736 с.

43. Плис A.M. MathCad 2000. Математический практикум для экономистов и инженеров: Учеб. пособие/ Плис А.И., Сливина ILA. М.: Финансы и статистика, 2000 г. -656 с.

44. MATHCAD 6.0 PLUS. Финансовые, инженерные и научные расчеты в среде WINDOWS 95. Издание 2-е, стереотипное М.: Информационно-издательский дом "Филинъ", 1997 г. -712 с.

45. Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехника. М.: Сов.радио, т.1, 1974. - 552 с.

46. Левин Б.Р. Теоретические основы статистической радиотехники. М.: Сов.радио, т.2. 1974. - 504с.

47. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. М.: Наука, 1986, 544 с.

48. Гоиоровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Сов.радио, 1971,672 с.

49. Радиотехнические системы. Под ред. Казаринова Ю.М. М.: Сов.радио, 1968, 496 с.

50. Залманзон Л. А. Преобразования Фурье, Уолша, Хаара и их применение в управлении, связи и других областях М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит., 1989.-496 с.

51. Зиновьев А.Л., Филиппов Л.И. Методы аналитического выражения радиосигналов. -М.: Высшая школа, 1966, 104с.

52. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. М.: Наука, 1986, 544 с.

53. Сифоров В.И. и др. Радиоприемные устройства. Учебник для вузов.

54. Под общей редакцией В.И.Сифорова. М.: Сов.радио, 1974.

55. Радиоприемные устройства: Учебник для вузов / II.II Фомин, II.II Буга, О.В. Головин и др.; Под редакцией Н.Н.Фомина. -3-е издание, стереотип. -М.: Горячая линия Телеком, 2007. -520 с.

56. Аналоговые и цифровые синхронно-фазовые измерители и демодуляторы / А.Ф. Фомин, А.И. Хорошавин, О.И. Шелухин; Под ред. А.Ф. Фомина. -М.: Радио и связь, 1987. 247.

57. Быкадоров A.A. Приемопередающие модули СВЧ-диапазона. "Радиотехника", 2002г., №2.- с.81-85.

58. Королёв A.B., Тикменова КВ., Рыков С.Г. Анализ возможности применения отечественной элементной базы в системах радиочастотной идентификации. . "Радиотехника", 2008г., №9.- с.81-84.

59. Пресс-релиз компании «Texas Instruments», http://focus.ti.com.

60. Балыко А.К., Гусев А.П., ., Гусельников H.A., Ковтунов Д.А, Мальцев В.А., Ломова Н.С., Юсупова НИ. Кратковременная нестабильность фазы сигнала. "Радиотехника", 2002г., №2. - с.37-40.

61. Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов: учеб. Пособие для студентов вузов, обучающихся по направлению «Информатика и вычисл. техника» / А.Б. Сергиенко. СПб. и др.: Питер, 2002. - 603 с.

62. Очков Д.С., Силаев Е.А., Формальное И.С. Влияние значения частоты опорного сигнала на величину паразитного набега фазы кварцованного гетеродина. "Радиотехника", 2007г., №10.

63. Очков Д.С., Силаев Е.А., Формальное И.С. Оценка интервалов когерентности радиотрактов РЛС.- "Радиотехника", 2006г., №4.

64. Молчанов Е.Г., Очков Д.С., Силаев Е.А. и др. Источники сигнала СВЧ-диапазоиа с низким уровнем фазовых шумов для систем радиолокации и связи. "Радиотехника", 2006г., №10.

65. Очков Д.С., Силаев Е.А., Формальное И.С. Анализ влияния трактов преобразования частоты на паразитный набег фазы при прямом синтезе опорного СВЧ-сигнала. "Радиотехника", 2009г., №10.-с.118-121.

66. Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов. Учебник для вузов. 2-е изд.- СПб.:Питер, 2006.-751 с.

67. Сперанский B.C. Сигнальные микропроцессоры и их применение в системах телекоммуникаций и электроники. -М.:Горячая линия-Телеком, 2008.

68. Солонина А.И., Улахович Д.А., Яковлев JI.A. Алгоритмы и процессоры цифровой обработки сигналов. — СПб.: БВХ-Петербург, 2001.

69. Чернышев М.Н. Программа обнаружения нарушителя зоны охраны двухиозиционных PJITCO- Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2011616218 от 09.08.2011г.: зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 09.08.2011г..

70. Б. Страуструп. Язык программирования С++. Специальное издание. Iíep. с англ. -М.: ООО «Бином-Пресс», 2005 г. -1104 с.

71. Т. Кормен, Ч. Лейзереон, Р. Ривест. Алгоритмы: построение и анализ/ Пер. с англ. Под ред. А. Шеня. М.: МЦНМО, 2002. - 960 с.

72. Б.П. Демидович, И.А. Марон. Основы вычислительной математики. -М.: Изд. «Наука», 1966 612 с.

73. Сальников И.И., Чернышев М.Н. Формирование кошура изображения нарушителя в радиолучевых системах охраны при воздействии помех. Сборник материалов 8-й Международной конференции "Распознавание-2008", ч.2, Курск, КГТУ, 2008, с. 154 -156.

74. Пугачев B.C. Теория случайных функций М.: Физматгиз,1960 - 883с.