автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.21, диссертация на тему:Методы и устройства поляризационной селекции надводных объектов измерительными радиотехническими системами при малых углах скольжения

ТУЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

МЕТОДЫ И УСТРОЙСТВА ПОЛЯРИЗАЦИОННОЙ СЕЛЕКЦИИ НАДВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫМИ РАДИОТЕХНИЧЕСКИМИ СИСТЕМАМИ ПРИ МАЛЫХ УГЛАХ СКОЛЬЖЕНИЯ

05.12.21 "Радиотехнические системы специального назначения, включая технику СВЧ и технологию их производства".

РГ6 од

На правах рукописи

Румянцев Вячеслав Юрье

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Тула - 1997

Работа выполнена р ТУЛЬСКОМ ВЫСШЕМ АРТИЛЛЕРИЙСКОМ ИНЖЕНЕРНОМ УЧИЛИЩЕ ИМ. ТУЛЬСКОГО ПРОЛЕТАРИАТА

Научный руководитель - кандидат технических наук, доцент

Волков Б.М.

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор,

Заслуженный деятель наук» и техникн РФ Басалов Ф.А.

кандидат технических наук, доцент Хурхулу Ю.С.

Ведущая организация - АО ЦКПА.

Зашита диссертации состоится з. а. & в 14.00 на заседании специализированного совета К 063.47.09 по присуждению ученой степени кандидата технических наук в Тульском государственном техническом университете. (300600. г. Тула. пр. Ленина. 92. Тульский государственный технический университет I

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ТГТУ.

Автореферат разослан " 1/оЛсГр-У{ 1997 г.

Заверенный отзыв просим выслать по указанному адресу на имя ученого секретаря диссертационного Совета.

Ученый секретарь диссертационного Совета, д.т.н.

- Е.В. Ларкин =

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность работы. Развитие торговых связей с зарубежными партнерами, расширение сферы использования морского транспорта для решения народнохозяйственных задач приводит к увеличению интенсивности его движения. Указанное требует постоянного совершенствования систем управления движением (СУД) морских судов, а также систем контроля территории (СКТ) от несанкционированного доступа. Последнее десятилетие характеризуется бурным развитием радиотехнических систем (РТС) СКТ и СУД во всех странах с развитым морским транспортом.

Уровень технического состояния РТС контроля и охраны территории, их эффективность, а следовательно и высокая результативность использования морского транспорта, в том числе и военного назначения, во многом определяется возможностями и эксплуатационными характеристиками РТС, используемых для информационного обеспечения СКТ.

В настояшее время в радиотехнических системах СУД и СКТ основным средством, обеспечиваФщим требуемые безопасность и уровень контроля в условиях плохой видимости, является радиолокатор обзора (РЛО) морской поверхности (МП), который должен обеспечивать эффективную селекцию и распознавание надводных объектов (НО), к которым относятся морские суда гражданского и военного назначения. К сожалению, проблема селекции различных надводных объектов достаточно сложна из-за имеюшегося их многообразия, поэтому ее решению уделяется много внимания, однако, остается доста--' точное количество нерешенных вопросов. К ним относятся: разработка универсального статистического аппарата, позволяюшего описывать флуктуации сигнала, отраженного от НО и морской поверхности: изучение зависимости ряда поляризационных характеристик от условий радиолокационного наблюдения; отсутствие эффективных алгоритмов для реализации методов и устройств поляризационной фильтрации и классификации НО.

Известно, что характеристики обнаружения и классификации НО могут быть улучшены за счет применения методов поляризационной селекции (ПС), основным преимуществом которых является их некритичность к ракурсу и скорости объектов. Эффективность их применения определяется, в основном, различиями в поляризационных характеристиках надводных объектов и морской поверхности. В связи с этим, возникает актуальная задача разработки методов и устройств поляризационной селекции надводных объектов радиотехническими системами на основе исследования тонкой структуры отраженных от них сигналов.

В соответствии с вышеуказанным целью работы является повышение эффективности селекции малоподвижных надводных объектов

:>а фоне морской поверхности при использовании различий в поляризационной структуре отраженных от них сигналов.

Поставленная цель достигается решением следующих основных задач:

1. Теоретический анализ и статистическое описание поляризационных параметров сигналов, отраженных от надводных объектов.

Экспериментальное исследование отражающих свойств и поляризационных характеристик налвопных объектов при различных поляризационных режимах на излучение и прием.

3. Сравнительный анализ информативности демаскирующих признаков надводных объектов в интересах их поляризационной селекции и распознавании.

4. СиШ'ы алгоритмов и \1сш0йств поляризационной селекции надводных объектов при поляризационном сканировании сигнала.

5. Разработка устройств адаптивной компенсации мешающих отражений от морской поверхности методом поляризационной фильтрации.

6. Синтез и анализ эффективности алгоритмов и устройств распознавания классов надводных объектов на основе использования поляриметрической информации.

Объектом исследования являются методы к устройства поляризационной селекции надводных объектов измерительными радиотехническими системами.

Предметом исследования служат поляризационные, корреляционно-спектральные характеристики сигналов, отраженных от надводных объектов, методы их приема и обработки.

Метод исследования • комплексный, характеризуемый совместным использованием обших принципов теории поляризации члек-пю-магнишьгх волн, отраженных ог объектов, расчета на ЦВМ и натурного эксперимента.

Научная новизна работы состоит в том. что в ней :

1. Осуществлен синтез вероятностной модели, описывающей флуктуации элементов матрицы рассеяния надводной цели.

'2. Получена совокупность аналитических соотношений для вероятностных характеристик поляризационных параметров негауссовского сигнала, отраженного от надводного объекта.

3. Проведено экспериментальное исследование отражающих свойств широко''" класса ''«»водных объектов при малых углах еколь-

4 Г)гуп1нст!>.п^н сравнительный анализ информативноетн поляризационных признаков п.пк [¡С и распознавания классов надводных объектов.

Г). Разработана методика поляризационной селекции надводных обьем'оь иии иолмш-шаинонном скаииоииаиии сш'нала.

6. Синтезированы алгоритмы поляризационной компенсации метающих отражен;:;; от морской поверхности методом поляризапнон-::сй фильтрации.

7. Предложены решающие правила распознавания классов надводных объектов и осуществлена оценка их эффективности.

Практическая значимость работы состоит в том. что полученные результаты' позволяют:

I Разработать устройства поляризационной селекиии надводных объектов при поляризационном сканиоованин сигнала.

2. Оценить эффективность устройств поляризационной компенсации мешающих отражений от морской поверхности.

3. Разработать варианты технической реализации устройств распознавания классов наиводных объектов.

На защиту выносятся:

1. Результаты теоретического исследования статистических ха-ракгерисгикдля негауссовской модели отраженного сигнала.

12. Методика и результаты 'экспериментального определения структурных параметров и отражающих свойств надводных целен.

3. Методике, и ззриаггть; разработки устройств поляризационной селекции надводных целей.

4. Совокупность зависимостей, позволяющих синтезировать алгоритмы и устройства поч'гризаинон.чом фильтрации мещоюших отражении от морской поверхности.

Г». Методика и результаты синтеза вариантов технической реализаиии устройств распознавания классов налводных объектов.

Апробация работы. Основные положения и иезультаты работы доложены и обсуждались на научно-технических консЬеоенииях Тульскою ВЛИУ (1995. 19971 .г.). Пензенского ВАИУ (1997г.).'Тульскою' ГУ (¡39Г)(.)

Внедрение. Результаты иаботы реализованы на предприятиях НПО "Сплав" (г.Тула), АО ПКБА <г.Т\ла). о чем имеются соотьст-стиукчиио акты о реализации.

Публикации. По м;; сериалам диссертации опубликовано 16 работ.

Структура н объем диссертационно»! работы. Работа состоит из введения, трех разделов, заключения :: списка цитируемой литературы. Общий объем диссертации составляет ! '19 страницы и включает н.г1 рисунко". И трО^ин «.писек используемой литературы содержит 91 иги'.у-н^вание

Краткое содержание работы.

Введение. Во введении обосновывается актуальность проводимых иеслеуований. дается общая постановка задачи, решаемой в диссертации. сформулирована цель иаботы. ее научная новизна, основные положения и оезульга гы. выйосимые на зашигу.

Раздсл 1. Анализ поляризационных параметров надводных объектов при малых углах скольжения.

В нервом-разделе проведен статистический анализ поляризационных параметров надводных объектов. Получены соотношения, характеризующие поляризационное состояние стабильной и флуктуирующей по поляризации надводных целей. Показано, что полная информация об отражающих свойствах стабильного надводного объекта заложена в его матрице рассеяния 5, характеризующейся шестью действительными числами. Такое число параметров создает трудности в решении задач селекции и распознавания НО. поэтому в работе приведены соотношения для инвариантов матрицы рассеяния : ее определителя и полной эффективной поверхности рассеяния цели. Получены аналитические соотношения для записи необходимого и достаточного условия • поляризационной изотропности объектов (ПИО). Показано, что для флуктуирующих объектов МР не является удобной характеристикой, поскольку ее элементы случайным образом изменяются во времени. Поэтому для классификации флуктуирующих целей может быть использована ковариационная и средняя энергетическая (Грейвса) матрицы.

Установлено, что необходимым и достаточным условием принадлежности надводных объектов к ПИО является равенство ее ЭПР па ортогональных поляризациях в любом поляризационном базисе(.кроме класса В) или единичность матрицы Грейвса. В свою очередь, .необходимым и достаточным условием принадлежности НО к вырожденным объектам является равенство нулю определителя матрицы Грейвса или МР. Поскольку для флуктуирующих НО элементы МР и матрицы Грейвса являются случайными функциями времени, то они могут быть описаны только статистическими методами, т.е. необходимо знание вероятностных моделей, описывающих их статистическую структуру. В работе осуществлен обобщенный анализ вероятностных моделей как 1ауссовски\. гак и негауссовскил сигналов. Получены плотности распределения вероятностей (ПРО), описывающие флуктуации элементов МР практически для любого класса надводных целей и условий их наблюдения. Показано, что для решения задач поляризационной селекции и распознавания НО наиболее предпочтительным является обобщенное негауссовское распределение:

ТУ(Л-) = -^у-ехр[-+(Хг! ¡/.„(Я* <1)

г I ^ Р ■■]

где ЭгО: а>0, ^>0. (ЬО • панамегры распределения, поскольку оно включает кок частные случаи широко применяемые на практике гаус-совские и неиуссовские распределения.

При наличии корреляции квадратурных составляющих отраженного сигнала целесообразно использовать ПРВ вида

*(Sh) =-^--

4 " ' ----y a-ll/4

" cxpj

I

L

Г 5.

/

i -i' i г* 'i

a-1

SiM/l-a% +рг/2{\-рг\

С2)

ГГ2, — <7¿ 9

_ л V « __- > ¿

nie av ~ .v ~ Р,ах)ач - коэффициент корре-

+ y¡<Tx°,

ляции и дисперсии квадратурных составляющих сигнала. Применительно к (1), (2) получены аналитические выоажения для определения статистических характеристик ШРВ, интегральных законов распределения. моментов v-тых порядков) двух инвариантов поляризационной матрипы рассеяния надводного объекта, наблюдаемого на фоне морской поверхности, которые позволяют проводить статистический анализ поляризационных свойств НО. Из общих решений получены частные случаи, только некоторые из .которых были определены в литературе. Анализ полученных соотношений показывает, что статистические характеристики поляризационных параметров НО (полная ЭПР. коэффициент поляризационной анизотропии) на фоне переотражений от морской поверхности зависят от вида вероятностных моделей флуктуации их диагональных элементов, соотношений между величинами детерминированных и флуктуирующих составляющих. Выявленные закономерности влияния указанных компонент диагональных элементов матрицы рассеяния, объекта и фони на статистические характеристики измеряемой PJ1C полной ЭПР и коэффициента поляризационном анизотропии использованы при классификации НО по их поляризационным характеристикам.

Раздел 2. Экспериментальные исследования деполяризирующих свойств надводных объектов при малых углах скольжения.

Во втором разделе предложены варианты построения аппаратуры для измерения деполяризирующих свойств IIO при использовании по ляризационно-модулированных сигналов (ПМС) и установлен предва рителышй словарь поляризационных признаков распознавания классов целей. Указаны варианты излучаемого сигнала и вида обработки при пятого сигнала для измерения множества поляризационных пара метров. Возможное пространство поляризационных признаков разбито н.а две группы; энергетические признаки и относительные поляризационные признаки (lili). К энергетическим относятся: полная Э! IP. элементы ПМР. параметры Сгокса. общин размер пели, коэффициент вы-т.инутости; а к относительным: коэффициент леполяризппии. ко=»(1;фн-

циент -асимметрии, коэффициент анизотропии, относительный фактор формы, коэффициент корреляции ОПК. В качестве объектов исследования рассматривались: надводные объекты (теплоходы водоизмещением 100т. и 50т., морские буксиры, сейнеры и корабли ВМФ) и. морская поверхность при различном волнении моря. Экспериментальное исследование деполяризующих свойств надводных объектов проводилось в коротковолновой части (КВЧ) сантиметрового диапазона длин волн (СМДВ). В результате обработки экспериментальных данных установлено. что "поляризационный портрет" надводного объекта должен определяться для каждого ракурса, число которых может достигать" восьми. Для селекции объектов на фоне подстилающей поверхности знание курса несущественно, так как цели облапают поляризационной асимметрией, а подстилающая поверхность близка к поляризаиионно .изотропной. В оаботе был проведен спектральный и корреляционный анализ поляризационных параметров надводных объектов.

Установлено, что спектр флуктуации сигнала яля неподвижного надводного объекта равен(1...2)Ги . а для движущегося (4...5)Гц. При циркуляции объекта спектр достигает ЮГи. Среди энергетических МП наиболее широким спектром (10...12)Гц обладает фактор формы объекта (Эуу'^нн). а среди относительных - коэффициент анизотропии объекта. В качестве примера на рис.1.2 представлены автокорреляционная функция (АКФ) (рис.]) и спектр (рис. 2) ортогонально-поляризованных компонент сигнала, отраженного от цшартовочной бочки. Автокорреляционные функции обладают периодичностью, совпадающей с' борто-1>оЛ и килевой качкой кораблей. Указанное иллюстрируется рисунками 3.-1, где показаны АКФ элементов Г1МР неподвижного (рнс.З). и движущегося (рнс.4) корабля. Взаимно-корреляционные функции энергетических ИХ характеризуются высоким уровнем взаимной корреляции (но 0.9) и повышенным \до 0.3) радиусом корреляции. Для относи гель-ных ПП уровень взаимной корреляции не превышает 0.1. За исключением коэффициента асимметрии свойством слабой корреляции обладают все относительные поляризационные признаки. В силу значительного уровня корреляции 1111 нецелесообразно формирование признакового пространства п>3. В качестве вероятностной модели дли описания флуктуаинй элементов М1' надг.одньгх объектов целесообразно использование распределения (1). Кроме вероятностных распределений, для одиночных ПП определены модели для вектора признаков. Проведение экспериментальных измерений позволило провести оценку информативности ПП по критерию минимума достаточной дивергенции (МДД)

в = (ек-1)1110* = [(1 - р^^/гЧо*) - |]]п[1 - р(вк)}2/г*(вк), (3)

где 1-'(0к) - вероятность появления класса 0К.

1.0

е.о

-1-5.5 ЫЦНЯЯ< или. "I. Ц 'И|ШД и.

,Рис.1. АК5 сигнала, отраженного от швартовочной бочки

Рис.2.

Спектр флуктуаций сигнала,отраженного от швартовочной бочки

1.0

114 I Л I

, . р«Ч1|1|, ,11 I >11 I > й Лд/ л т I

I.:, у .г 1_.V = _—_

I д. Й»

яа}%»I¿дрнкж нум^емд ^ау^ууушяада ¿«««вед д ^'■рг'гг! ■ «у 1 у ум« |яп ^»вдгшл

* " " Цф. ¡йлцйн I1Ц.ИII ¿"»И! МЕСЬИ*!^

Рис.3. АКФ элемента ПМР неподвижного корабля

Рис.4. АКБ элемента ПМР движущегося корабля

Усгановлено. чго уже двумерные ПП поставляют количество информации. превышающее достаточное. Наименее информативными 11П являются структурные, связанные с ЭПР пели. Однако, некоторые из сгругстринх признаков могут быть использованы для классификации НО, например, коэффициент корреляции между ортогонально-поляризованными компонентами сигнала. Наиболее информативными являются вектор коэффициентов деполяризации и вектор ("коэффициент анизотропии", "коэффициент асимметрии"). Вероятность распознавания класса НО может быть существенно увеличена при реализации возможности накопления поляризационной информации.

Раздел 3. Алгоритмы и устройства поляризационной селекции и распознавания надводных объектов

В гиетьем ралаеле исследованы алгоритмы и предложены варианты гемшческой Реализации устройств поляризационной селекции и распознавания классов «адводных объектов. Предложена методика выделения флуктуирующего медленно двигающегося надводного объекта, основанная на априорных знаниях элементов его МР (или ее. статис-!',чч<-скнх характеристик!. Установлены законы, по которым доллшы изменяться поляризационные свойства приемного устройства для обеспечения режима, при котором в канале автоматической настройки поляризации сигнал будет отсутствовать з течение всего периода изменения поляризации излучаемого сигнала. Указанное позволило сформулировать требования для осуществления селекции флуктуирующего надводного объекта, из которых следует, что в передающем канале необходимо иметь устройства для изменения поляризационного базиса и осуществления режима полного поляризационного сканирования (ПСС). а приемный канал должен включать систему узкополосных фильтров и устройство для изменения поляризационного базиса по заданному закону. Проведена оценка влияния нестабильности генератора частоты поляризационного сканирования на величину подавления сигнала от фона.

Предложены пути решения задачи селекции на фоне морской поверхности неподвижного или медленно движущегося надводного объекта. Показано, что для этого целесообразно воспользоваться устройством. обеспечивающим нулевое значение сигнала на выходе канала автоматической подстройки поляризации, поскольку появление цели вызовет возникновение напряжения в этом канале, содержащем узкополосные фильтры, настроенные fía частоту поляризационного сканирования.

Оценены возможности применения зондирующих сигналов с различной поляризационной структурой для поляризационной селекции надводных объектов на фоне морской поверхности при различных степенях априорной неопределенности относительно сигнального и поме-

хового векторов. Показано, что применение поляризационной манипуляции зондирующего сигнала д.чя Г1С ПО на фоке помех позволяет с некоторыми потерями а отношении сигнал/помеха (ОСП) по сравнению с оптимальной обработкой, исключать адаптацию поляризации на излучение при неизвестных ИХ объектов.

Поскольку одним из наиболее часто встречающихся воздействий наяяется обратное отражение от дождевых капель, для повышения ОСП используется режим работы РТС в круговом ПЬ. Ряд факторов ограничивает при этом постижение максимального ОСП. К ним относятся несферическая форма дождевых капель, различное затухание горизонтально и вертикально поляризованных волн при распространении сквозь лождь. а также неоднородность пространственного распределения капель.

Указанное приводит к необходимости адаптации параметров приемном» тракта к изменяющимся ПХ. Проведена оценка эффективности адаптивной ПС при использовании сигналов двойной гюляризаиии и полном приеме в линейном ортогональном ПБ. С этой целью опреаеле-на величина ОСП

где - вектор весовых множителей приемных каналов:

ис~5сЕ, ип=5„Е • векторы сигналов, отраженных от объекта и' поверхности соответственно; ЕГ^Е^Е^] - вектор зондирующего сигнала, для различных моделей (¡щук гуируюшей МР. основанных на главной геореме о разложении сигнала о г цели. Оценена зависимость эффективности ПС от различий в поляризационной структуре сигналов, отраженных от объекта н поверхности. Показано, что использование сигналов двойной поляризации с выделением при приеме элементов ПМР обеспечивает максимально достижимое ОСП на 5дБ ниже, чем оптимизация излучения и приема. При этом использование сигналов двойной поляризации для адаптивной ПС сводится только к управлению весовыми множителями компонент принимаемого сигнала, что сушественЕЮ упрошаег процедуру адаптации.

Залачу ПС решена как зааача поляризационной фильтрации сигнала на фоне помехи с иной поляризационной структурой. С этой целью синтезированы варианты поляризационных фильтров, оценена эффективность их применения в зависимости от различий в ПХ полезного сигнала и помехи.

Определены значения весовых коэффициентов, вычисляемых итеративно. Оценены зависимость значений коэффициентов фильтрации и глубины подавления от степени корреляции помехи и полезного сигнала. а также скорости процесса установления весовых коэффициентов от разнос ти (¡¡аз ОПК.

г

.2.

7

(4)

Сннгезиоованы алгоритмы и варианты технической реализации устройств распознавания классов надводных объектов по одиночным признакам словаря признаков, определенного в разделе 2. а гакже по .чек •"ору поляризационным признаков.

В качестве одиночного признака использован коэффициент корреляции между ОГ1К отраженного сигнала. Решающее правило имеет

РНЗ

!ие г/ - значение выборочного значения корреляции между OllK: р-, . <=1.2 - коэффициент корреляции в генеральной совокупности: j=l.k но-

Варпант устройства, флуктуирующего в соответствии с (5) пред-самен на рис.5. В p»0<>ve рассчитаны вероятности ошибочных решении Рп н I - Р| . ci также распределение процедуры последова тельного распознавания в случае полностью известных параметров и при их неопределенности. Некоторые результаты расчетов приведены на оис.6.7 (кривая 1 - сигнал с полностью известными параметрами: 2 - параметры. определенные на этапе обучения). Видно, что незнание параметров распределения VV(y.;) приводит к проигрышу в вероятности правильного решения <рис.6). Рисунок 7 иллюстрирует достаточно очевидный шакт увеличения наиболее вероятного значения размера выооики в случае априорной неопределенности параметров распределения. -

Для описания распределения вектоиа признаков использовано полигаус.совс.кое приближение. Получено решающее правило, «ценена эикЬектнБпость распознавания примени гельно к полностью известным параметрам модели. В случае априорной [¡сопределенностн относительно параметров ¡¡олнгауссовской модели вместо их точных значений ^одегзвляюген их оценки, полученные на jrane обучения. В ;»гом случае. для оценки эффективности адаптивной процедуры классификации использован метод Метог-Карло при исходных данных, взятых из чко ••оримента Показано, что увеличение обьема обучающих выборок при-в""!*т к быстрому уменьшению ошибки распознавания. Аналогичная ivh.'m'Mhhp наблюдается пои увеличении размера вектора признаков.

мер периода обзора: /

fâ-W/2-n)

i - 1.2.

г

Е,(г)

1-ый канал

УПЧ1

УЧП2

АЦП1

V [_

АЩЩ

11 Р> Г

Рг

lnW(fjl\нll)

~1

I

га-

J

т-ый ножи

Рис.5. Структурная схема адаптивного обнаружителя сигнала по корреляции ОПК

Рис. б. Зависимость ошибки обнаружения сигнала от нормированного порога

Рис.7. Плотность

распределения вероятности размера решащей статистики

поэтому расширение размерности пространства признаков более 4 нецелесообразно. поскольку приводит к росту объема вычислений. Результаты моделирования показывают, что при определенном ракурсе надводного обьектз возможно получение средней ошибки классификации /да, ь 0.14 по вектору из трех поляризационных признаков при объеме обучающих выборок п<40.

Таким образом, на основе проведенных исследования в диссертационной работе получены следующие основные результаты:

). Показано, что необходимым и достаточным условием принадлежности пели к ПИО является равенство ЭПР на ортогональных поляризациях г- любом поляризационном базисе (кроме класса В), или единичность матрицы Г'рейвса. или равенство удвоенной фазы кроссового элемента матрицы рассеяния сумме фаз ее диагональных элементов и числа д. Необходимым и достаточным условием принадлежности уели к ВО является равенство нулю определителя ее матрицы Грейвса или равенство удвоенной Фазы кроссового элемента матрицы рассеяния цели сумме фаз ее диагональных элементов.

2. Синтезирована вероятностная модель флуктуации «элементов МР надводного объекта, являющаяся достаточно обшей и включающая как частые случаи модели Навагами, Раиса и Хойта. Указанная модель используется для статистического описания частично-поляризованных и полностью поляризованных сигналов, у которых флуктуации элементов МР имеют более глубокий характер, чем у рэлеевской модели.

3. Применительно к обобщенному негауссовскому распределению получены аналитические выражения для определения статистических характеристик инвариантов 11МР надводного объекта, наблюдаемого на фоне морской поверхности, что позволяет проводить анализ тонкой (."■•п'ктры отраженного IV1 сигнала.

I. Установлено. что для. решения задачи поляризационной селекции все пространство Г1Х мялводных объектов целесообразно разбить на аве группы: энергетические (полная ЭПР. элементы Г1МР. параметры Сгокса. обший размер цели, коэффициент вытянутости) и неэнерге-гнческие (коэффициент деполяризации, коэффициент асимметрии, коэффициент анизотропии, относительный а>актор <[юрмы. коэффициент корреляции ОПК). Показано, что энергетические ПП наиболее, устойчивы к изменению ракурса НО. а неэнергетические - к влиянию подстилающей поверхности.

о.Проведен анализ результатов обработки экспериментальных данных, характеризующих деполяризующие свойства НО и подстн-л;)Чт1ей поверхности. Установлено, что все объекты обладают ярко выраженной поляризационной асимметрией. Для водной поверхности различия ЭПР на горизонтальной и вертикальной поляризациях дости-

[аюг (6...15)дБ. Для одной и гой же новорхности различия в основной и кроссовой составляющих достигают (в...10)дБ.

(¡.Установлено, что при использовании аптеки с круговой и эллиптической поляризацией сигнал с перекрестной поляризацией существенно сильнее сигнала с совпадающей поляризацией, а при использовании линейной поляризации отраженный сигнал с перекрестной поляризацией существенно слабее. Отношение мощностей ОГ1К достигает 10дБ.

".Показано, что при апрокснмапии экспериментальных гистограмм элементов ПМР для надводных объектов целесообразно в ка-., честве вероятностной модели использовать обобщенное негауссовское распределение, а в ряде случаев, при у->0 • распределение Накагамн.

8. Установлено, что при близких геометрических размерах целей •все энергетические признаки малоинформативны {среднее значение

дивергенции 1...2.5). в то время как для относительных признаков дивергенция достигает 5...7 и для кроссполяризованной ОПК среднее значение дивергенции для 3^ классов объектов достигает величины 12.

9. Показано, что одним из наиболее иннюрмативных признаков ;итя классификации НО является коэффициент корреляции ОПК. который постигает максимума при коэффициенте эллиптичности КЧ(0.4...0,5). а также существенных различиях средних ЭГ1Р кроссовой и совпадающих поляризаций.

Ю.Синтезированы варианты технической реализации устройств поляризационной селекции НО. Показано, что устройства должны включать систему узкополосных Фильтров. а также системы для осуществления ПСС и управляемого изменения поляризационного базиса антенны.

П.Установлено, что задача ПС сигналов, отраженных от НО но с|юне морской поверхности может быть решена как задача поляризационной фильтрации сигнала с неизвестными, в общем случае. Г1Х. . Эффективность фильтрации определяется наличием априорной информации и степенью поляризации полезных сигналов и мешающих отражений. При снижении степени полчризапин 0.7..Л).8 К.д. снижается на 10* 30".!..

Г2 Преллож^н алгоритм и вариант технической реализации устройства для адаптивного распознавания надводных объектов на фоне помех по корреляции ортогонально-поляризованных компонент. Установлены зависимости, позволяющие рассчитать вероятностные хярпк-герисгикн длительности ппоиеиуры распознавания в зависимости от степени априорной неопределенности относительно сигнального и по. мехового век торов.

13.Синтезированы алгоритмы распознавания классов НО по вектору относительных ПП. определяемых на основе обработки ОПК сигнала. Установлено, что средняя ошибка классификации в зависимости

ог ракурса объекта по вектору из трех поляризационных признаков г -- (мч. Размер обучаюшей выборки не превышает 30...40.

Основное содержание диссертации отражено в следующих работах:

I.Плюха С.А.. Румянцев В.Ю.. Панферова Е.В. Пассивная радиолокационная система обнаружения малоразмерных целей. / / Тезисы докладов на X! НТК ТВАИУ.' - Тула - 1997. - с. 37-38.

2Jlunueu Н.Г.. Николаев В.А.. Румянцев В.Ю.. Ханин М.Ю. Анализ i и новых наземных групповых объектов как объектов распознавании для РЛС ка воздушных носителях // Тезисы докладов на XI НТК ТВАИУ. - Тулл - 1997. - с. 39-40.

3. Румянцев В.Ю., Николаев В.А., Галеев Р.К. Синтез алгоритмов распознавания сложных объектов .// Тез. Докладов на XIV сессии PHTQ РЭС. Тула.-ТГУ.-1997.-С.48-50.

'.Николаев В.А., Румянцев 'В.Ю. Особенности методов распознавания групповых объектов на радиолокационных изображениях / / Тезисы докладов на XI НТК ТВАИУ. - Тула - 1997. - с. 43-44.

¿.Волков Ь.М.. Румянцев В.10., Кондратьев A.C. Анализ способов построения ВТО с радиолокационной системой наведения // Тезисы докладов на XI НТК ТВАИУ. - Тула - 1997. - с. 45.

о.Волков Б.М.. Румянцев В.10.. Ханин М.Ю. Высокоточное оружие с комбинированными системами наведения / /' Тезисы докладов на XI НТК ТВАИУ. - Тула - 1997. - с. 46.

7.Галеев Р.К.. Румянцев В.Ю. Методы повышения радиолокационного контраста в ГСМ высокоточного оружия // Тезисы докладов rid XI НТК ТВАИУ. - Тула • 1997. - с. 47.

8.Николаев В.А., Румянцев В.Ю. Анализ экспериментальных предпосылок обнаружения МРЦ по вектору поляризационных параметров / Электродинамика и техника СВЧ и КВЧ. - 1997. - № 4. -с. 11-11.

9.Вслков Б.М., Румянцев В.Ю., Николаев В.А. Анализ результатов экспериментальных измерений в миллиметровом диапазоне длин волн / / Электродинамика и техника СВЧ и КВЧ. - 1997. - № 4. - с.28-31.

IU.Акиншин Н.С.. Румянцев В.К)., Николаев В.А. Аддитивные процедуры классификации при полигауссовском представлении вектора признаков / / Электродинамика и техника СВЧ и КВЧ. - 1997. - № 5.-с i i -15.

11 .Румянцев В.Ю. Аддитивная процедура обнаружения сигнала, отраженною о! МН11. при использовании статистик на основе отношения поаышиодобия / / Научно-технический сборник № 14. - Тула, ТВАИУ. • 1997. - 1.. 17-19.

12.ПнколаеБ В.А.. Румянцев В.Ю., Ханин М.Ю. Адаптивное обнаружение локационных сигналов по выборочным значениям спектра на боне коррелированных помех // Электродинамика и техника СВЧ и КВЧ.. - 1997. • № 5.-е. 19-23.

13.Проток C.B.. Румянцев В.Ю. Экспериментальное исследование поляризационных характеристик надводных целей / / Электродинамики и техника <_ВЧ и КВЧ. - 1997. - № 4,- с.51-54.

14.Прошок C.B.. Румянцев В.Ю. Обнаружитель с адаптацией к изменению интенсивности негауссовских помех /'/' Электродинамика и техника СВЧ и КВЧ. - 1997. - 4,- с.18-23.

15.Г'алеев Р.К.. Румянцев В.Ю.. Волков Б.М. Поляризационная селекция радиолокационных целей в некогерентных PJIC // Электродинамика и гехиика СВЧ и КВЧ. - 1997. - 4. - с.35-38.

Ю.Пнколаеь В.А.. Румянцев В.Ю. Синтез алгоритмов обнаружения сложных надводных объектов / / Научно-технический сборник №

I I "г..— TD4JM 10Q7 • Ol Q4 1-1 - 1 ула, 1 um Ii/ . - i f . - с. £. 1-Z.-X.

Подписано в печелъЗО.9. Формат бумаги 60x84/16 Офсетная печать. Усл. печ. л. Тираж $0 экз.

Заказ /86. Типография ТВАИУ.