Експериментальні дослідження технічної системи на базі імпульсного ультразвукового локатора, що були проведені у ємності з підсоленою (1% розчин NaCl) водою, показали, що в діапазоні температур 33°-44°С спостерігається значна чутливість методу до зміни температури, що дає можливість вимірювати профіль градієнтів температури з середньоквадратичною похибкою не гірше 0,1С і просторовою роздільною здатністю 2 мм. Причому, як показали експерименти, для одержання точності вимірів не гірше 0,1°С необхідно, щоб співвідношення сигнал/шум за потужністю було не нижче 35 дБ.

У шостому розділі на основі теорії інваріантних моделей розглядається проблема ідентифікації об'єктів у задачах ближньої локації і, зокрема, оперативне виявлення людей за оптично непрозорими перешкодами.

Аналіз ультразвукових сигналів, відбитих від грудної клітки людини при її подиху, свідчить про наявність у спостережуваному процесі як флуктуаційних, так і квазіперіодичних складових.

Оптимальною оцінкою середнього періоду на інтервалі при заданій функції втрат є величина

(4)

де функціонал

радіофізичний ідентифікація мультисенсорний природний

(5)

де - обсяг вибірки, - функціонал, що визначає середню відстань між моделлю і оцінкою.

Вираз (5) є цільовою функцією оптимізаційної задачі, розв'язанням якої є шукані параметри моделі сигналу, відбитого від грудної клітки людини. Відомо, що при кінцевій довжині реалізації властивості оцінок залежать від вигляду обраної функції втрат. Тому розв'язання оптимізаційної задачі з цільовою функцією (5) досліджувалося при функціях втрат, для яких оцінки при мали максимально можливу швидкість збіжності.

Зокрема, показано, що оптимальна функція втрат з точністю до постійного множника визначається логарифмом функції правдоподібності. Наприклад, для гаусової завади оптимальною буде квадратична функція втрат. Для сигналу, відбитого від грудної клітини людини, отримані експериментально оцінки періоду інформаційного процесу, відповідно до правила (4), при квадратичній функції втрат і різних значеннях свідчать про наявність двох яскраво виражених екстремумів цільової функції (4) при с, і при с. Зіставлення отриманих оцінок з контактними вимірюваннями дозволяють стверджувати, що перше значення відповідає періоду серцебиття, а друге періоду подиху. Причому при обсязі вибірки , що відповідає інтервалу спостереження менш 1 с, через низьке співвідношення сигнал/шум одержати достовірні оцінки не вдається.

Розроблено технічну систему пошуку живої людини під завалами будівель на базі багатопозиційної когерентної системи радіолокаційного спостереження з псевдовипадковим квазібезперервним фазокодоманіпульованим сигналом. Варто врахувати, що розробка інваріантних моделей для ідентифікації об'єктів в таких системах сполучена з необхідністю врахування впливу неідеальності вузлів і блоків апаратури на характеристики радіолокаційних сигналів і алгоритму ідентифікації в цілому. Зокрема, через малу відстань між локатором і ціллю, що може складати від одиниць до десятків метрів, застосування імпульсних методів локації є ускладненим, а перешкоди від навколишніх предметів значно перевищують корисний сигнал. Складність полягає, насамперед, у необхідності формувати короткі (наносекундні чи пікосекундні) імпульси, при цьому ефективна ширина спектра зондувального сигналу стає порівнювальною з несучим коливанням. Це, у свою чергу, породжує проблеми випромінювання і приймання таких сигналів, обробки прийнятої інформації і надмірно ускладнює приймально-передавальну апаратуру, яка повинна бути портативною. Для подолання цих труднощів обґрунтований узагальнений критерій обліку впливу різних видів помилок, що виникають в апаратурі, на характеристики систем ідентифікації об'єктів з безперервним чи квазібезперервними зондувальними сигналами.

В основу критерію покладено функцію, що визначає спотворення сигналу в області бічних пелюсток його автокореляційної функції.

У роботі побудовано поверхню припустимих помилок для псевдовипадкових зондувальних сигналів, модульованих кодом Мерсена. Характерною рисою цієї поверхні є наявність значної кількості екстремумів. Причому величина провалів (мінімумів) обмежується теоретичною межею -1/N для неспотвореного сигналу, модульованого псевдовипадковою послідовністю з кількістю елементів N на період модуляції. Рівень максимумів не обмежується і може досягати одиниці для нормованої функції, однак уже при рівні максимальної бічної пелюстки, що перевищує рівень пелюсток зрізаної АКФ - (мається на увазі один період на нескінченному інтервалі спостереження), використання такого сигналу недоцільне.

У шостому розділі також досліджується стійкість алгоритмів на основі інваріантних моделей. Дослідження показали, що застосування робастних методів синтезу алгоритмів ідентифікації об'єктів і систем на основі теорії інваріантних моделей приводить до можливості одержання квазіоптимальних алгоритмів, що виявляються стійкими до статистичних характеристик завадових сигналів у заданому класі.

Висновки

У роботі вирішено проблему об'єднання й оптимальної комплексної обробки різнорідної інформації багатопозиційних мультисенсорних радіофізичних систем спостереження за фізичними об'єктами і природними середовищами з метою підвищення достовірності їх ідентифікації. Вперше в радіофізиці для вирішення цієї проблеми обґрунтовано понятійний апарат інваріантної ідентифікації стану природних середовищ і об'єктів, основою якого є топологічні простори і функціональні взаємозв'язки між ними.

1. Уперше сформульовані принципи подання фізичних об'єктів у просторі їх спектрів параметрів. Обґрунтовано математичну формалізацію моделі взаємодії вимірювальної радіофізичної системи і спостережуваного об'єкта у тензорному вигляді як системи рівнянь топологічного графа. Такий опис моделі дозволив:

спростити розв'язання задач оптимізації багатопозиційних мультисенсорних радіофізичних вимірювальних систем за шуканими параметрами об'єкта;

зробити його більш наочним у порівнянні з відомими методами;

підвищити достовірність ідентифікації об'єктів.

2. Уперше на основі розробленої теорії інваріантних моделей показано, що формовані різними радіофізичними сенсорами системи спостереження надлишкові інформаційні потоки, які породжують конкуруючі гіпотези й оцінки, можливо використовувати для формування оптимальних вирішальних правил щодо радіофізичних параметрів середовища чи стану фізичного об'єкта.

2.1. Показано, що форма тензорних рівнянь залишається незмінною при перетворенні координат. Установлено, що для лінійної моделі, як і у відомих класичних методах, оптимізацію вимірювальної системи можна виконувати в одній системі координат. Однак перевагою комбінаторно-топологічного опису моделей є простота узагальнення на нелінійний випадок. Якщо велика система містить одну чи більш локалізованих нелінійних частин, то ці частини можуть бути відділені одна від одної шляхом послідовних перетворень системи координат і розраховані окремо. Розчленовування окремих систем повинне виконуватися, якщо це можливо, у точках, що належать до лінійних частин системи.

2.2. Показано, що коли топологічний граф системи виявляється складним, оптимізація виконується шляхом розчленовування вихідного графа на декілька окремих підграфів, кожний з який піддається незалежній оптимізації. Причому окремим елементом системи виступає граф перетинань інформаційних потоків, що утвориться в результаті розчленовування вихідного графа на складові частини.

2.3. Досліджено статистичні властивості сигналів і перешкод у просторі сигналів і просторі спектрів параметрів об'єктів для задач радіофізичної інтроскопії. Показано, що застосування інваріантного перетворення приводить до зміни закону розподілу флуктуаційної перешкоди в залежності від типу об'єкта, що підлягає ідентифікації. Розроблено рекурентну процедуру оцінки оптимального обсягу навчальної вибірки при обчисленні законів розподілу перешкод у просторі спектра параметрів об'єкта. Отримано аналітичний вираз для ймовірностей помилок першого роду як функції обсягу навчальної і контрольної вибірок.

3. Уперше узагальнено сукупність інформаційних ознак фізичного об'єкта, показана перевага формування груп інваріантних стосовно радіофізичних систем спостереження ознак об'єкта чи природного середовища.

3.1. Обґрунтовано критерій ефективності радіолокаційного сенсора типу РСА, що на відміну від відомих одно- і двопараметричних критеріїв поєднує параметри системи, які безпосередньо впливають на якість радіолокаційних зображень, а саме:

роздільну здатність локатора за контрастними точковими цілями в азимутальній і тангенційній площинах;

відношення потужності сигналу, прийнятого за головною пелюсткою синтезованої ДН, до потужності сигналів, прийнятих за бічними пелюстками;

максимальний рівень бічних пелюстків;

спотворення форми головної пелюстки синтезованої ДН, виражені середньоквадратичною помилкою, стосовно неспотвореної ДН.

3.2. Уперше на основі теорії інваріантних моделей розроблено метод і алгоритм автоматичної ідентифікації тріщин і розводів у льодах на морі за радіолокаційними відбитками діапазону 3 см і 23 см. Алгоритм забезпечував ідентифікацію шуканих об'єктів з імовірністю не нижче 0,95 при прямих та інверсних радіолокаційних контрастах понад 10 дБ.

4. Уперше теоретично розроблені методи об'єднання ознак у групи за результатами непрямих вимірів радіофізичних параметрів зондувальних сигналів. Сформульовано узагальнений кількісний критерій оцінки інформаційної ефективності радіофізичної систем дистанційного зондування. На відміну від вже відомих критеріїв, уведене поняття зваженої середньої кількості інформації для кожного сенсора, що формує інформаційний потік. Це поняття є кількісною мірою інформативності, що використана при побудові топологічного графа системи.

5. Розроблено методи обробки сигналів, що належать до класу забезпечувальних підсистем.

5.1. Розроблено адаптивний алгоритм компенсації фазових помилок траєкторного сигналу РСА, що працює в реальному часі. На відміну від вже відомих алгоритмів, запропонований алгоритм автоматично аналізує спектральні характеристики траєкторного сигналу, за допомогою рекурентної двошагової процедури, апроксимує функцію помилок і формує коригувальні коефіцієнти опорної функції. Алгоритм дозволяє збільшити радіолокаційні контрасти окремих цілей у середньому на 10-20% при маневрі носія РСА, а в деяких випадках на 3-4 дБ, а також усунути розфокусування і повтори об'єктів на радіолокаційних зображеннях.

5.2. Обґрунтовано алгоритм підвищення роздільної здатності на спотворених РСА - зображеннях, який відрізняється від відомих алгоритмів тим, що керування процесом формування зображення здійснюється за допомогою двох параметрів, що враховують вагу попередніх оцінок у рекурентній процедурі спектрального оцінювання. Алгоритм дозволяє шляхом вибору порядку моделі знайти компроміс між роздільною здатністю і дисперсією одержуваної спектральної оцінки. В експерименті для голограм РСА діапазону 23 см досягнуто стискання в 2-3 рази в азимутальному напрямку окремих розмитих об'єктів при збільшенні порядку моделі з 8.до 64.

5.3. Розроблено алгоритми зниження рівня спекл-шуму в інформаційному сигналі когерентного сенсора типу РСА. Особливістю запропонованого алгоритму є здатність до зниження рівня спекл-шуму за обмежене число (7-10) ітерацій рекурентної процедури. Рівень середньоквадратичного значення шуму на оброблених зображеннях (при розмитті дрібних деталей не більш, ніж на 3%) був нижче на 1,5-3 дБ відносно відомого, порівнянного за складністю, алгоритму.

6. Узагальнено й удосконалено методи синтезу адаптивних алгоритмів обробки інформації радіофізичних вимірювальних систем та ідентифікації об'єктів за вторинними інформаційними ознаками. На основі обґрунтованої теорії інваріантних моделей розроблено підхід до синтезу класу адаптивних алгоритмів, що враховують як динаміку спостережуваного об'єкта так і динаміку вимірювальної системи.

6.1. Побудовано адаптивний алгоритм ідентифікації людини за періодом дихання і серцебиття. Алгоритм забезпечує при квадратичній функції втрат, частоті дискретизації 22 кГц, розрядності АЦП - 16, інтервалі спостереження 10 с і співвідношенні сигнал/шум 1,1-1,5 ідентифікацію періоду серцебиття і дихання з імовірністю не гірше 0,98.

6.2. Уперше для радіолокаційних сенсорів із квазібезперервним видом модуляції зондувального сигналу обґрунтовано аналітичне подання спотворень сигналу у вигляді поверхні припустимих помилок. Проаналізовано джерела спотворення сигналів у реальній апаратурі. Дано рекомендації з оптимізації структури апаратної і програмної частини системи спостереження.

7. Уперше обґрунтовано метод неінвазивного вимірювання градієнтів температур у живих біологічних тканинах, агресивних середовищах, техніці й інших практичних додатках, що на відміну від відомих методів, заснований на імпульсному способі випромінювання і прийому зондувальних сигналів і фазоімпульсного способу обробки інформаційного сигналу. Основні переваги запропонованого методу перед пасивними неконтактними методами вимірювання полягають в істотно більшій глибині зондування (більш ніж на порядок), незначній залежності погрішності вимірювання від глибини, меншій за відомі похибки вимірювання (менше 0,1С), простоті апаратної реалізації і можливості одержання профілю градієнтів температур за один цикл вимірювань.

8. Уперше надано розвиток методам синтезу програмно-апаратних засобів ближньої радіолокації. Завдяки аналізу матриці спектральних щільностей, обчисленню похибки і введенню в алгоритм обчислювання вектора вагових коефіцієнтів решітки регуляризуючого множника досягнуто підвищення завадостійкості системи на 40 дБ при загальних втратах коефіцієнта підсилення 10 дБ.

Основні результати дисертації опубліковано в роботах

Калмыков А.И., Синицын Ю.А., Сытник О.В., Цымбал В.Н. Информативность радиолокационных систем зондирования Земли из космоса // Изв. вузов СССР. Радиофизика. 1989. Т. 32. №9. С. 1055-1062.

Вязьмитинов И.А., Мирошниченко Е.И., Сытник О.В. Особенности построения РЛС для обнаружения людей под завалами // Радиофизика и электроника: Сб. науч. тр. / Ин-т радиофизики и электроники им. А.Я. Усикова НАН Украины. Харьков, 2004. Т. 9, №2. С. 452-462.

Курекин А.С., Сытник О.В. Метод увеличения полосы обзора когерентных РЛС для дистанционного зондирования Земли из космоса // Электромагнитные волны и электронные системы. 2004. Т. 9, №7. С. 39-43.

Калмыков А.И., Сытник О.В., Цымбал В.Н. Анализ возможностей многоцелевых радиолокационных систем дистанционного зондирования Земли из космоса // Изв. вузов. Радиоэлектроника. 1992. Т. 35, №4. С. 18-25.

Сытник О.В. Модель сигнала для алгоритма идентификации объекта // Радиофизика и электроника: Сб. науч. тр. / Ин-т радиофизики и электроники им. А.Я. Усикова НАН Украины. Харьков, 2004. Т. 9, №1. С. 304-307.

Сытник О.В. Инвариантные преобразования в теории идентификации // Радиофизика и электроника: Сб. науч. тр. / Ин-т радиофизики и электроники им. А.Я. Усикова НАН Украины. Харьков. 2003. Т. 8, №3.С. 376-382.

Sytnik O.V., Myroshnychenko Ye. I., Kopylov Yu. A. Estimation of Implementation Errors Effect on Characteristics of Pseudorandom Radar Signal// Telecommunications and Radio Engineering.2003.Vol.60, №1&2._P. 132-140.

Сытник О.В., Дубовицкий В.А Рекуррентный алгоритм подавления спекл-шума на РСА-изображениях // Изв. вузов. Радиоэлектроника. 2001. Т. 44, №3. С. 47-54.

Klochko G. I., Logvinenko A. I., Sytnik O.V. Noninvasive Estimation of Temperature Gradient of Inner Layers of Living Tissues by the Ultrasonic Method // Telecommunications and Radio Engineering. 2003. Vol. 59, № 3&4. _ P. 154-158.

Пресняков И.Н., Сытник О.В. Адаптивное фокусирование синтезированной апертуры // Изв. вузов. Радиоэлектроника. 1996. Т. 39, №9. _ С. 67-74.

Сытник О.В. Алгоритм обнаружения и идентификации малоподвижных целей // Радиофизика и радиоастрономия. 2003. Т. 8, №2. С. 199-206.

Сытник О.В. Алгоритм адаптивной коррекции радиолокационных изображений // Радиофизика и электроника: Сб. науч. тр. / Ин-т радиофизики и электроники им. А.Я. Усикова НАН Украины. Харьков. 2003. Т. 8, №1. С.48 54.

Пресняков И.Н., Сытник О.В. Алгоритм обработки радиолокационных сигналов при зондировании случайно неоднородных сред // Изв. вузов. Радиоэлектроника. 1993. Т. 36, №12. С. 45-51.

Sytnik O.V. An Algorithm for Adaptive Correction of Radar Image // Telecommunications and Radio Engineering.2002.Vol.58, №7&8._P. 127-138.

Сытник О.В., Дубовицкий В.А. Алгоритм идентификации пространственно-распределенных объектов при двухчастотном зондировании поверхности Земли с помощью РСА // Изв. вузов. Радиоэлектроника. 2000. Т. 43, №11. С. 37-46.

Сытник О.В., Дубовицкий В.А. Особенности реализации авторегрессионных методов спектрального сверхразрешения при обработке сигналов радиолокатора с синтезированием апертуры антенны // Изв. вузов. Радиоэлектроника. 1999. Т. 42, №9. С. 14-18.

Пресняков И.Н., Сытник О.В. Оценка влияния ошибок измерения фазового центра антенны на алгоритм синтезирования апертуры // Изв. вузов. Радиоэлектроника. 1997. Т. 40, №6. С. 77-80.

Пресняков И.Н., Сытник О.В. Формирование остронаправленных диаграмм адаптивных антенных решеток в реальных условиях // Изв. вузов. Радиоэлектроника. 1997. Т. 40, №5. С. 31-37.

Карташов В.М., Сытник О.В., Васильченко А.А. Алгоритм оценивания оптимальных направлений зондирования атмосферы акустическими методами // Радиотехника (Харьков). 2001. Вып. 121. -- С. 42-46.

Карташов В.М., Сытник О.В., Васильченко А.А. Выбор алгоритма адаптации для антенной решетки содара // Радиотехника (Харьков). 2001. Вып. 120. -- С. 57-63.

Поспелов Л.А., Клочко Г.И., Бычков Д.М., Сытник О.В., Малышенко Ю.И. Разработка измерительных систем комплекса "Экстратерм ХХІ" // Радиотехника (Харьков). 2001. Вып. 122. _ С. 52-57.

Пресняков И.Н., Руденко О.Г., Сытник О.В. Адаптация антенной решетки в нестационарных условиях // Радиотехника (Москва). 1986. №11, С. 8-12.

Сытник О.В. Процедура сегментации изображений при боковом обзоре поверхности Земли // Радиотехника (Харьков). 1992. Вып. 97. _ С. 28-33.

Сытник О.В. Оценка влияния свойств фазового шума аппаратуры на разрешение радиолокатора с синтезированием апертуры // Радиотехника (Харьков). 1990. Вып. 92. _ С. 67-73.

Пресняков И.Н., Сытник О.В. Алгоритм адаптивного формирования диаграммы направленности антенной решетки в условиях интенсивных сигналов и помех // Радиотехника (Харьков). 1988. Вып. 87. _ С. 71-78.

Пресняков И.Н., Сытник О.В. Быстрый алгоритм совместной пространственно-спектральной обработки сигналов в антенных решетках // Радиотехника (Харьков). 1988. Вып. 85. _ С. 43-50.

Пресняков И.Н., Сытник О.В. Оценка параметров пространственно-неразрешенного флуктуирующего сигнала // Радиотехника (Харьков). 1987. Вып. 83. _ С. 95-101.

Пресняков И.Н., Руденко О.Г., Сытник О.В. Адаптивная система для подавления помех в условиях априорной неопределенности // Радиотехника (Харьков). 1987. Вып. 82. _ С. 6-12.

Пресняков И.Н., Сытник О.В. Особенности использования эффекта Доплера при пространственно-временной обработке сигналов. Часть 1 // Радиотехника (Харьков). 1986. Вып. 76. _ С. 7-13.

Пресняков И.Н., Сытник О.В. Обработка сигналов со сложной структурой спектра в адаптивных антенных решетках // Радиотехника (Харьков). 1986. Вып. 79. _ С. 59-65.

Пресняков И.Н., Сытник О.В. Особенности использования эффекта Доплера при пространственно-временной обработке сигналов. Часть 2 // Радиотехника (Харьков). 1986. Вып. 78. _ С. 19-24.

Пресняков И.Н., Сытник О.В. Комбинированный алгоритм фильтрации радиолокационных изображений // Автометрия. 1994. №2. С. 59-65.

Путятин Е.П., Добрынин А.А., Сытник О.В. Алгоритм вторичной обработки динамичных сцен // Автометрия. 1992. №5. С. 109-112.

Путятин Е.П., Гороховатский В.А., Добрынин А.А., Ересько Ю.Н., Сытник О.В. Определение параметров объектов по серии изображений // Автометрия. 1992. №4. С. 18-23.

Гороховатский В.А., Сытник О.В. Комбинированные алгоритмы статистической оценки параметров объектов на изображении // Автометрия. 1990. №2. С. 93-96.

Клочко Г.И., Логвиненко А.И., Сытник О.В. Алгоритм обработки сигналов для дистанционного акустического измерителя температуры // Радиотехника. Биомедицинские технологии и радиоэлектроника (Москва). 2002. №2. С. 18-25.

Курекин А.С., Гавриленко А.С., Ефимов В.Б., Сытник О.В. и др. Космический радиолокатор среднего разрешения с широкой полосой обзора // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. 2003. №4. С. 33-34.

Сытник О.В., Кабанов А.В., Ефимов В.Б., Курекин А.С., Цымбал В.Н. Критерий качества радиолокационного изображения когерентных систем дистанционного зондирования // Космічна наука і технологія (Киев). 2002. Т. 8. №2/3. С. 79-83.

Сытник О.В., Кабанов А.В., Ефимов В.Б. Метод оценки влияния траекторных ошибок на характеристики изображений в радиолокаторах с синтезированием апертуры антенны // Авіаційно-космічна техніка і технологія (Харьков). 2002. Вып. 27. С. 120-126.

Гороховатский В.А., Сытник О.В. Обнаружение подвижных объектов при анализе последовательности видеокадров // АСУ и приборы автоматики (Харьков). 2001. Вып. 115. С. 32-36.

Харламов В.И., Калмыков А.И., Цымбал В.Н., Сытник О.В. Космические радиолокационные системы дистанционного зондирования Земли. Анализ возможностей и информативности // Труды 7-го симпозиума "Радиолокационное исследование природных сред". Ленинград. -- 1989. С. 147-148.

Величко Л.Г., Синицын Ю.А., Сытник О.В., Щербинин И.В. Синтез феноменологических моделей процессов рассеяния и радиотеплового излучения электромагнитных волн в проблеме распознавания типов подстилающей поверхности // Труды Всесоюз. науч.-техн. конф. "Методы представления и обработки случайных сигналов и полей". Туапсе. 1989. С. 55-57.

Сытник О.В., Щербинин И.В. Алгоритм статистической идентификации состояния подстилающей поверхности // Труды Всесоюз. конф. "Статистические методы и системы обработки данных дистанционного зондирования окружающей среды". Минск. 1989. С. 152-153.

Kalmykov A.I., Tsymbal V.N., Blinkov A.N., Sytnik O.V.A Multi-Purpose Radar System for Remoute Sensing of the Earth from Space: General Concept and Ways of Implementation // Proc. Of the 6-th International School on Microwave Physics and Technique. Varna (Bulgaria). 1989. P. 43-45.

Калмыков А.И., Сытник О.В., Цымбал В.Н., Зельдис В.И. и др. Многоцелевой радиолокационный комплекс дистанционного зондирования Земли с аэрокосмических носителей // Труды Всесоюз. конф. "Радиолокационные биосферные и экологические исследования космическими средствами". Звенигород. 1990. С. 30-31.

Presnyakov I.N., Sytnik O.V. High-Resolution Pattern Control in a Correlated Jammers and Signal Fields Environment // Proc. International Conf. (ICATT'95). Kharkov (UA). 1995. P. 3738.

Presnyakov I.N., Sytnik O.V. The Estimation of Phase Measurement Errors on Airborn Synthetic Aperture Radar // Proc. International Conf. (ICATT'95). Kharkov (UA). 1995. P. 3839.

Васильченко А.А., Карташов В.М., Сытник О.В. Особенности применения адаптивных антенных решеток в содарах // Труды 7-й Междунар. конф. "Теория и техника передачи, приема и обработки информации". Харьков. 2001. С. 483-484.

Sytnik O.V. The Robust Spatiotemporal Filtering of Signals in Correlated Noise // Proc. International Conf. ICATT'03. Sevastopol (UA). 2003. P. 359-361.

Efimov V.B., Kurekin A.S., Sytnik O.V. Two-Regime Radar // Proc. of 5th International European Conf. On Synthetic Aperture Radar. - Ulm (Germany). - 2004. - P. 4.1-4.4.

Sytnik O.V., Kurekin A.S., Efimov V.B. Algorithm of Adaptive Correction of Radar-Tracking Images // Proc. of 5th International European Conf. On Synthetic Aperture Radar. - Ulm (Germany). - 2004. - P. 13.1-13.4.

Анотація

Ситнік О. В. Ідентифікація стану природних середовищ і об'єктів при їх спостереженні радіофізичними методами. Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.03 - радіофізика. Інститут радіофізики та електроніки ім. О.Я. Усикова НАН України, Харків. 2005.

У роботі вирішено проблему об'єднання й оптимальної комплексної обробки різнорідної інформації багатопозиційних мультисенсорних радіофізичних систем спостереження за фізичними об'єктами і природними середовищами з метою підвищення достовірності їх ідентифікації. Вперше в радіофізиці для вирішення цієї проблеми обґрунтовано понятійний апарат інваріантної ідентифікації стану природних середовищ і об'єктів, основою якого є топологічні простори і функціональні взаємозв'язки між ними.

Отримано теоретичні результати щодо зображення об'єктів у просторі спектрів параметрів з метою побудови інваріантних моделей функціональних підсистем. Запропоновано критерії якості радіолокаційних зображень поверхні Землі та розроблено методику синтезу адаптивних алгоритмів ідентифікації за вторинними інформаційними ознаками об'єктів.

Отримано розв'язок задачі синтезу оптимальних алгоритмів ідентифікації живих людей за оптично непрозорими перешкодами радіо- та ультразвуковими методами в умовах наявності багаторазових перевідображень зондувального сигналу від нерухомих предметів, сторонніх рухомих об'єктів і оператора. Досліджено стійкість алгоритмів стосовно розподілу завад.

Ключові слова: інваріантна модель, тензор, радіолокатор із синтезуванням апертури, неінвазивний метод, ультразвуковий локатор, радіолокатор бічного огляду, щільність імовірності.

Summary

Sytnik O.V. Identification of a condition of natural environments and objects at their remote sensing by radiophysical methods. - The Manuscript.

Thesis for the scientific degree of Doctor of physical and mathematical sciences on 01.04.03 - radiophysics. A. Usikov Institute for Radiophysics and Electronics, National Academy of Sciences of Ukraine, Kharkov (UA). 2005.

In work the problem of data fusion and optimum complex processing of the diverse information of multiposition multsensor radiophysical measuring systems of remote sensing the Earth and physical objects is solved with the purpose of increase of reliability of their identification. For the first time in radiophysics for the decision of this problem the conceptual device of invariant identification of a condition of natural environments and objects which basis are topological spaces and functional interrelations between them is proved.

Theoretical results concerning representation of objects in spacious spectra of parameters are received with the purpose of construction of invariant models of functional subsystems.

Criteria of quality of radar-tracking images of a surface of the Earth are offered and the technique of synthesis of adaptive algorithms of identification to secondary information attributes of objects is developed.

It is received decisions of a problem of synthesis of optimum algorithms of identification of alive people for optically opaque barriers of radio and ultrasonic methods in conditions of presence numerous reflections probing signal from the motionless subjects, extraneous mobile objects and the operator.

Stability of algorithms concerning distribution of noises is investigated.

Key words: invariant model, tensor, a radar with synthesizing the aperture, a noninvasive method, a ultrasonic locator, a side looking radar, density of probability.

Аннотация

Сытник О.В. Идентификация состояния природных сред и объектов при их наблюдении радиофизическими методами. Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора физико-математических наук по специальности 01.04.03 - радиофизика. Институт радиофизики и электроники им. А.Я. Усикова НАН Украины, Харьков. 2005.

Впервые в радиофизике для решения проблемы объединения и оптимальной обработки разнородной информации многопозиционных мультисенсорных радиофизических систем наблюдения предложен понятийный аппарат инвариантной идентификации состояния природных сред и объектов, основой которого являются топологические пространства и функциональные взаимосвязи между ними.

Сформулированы принципы представления физических объектов в пространстве их спектров параметров. Предложена математическая формализация модели взаимодействия измерительной радиофизической системы и наблюдаемого объекта в тензорном виде как системы уравнений топологического графа.

В работе получены теоретические результаты по представлению объектов в пространстве спектров параметров с целью построения инвариантных моделей функциональных подсистем.

Функциональная подсистема модели строится путем приведения уравнений исследуемой сложной системы к тензорному виду.

Предложены критерии определения адекватности инвариантных моделей объектов. Исследованы статистические свойства сигналов и помех в пространстве сигналов и пространстве спектров параметров объектов для задач радиофизической интроскопии. Показано, что применение инвариантного преобразования приводит к изменению закона распределения флуктуационной помехи в зависимости от типа идентифицируемого объекта. Разработана рекуррентная процедура оценки оптимального объема обучающей выборки при вычислении законов распределения помех в пространстве спектра параметров объекта. Разработаны критерии качества радиолокационных изображений подстилающей поверхности, получаемых в радиолокаторах с синтезированием апертуры антенны. Использование этих критериев для бортовых РСА позволяет получить оптимальную оценку информационной эффективности конкретного сенсора.

Показано, что для построения оптимальной многопозиционной системы дистанционного зондирования возможно использование понятия информативности каждого сенсора по отношению к ограниченному множеству идентифицируемых объектов на подстилающей поверхности. Для этого вводится понятие взвешенного среднего количества информации для каждого сенсора, формирующего информационный поток. Разработан адаптивный алгоритм компенсации фазовых ошибок траекторного сигнала РСА, работающиий в реальном времени.

Разработан метод измерения профиля градиента температур и алгоритм для его программно-аппаратной реализации, которая позволяет собирать информацию о внутренних слоях различных объектов, недоступных для других методов наблюдения. Рассчитаны требования к характеристикам и параметрам аппаратуры.

Получено решение задачи синтеза оптимальных алгоритмов идентификации живых людей за оптически непрозрачными преградами радио- и ультразвуковыми методами. Исследована устойчивость алгоритмов.

Ключевые слова: инвариантная модель, тензор, радиолокатор с синтезированием апертуры, неинвазивный метод, ультразвуковой локатор.

Размещено на Allbest.ru