Методи формування неспотворених поточних зображень матричними радіометричними кореляційно-екстремальними системами при місцевизначенні високошвидкісних літальних апаратів

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки України

Національний аерокосмічний університет

ім. М.Є. Жуковського «Харківський авіаційний інститут»

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора технічних наук

05.12.17 - радіотехнічні та телевізійні системи

МЕТОДИ ФОРМУВАННЯ НЕСПОТВОРЕНИХ ПОТОЧНИХ ЗОБРАЖЕНЬ МАТРИЧНИМИ РАДІОМЕТРИЧНИМИ КОРЕЛЯЦІЙНО-ЕКСТРЕМАЛЬНИМИ СИСТЕМАМИ ПРИ МІСЦЕВИЗНАЧЕННІ ВИСОКОШВИДКІСНИХ ЛІТАЛЬНИХ АПАРАТІВ

БИКОВ Віктор Миколайович

ХАРКІВ - 2010

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Радіометричні (РМ) системи видобування інформації знаходять широке застосування в народному хазяйстві:

- наприклад, у системах моніторингу земної і водної поверхні,

а також у воєнній галузі:

- наприклад, для наведення і самонаведення літальних апаратів (ЛА).

Принципи радіометрії сантиметрового і міліметрового діапазонів радіохвиль (СМД, ММД) застосовуються у системах навігації ЛА по наземних об'єктах - орієнтирах: природних утвореннях, штучних спорудах, рухомих об'єктах-реперах. Навігація ЛА по таким об'єктам здійснюється за допомогою кореляційно-екстремальних систем навігації (КЕСН) на основі аналізу двовимірних поточних та еталонних зображень (ПЗ, ЕЗ) об'єктів, які формуються інформаційними датчиками систем. В результаті суміщення ПЗ і ЕЗ формується розв'язувальна функція (РФ), знаходяться координати її екстремуму, оцінюється середньоквадратична похибка (СКП) місцевизначення ЛА, яка корегує СКП основної інерційної системи управляння польотом ЛА.

В даний час практично вирішені питання застосування радіометричних КЕСН низькошвидкісних ЛА (літаків гражданської авіації, стаціонарних штучних супутників Землі і т.п.). Радіометричні КЕСН забезпечують високі рівні точності і ймовірності місцевизначення низькошвидкісних ЛА.

В подібних системах навігації застосовуються, як правило, одноканальні РМ системи, які сканують променем діаграми спрямованості антени (ДСА) чи РМ системи з лінійкою опромінювачей, які формують зображення в процесі польоту ЛА.

В області теорії радіометричних КЕСН отримані суттєві результати. Так, теорія систем управління з застосуванням інерційних навігаційних систем (ІНС), та теорія кореляційно-екстремальних систем навігації достатньо повно розроблені вітчизняними вченими Красовським О.А., Казаковим І.Е, Пугачовим В.С., Понтрягиним Л.С., Ярликовим М.С., Білоглазовим І.М., Чигіним Г.П., Тарасенко В.П., Баклицьким В.К.

Дослідження в області пасивної локації, розповсюдження радіохвиль проведені Миколаєвим О.Г., Перцовим С.В., Шифріним К.С., Башариновим О.Е., Єсепкіною Н.А.

Методи розрахунку шумових характеристик антенного обтічника, нагрітого до високих термодинамічних температур, розроблені Шпунтовим А.І., Бреховських Л.М., Каплуном В.А., Калашниковим В.С., Михайловим В.Ф., Замятіним В.І.

Розв'язуванню задач цифрової обробки зображень присвячені відомі роботи вчених харківської школи просторово-часової обробки сигналів під керівництвом професора Фальковича С.Є., російських вчених Грузмана І.С., Киричука В.С. та провідних світових вчених Прэтта У.К., Хуанга Т., Mostafavi H., Smitha F.W. Ingvessonma K.S., Розенфельда А., Фу К., Гонсалеса Р.

Разом з тим, треба звернути увагу на те, що питання застосування радіометричних КЕСН для навігації високошвидкісних ЛА (надзвукових літаків, балістичних та аеробалістичних ракет, надзвукових безпілотних ЛА - БЛА) в наш час не вирішені.

Це пов'язано з рядом негативних факторів, основними з яких, на наш погляд, є наступні:

- високошвидкісні ЛА рухаються з гіперзвуковими швидкостями, що потребує формування та обробку зображень в КЕСН в реальному масштабі часу з високою швидкодією;

- зміна траєкторії високошвидкісних ЛА в процесі польоту призводить до междискретних та геометричних спотворень поточних радіометричних зображень;

- наявність гіперзвукових швидкостей польоту ЛА призводить до необхідності розміщення антени КЕСН за радіопрозорим обтічником, шуми якого, внаслідок наявності в щільних шарах атмосфери низькотемпературної плазми і нагріву обтічника до високих термодинамічних температур, впливають на РМ зображення, яке формується на борту ЛА.

Високу швидкодію роботи КЕСН можна забезпечити завдяки побудові систем по багатоканальній (матричній) схемі. Однак, при цьому необхідні урахування і усунення межканальних завад, які виникають у зв'язку з наявністю кореляційних зв'язків сигналів сусідніх каналів.

Усі ці фактори в наш час недостатньо вивчені і у сукупності не дозволяють формувати неспотворене ПЗ і унімодальну РФ, і таким чином не дозволяють забезпечити потрібні високі точність і ймовірність місцевизначення РМ КЕСН високошвидкісних ЛА.

В результаті виникло протиріччя, яке обумовлене, з одного боку, необхідністю місцевизначення високошвидкісних ЛА при спотвореннях радіометричних зображень, що виникають, а, з іншого боку, недостатньою ефективністю існуючих методів і засобів місцевизначення, які застосовуються для високоточної навігації ЛА.

Розв'язання виниклого протиріччя в роботі забезпечується на основі розвитку теорії матричних радіометричних кореляційно-екстремальних систем навігації високошвидкісних ЛА, яке повинно бути зорієнтоване на реалізацію наступних підходів:

- використання матричних систем формування та обробки зображень;

- розширення умов застосування КЕСН з точки зору місцевизначення систем на складних траєкторіях польоту ЛА, що змінюються;

- зниження рівня шумів, в тому числі шумів антенного обтічника, які впливають на формування РМ зображень і унімодальної РФ.

Таким чином, з огляду на важливість забезпечення високоточного місцевизначення високошвидкісних ЛА за допомогою КЕСН видно, що тема дисертаційної роботи, присвяченої розробці методів формування неспотворених поточних зображень матричними радіометричними кореляційно-екстремальними системами при місцевизначенні високошвидкісних ЛА, є актуальною та визначає необхідність рішення відповідної наукової проблеми.

Наукова проблема роботи - розвиток теорії матричних радіометричних кореляційно-екстремальних систем в інтересах навігації високошвидкісних літальних апаратів.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Напрям дисертаційних досліджень тісно пов'язаний з Державною програмою створення та закупівлі зразків спеціальної техніки на 2003/2010 роки (Указ Президента України № 27/2002 від 16.01.2002 року) і виконувалися в інтересах планових науково-дослідних робіт «Обновление-СВ» № 3268, «Перспектива-96» № 3311, «Псьол-Ц» № 0101U000069, «Траєкторія» № 2847, «Зразок» № 2934, «Альфа» № 3152, що проводилися у Воєнному науковому центрі космічних досліджень (при Харківському воєнному університеті) і Об'єднаному науково-дослідному інституті Збройних Сил, в НДР «Нові електродинамічні моделі та алгоритми для аналізу взаємодії електромагнітних полів», № 25-14-09, в НДР «Модуль», № 46-09, що проводилися в Харківському національному університеті імені В.Н. Каразіна Міністерства освіти і науки України, а також в інтересах НДР «Портрет», «Портрет-Н», «Запас», «Рамия-2МО», проведених у Харківському вищому воєнному командно-інженерному училищі Ракетних Військ імені Крилова М.І. (до .), в яких автор брав участь як науковий керівник та відповідальний виконавець.

Мета та задачі досліджень. Метою дисертаційної роботи є підвищення точності і ймовірності місцевизначення високошвидкісних літальних апаратів на основі формування унімодальних вирішальних функцій матричними радіометричними кореляційно-екстремальними системами навігації міліметрового діапазону.

Для досягнення цієї мети вирішувались наступні часткові задачі досліджень:

1. Аналіз і обґрунтування тактико-технічних вимог, які пред'являються до матричних радіометричних КЕСН високошвидкісних ЛА.

2. Розробка моделі функціонування матричної радіометричної КЕСН.

3. Розробка методики оцінки ймовірності виявлення малорозмірних наземних, у тому числі рухомих, об'єктів матричними радіометричними КЕСН ММД з одно- та двохпозиційним підсвічуванням об'єктів.

4. Розробка методу ущільнення каналів по формі сигналів у багатоканальних радіометричних КЕСН з ущільненням канальних сигналів.

5. Розробка методу підвищення точності визначення координат площинних наземних об'єктів матричними радіометричними КЕСН ММД з урахуванням конфігурації об'єктів.

6. Розробка методу суміщення зображень в матричних радіометричних КЕСН ММД на основі уточнення положення екстремуму розв'язувальної функції кореляційного алгоритму.

7. Розробка методу оцінки впливу спотворень зображень на ймовірність місцевизначення матричними радіометричними КЕСН ММД.

8. Розробка методу оцінки впливу шумової температури обтічника, нерівномірно нагрітого по товщині та вздовж твірної, на поточне зображення, що формується матричною радіометричною КЕСН ММД.

9. Експериментальна оцінка ідентифікації площинних і малорозмірних наземних об'єктів пасивно-активними радіометричними інформаційними датчиками ММД.

10. Дослідження ефективності застосування матричних радіометричних КЕСН ММД високошвидкісних ЛА. Розробка практичних рекомендацій по формуванню неспотворених поточних зображень матричними радіометричними КЕСН ММД високошвидкісних ЛА.

Об'єкт дослідження - процес формування унімодальних розв'язувальних функцій матричними радіометричними кореляційно-екстремальними системами.

Предмет дослідження - методи формування поточних зображень наземних об'єктів матричними радіометричними кореляційно-екстремальними системами навігації високошвидкісних літальних апаратів.

Методи дослідження визначаються сукупністю вирішуваних в дисертаційній роботі часткових задач дослідження. При проведенні досліджень були використані:

- теорія систем автоматичного управління, теорія кореляційно-екстремальних систем навігації і теорія радіотеплолокації (при побудові моделі високоточної системи управління, яка містить інерційну навігаційну систему та радіометричну матричну кореляційно-екстремальну систему навігації);

- теорія оцінок параметрів сигналів і теорія потенційної точності (при отриманні співвідношень для оцінки точності місцевизначення кореляційно-екстремальними системами навігації і оцінки впливу на точність та ймовірність місцевизначення спотворень радіометричних зображень, обумовлених масштабними, кутовими, перспективними спотвореннями, впливом нагрітого обтічника);

- теорія ймовірності, методи математичної статистики, чисельного моделювання процесу суміщення зображень у кореляційно-екстремальних системах навігації.

Використання перерахованих методів досліджень у ході рішення поставлених наукових задач дозволило одержати ряд нових наукових результатів.

Наукова новизна одержаних результатів.

1. Вперше розроблений метод оцінки впливу спотворень на ймовірність місцевизначення матричними радіометричними КЕСН. Новизна методу полягає в тому, що він дозволяє одночасно ураховувати зміни радіояскравості поточного зображення, відносний зсув поточного та еталонного зображення в межах дискрета, масштабні спотворення, спотворення з-за взаємного повороту зображень і перспективні спотворення поточного зображення.

2. Вперше розроблений метод оцінки впливу нагріву обтічника на поточне зображення, що формується матричною радіометричною КЕСН. Особливість методу, яка визначає його новизну, полягає в урахуванні багатошарової структури обтічника та нерівномірності його нагріву по шарам і вздовж твірної, яка призводить до виникнення додаткової шумової температури радіометричного приймача та спотворення поточного радіометричного зображення.

3. Удосконалений метод ущільнення каналів по формі сигналів. Новизна методу полягає в урахуванні наявності при ущільненні кореляційних зв'язків шумових складових сигналів сусідніх каналів, що дозволяє знизити обмеження на число каналів, що ущільнюються, яке обумовлене вибором типа функцій, що модулюють.

4. Удосконалений метод суміщення зображень в КЕСН, який, на відміну від відомих, базується на визначенні положення екстремуму розв'язувальної функції у междискретних точках за рахунок апроксимації та інтерполяції поліномом другого ступеню та сплайн інтерполяції в околі екстремуму.

5. Одержала подальший розвиток модель функціонування матричної радіометричної КЕСН. Новизна моделі полягає в більш повному формалізованому описі процесу формування розв'язувальної функції, який заснований на комплексному урахуванні впливу на формування та обробку радіометричних зображень електрофізичних характеристик поверхні візування, середовища поширення, зовнішніх завад, шумів антенного обтічника, межканальних завад, внутрішніх шумів приймача, а також междискретних і геометричних спотворень поточних зображень.

6. Одержала подальший розвиток методика оцінки ймовірності виявлення малорозмірних наземних об'єктів. Новизна методики полягає в тому, що в ході оцінки ймовірності правильного виявлення ураховується матрична побудова радіометричної КЕСН та застосування одно- та двохпозиційного підсвічування об'єкту.

7. Одержав подальший розвиток метод підвищення точності визначення координат наземних об'єктів матричними радіометричними КЕСН, який, на відміну від відомих, дозволяє врахувати вплив конфігурації об'єкта на потенційну точність визначення його координат.

Практичне значення отриманих результатів полягає в тому, що розроблені теоретичні положення, математичні моделі, методи є основою для розробки і проектування систем навігації і наведення ЛА, які застосовують принципи пасивної і активної локації, функціонують як в видимому, так і в радіо діапазонах довжин хвиль.

Результати дисертаційних досліджень реалізовані на підприємствах промисловості й в науково-дослідних установах: Інституті автоматизованих систем, м. Київ (акт № 18 від 28.09.2005), ОАО НПП «Сатурн», м. Київ (акт № 9 від 12.01.2007), Харківському конструкторському бюро з машинобудування імені О.О. Морозова (акт № 1636А/ХКБМ від 24.06.2009), Харківському національному університеті імені В.Н. Каразіна (в учбовому процесі) (акт від 14.01.2010).

Зокрема, у зазначених підприємствах реалізовані:

- метод вирішення задачі оцінки потенційної точності місцевизначення матричними радіометричними КЕСН по площинних об'єктах складної форми;

- постановка и методи розв'язання задачі підвищення точності місцевизначення матричними радіометричними КЕСН ММД шляхом використання методів приближення розв'язувальної функції алгоритму суміщення зображень;

- методи оцінки впливу на надійність місцевизначення матричними радіометричними КЕСН ММД масштабних, кутових та перспективних спотворень радіометричних зображень, шумів нерівномірно нагрітого обтічника антени;

- рекомендації щодо принципів побудови матричних радіометричних КЕСН ММД;

- кількісні експериментальні оцінки можливості ідентифікації малорозмірних наземних об'єктів по радіометричним зображенням в радіометричних кореляційно-екстремальних інформаційних системах ММД.

Особистий внесок здобувача. Постановки й методи рішення задач, приведених у роботах [18,27,28,33,38], розроблені автором самостійно. У монографії та наукових статтях, опублікованих у співавторстві, авторові належать наступні результати: обґрунтування застосування матричної радіометричної КЕСН ММД [1,6]; моделювання високоточної системи управління високошвидкісних ЛА [19,40]; теоретична оцінка ефективності алгоритмів суміщення зображень в КЕСН [17,22]; постановка задачі моделювання, розробка методики виявлення малорозмірних наземних об'єктів матричними радіометричними КЕСН ММД з активним підсвічуванням [5,29,34,42]; розробка принципів побудови багатоканальних радіометричних КЕСН [2,12,41]; постановка, метод вирішення задачі та оцінка точності місцевизначення матричними та багатоканальними радіометричними КЕСН ММД [8,9,20,21,23]; постановка, метод вирішення задачі та оцінка підвищення точності місцевизначення КЕСН шляхом застосування методів наближення розв'язувальної функції алгоритму суміщення зображень [10,11,30,35]; постановка, метод вирішення задачі оцінки впливу спотворень зображень на надійність місцевизначення КЕСН [13,16,31]; постановка задачі моделювання та розробка методу розрахунку шумової температури обтічника антени, нерівномірно нагрітого по товщині та вздовж твірної [15,24-26]; постановка задачі, проведення експериментальних досліджень, оцінка результатів вимірювань, розробка практичних рекомендацій щодо принципів побудови та ефективності застосування матричних радіометричних КЕСН ММД [3,4,7,14,32,36,37,39].

Апробація результатів дисертації. Матеріали дисертаційного дослідження обговорювалися й схвалені на:

- Fifth International Conference on Ultrawideband and Ultrashort Impulse Signals, UWBUSIS 2010 Proceedings, 2010, Sevastopol, Ukraine;

- 7th International Conference on Antenna Theory and Techniques, 2009, Lvov, Ukraine;

- Forth International Conference on Ultrawideband and Ultrashort Impulse Signals, UWBUSIS 2008 Proceedings, 2008, Sevastopol, Ukraine;

- 6th International Conference on Antenna Theory and Techniques, 2007, Sevastopol, Ukraine;

- The Sixth International Kharkov Symposium on Physics and Engineering of Microwaves, Millimeter, and Submillimeter Waves, 2007, Kharkov, Ukraine;

- 15 Міжнародна науково-практична конференція, 17-18 травня 2007, Національний технічний університет «ХПІ», microCAD`2007;

- 2006 Third International Conference on Ultrawideband and ultrashort impulse signals, UWBUSIS 2006 Program, 2006, Sevastopol, Ukraine;

- 14 Міжнародна науково-практична конференція, 18-19 травня 2006, Національний технічний університет «ХПІ», microCAD`2006;

- 5th International Conference on Antenna Theory and Techniques, 2005, Kyiv, Ukraine;

- 2004 Second International Workshop Ultrawideband and Ultrashort Impulse signals, 2004, Sevastopol, Ukraine;

- The Fifth International Kharkov Symposium on Physics and Engineering of Microwaves, millimeter, and Submillimeter waves, 2004, Kharkov, Ukraine;

- Fourth International conference on Antenna Theory and Techniques, 2003, Sevastopol, Ukraine;

- 2001 URSI International Symposium on Signals, and Electronics, ISSSE'01, 2001, Tokyo, Japan;

- Fourth Symposium Physics and Engineering of Millimeter and Submillimeter waves, 2001, Kharkov, Ukraine;

- 6-а Міжнародна НТК, 2000, м. Чарльстон, США;

- Third International Kharkov Symposium Physics and Engineering of Millimeter and Submillimeter waves, MSMWW'98, 1998, Kharkov, Ukraine.

Публікації. Основні наукові результати по темі дисертації опубліковані в 1 колективній монографії, 39 статтях збірників наукових праць і наукових журналів, які входять у перелік ВАК України. Крім того, вони опубліковані в 16 тезах доповідей на НТК та 2 авторських свідоцтвах на винахід.

Структура й обсяг дисертаційної роботи. Дисертація містить вступ, шість розділів, висновки, список використаних джерел, сім додатків. Загальний обсяг дисертації складає 338 сторінок, з них 64 стор. додатків, 23 стор. списку використаних джерел у кількості 231 найменувань.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

високошвидкісний літальний матричний радіометричний

У вступі показана актуальність проблеми високоточної навігації високошвидкісних ЛА з матричними радіометричними КЕСН ММД. Сформульоване протиріччя між необхідністю місцевизначення високошвидкісних ЛА при спотвореннях радіометричних зображень, що виникають, та недостатніми можливостями існуючих методів і засобів місцевизначення, що застосовуються для високоточної навігації ЛА.

Визначена наукова проблема, вирішення якої в роботі пропонується на основі розвитку теорії матричних радіометричних КЕСН ММД високошвидкісних ЛА.

Показаний взаємозв'язок проведених досліджень з планами наукової та науково-технічної діяльності, визначені об'єкт і предмет досліджень, сформульовані ціль й задачі досліджень. Визначено наукову новизну й практичну цінність результатів досліджень, дана інформація про публікації, апробації та особистий внесок автора.

У першому розділі дисертації (Аналіз проблеми створення радіометричних систем навігації літальних апаратів) на основі проведеного аналізу побудови і функціонування існуючих систем навігації ЛА в нашій державі та за її межами обґрунтовані та конкретизовані основні тактико-технічні вимоги (ТТВ) до систем навігації високошвидкісних ЛА. У якості системи зовнішньої інформації, яка здійснює корекцію СКП місцевизначення ІНС ЛА, обґрунтовано застосування матричної радіометричної КЕСН ММД.

Обґрунтовані основні ТТВ до КЕСН ММД високошвидкісних ЛА і їх кількісні показники: СКП КЕСН ; ймовірність візування наземних об'єктів ; швидкодія функціонування КЕСН високошвидкісних ЛА .

Проведено аналіз відомих наукових результатів в області дослідження й розробки матричних радіометричних КЕСН ММД та визначені напрямки розвитку теорії КЕСН. Визначені основні задачі та шляхи розробки ефективних матричних радіометричних КЕСН ММД. Перший розділ закінчується висновками, з яких випливають часткові завдання досліджень.

У другому розділі (Оцінка ймовірності виявлення малорозмірних наземних об'єктів матричною радіометричною кореляційно-екстремальною системою навігації) на основі визначення основних факторів, які заважають функціонуванню КЕСН високошвидкісних ЛА внаслідок спотворення поточних радіометричних зображень і РФ алгоритму суміщення зображень, одержала подальший розвиток модель функціонування матричної радіометричної КЕСН ММД.

На основі даної моделі остаточне співвідношення для розв'язувальної функції алгоритму суміщення зображень в КЕСН має вигляд:

(1)

В моделі, яка представлена аналітичним виразом (1), приведений формалізований опис процесу формування РФ, який заснований на комплексному урахуванні впливу на формування і обробку радіометричних зображень наступних факторів:

- поверхні візування, до якої входить об'єкт з температурою радіояскравості , який залежить від діелектричної () і магнітної () проникливості, а також (у випадку активного шумового підсвічування) від ефективної поверхні розсіювання (ЕПР) , випромінювальної здібності ; об'єкт може змінювати своє місцеположення, рухатися зі швидкістю під кутом азимута ; та фон, який представлений оператором ;

- контрасту радіояскравості пари «об'єкт-фон» (різниці ЕПР) з урахуванням зміни електрофізичних характеристик пари, внаслідок зміни погодно-кліматичних умов, який представлений оператором поверхні візування ;

- джерела шумового підсвічування, яке випромінює в сторону об'єкта шумовий сигнал з середньою потужністю , і який затухає в середовищі розповсюдження (радіоканалі) до величини ;

- середовища розповсюдження, яке представлене оператором , воно ослабляє контраст і різницю ЕПР до значень внаслідок впливу дощу з інтенсивністю , хмарності з водністю і туману, який обмежує пряму оптичну видимість ;

- маскування об'єкта (з оператором ), наприклад, за допомогою поглинаючого маскувального покриття, що призводить до додаткового зниження рівня контрасту () і різниці ЕПР ();

- взаємодії корисного РМ сигналу і шумів, яка носить адитивний характер; до РМ сигналу на вході РМ приймача додаються шуми різної фізичної природи: шуми обтічника антени ; навмисні завади , у першу чергу потужна вузько смугова завада, яка попадає в спектр широкосмугового сигналу; міжканальні завади , які присутні у схемі РМ приймача з ущільненням канальних сигналів; шуми високочастотного тракту РМ приймача ;

- багатоканального (матричного) РМ приймача, який здійснює прийом і обробку РМ сигналу; сигнал поступає з виходу антени на його основі формується двовимірне радіометричне ПЗ;

- на якість формування ПЗ і РФ в сильному ступені впливають междискретні () і геометричні спотворення () ПЗ, що також знижає контраст і різницю ЕПР ;

- еталонного зображення, яке характеризується оператором з неспотвореним радіометричним контрастом «об'єкт - фон» і різницею ЕПР ;

- у результаті кореляційної обробки здійснюється двовимірне суміщення ПЗ і ЕЗ, обчислюється РФ алгоритму суміщення зображень , координати екстремуму РФ і похибки виявлення координат об'єкта , які поступають у систему управління рухом ЛА.

Одержала подальший розвиток методика оцінки ймовірності виявлення малорозмірних наземних об'єктів. Аналітичний вираз для ймовірності правильного виявлення по критерію Неймана - Пірсона має вигляд:

, (2)

де - ймовірність хибної тривоги з урахуванням матричної структури КЕСН, - ймовірність хибної тривоги для одноканальної РМ системи, - поріг, перевищення якого свідчить про наявність об'єкту на фоні, - контраст радіояскравості «об'єкт-фон», - СКП шуму РМ приймача, - температура радіояскравості об'єкта і фона, - шумова температура РМ приймача, - співвідношення сигнал-шум на виході РМ приймача, - розмірність матриці по строках і стовбцях .

Отримані аналітичні вирази для потужності джерела випромінювання при однопозиційному та двохпозиційному підсвічуванні малорозмірного наземного об'єкту. Формула для потужності джерела однопозиційного підсвічування має вигляд:

, (3)

де - різниця здатності випромінювання об'єкта и фона; - різниця термодинамічної температури об'єкта и «холодного» неба, K; - множник ослаблення радіохвиль в атмосфері, дБ; - погонний коефіцієнт ослаблення, дБ/км; - дальність до об'єкту, м; - висота польоту ЛА, м, - кут похилу лінії візування об'єкта, рахується від надира, град; - коефіцієнт заповнення променя ДСА, - площа наземного об'єкта, , - перетин ДСА площиною землі, м, - діаметр бортової антени, м, - довжина радіохвилі,м; - коефіцієнт направленої дії антени джерела підсвічування і РМ датчика; - різниця значень ЕПР об'єкта і фона, ; - ширина полоси частот РМ сигналу, Гц; - стала Больцмана.

Другий розділ закінчується висновками (рис.1, рис.2), що застосовування на високошвидкісних ЛА матричних радіометричних КЕСН ММД з шумовим підсвічуванням дозволяє здійснити надійне виявлення малорозмірних об'єктів (з ймовірністю правильного виявлення ) на дальності декількох кілометрів, при співвідношенні сигнал-шум . При цьому потрібна потужність широкосмугового шумового підсвічування дорівнює десятки ватт, що технічно реалізуємо на вітчизняній елементній базі.

Рис.1. Залежність	Рис.2. Залежність

У третьому розділі (Результати розробки методу підвищення точності місцевизначення матричними радіометричними кореляційно-екстремальними системами навігації міліметрового діапазону) проаналізовані методи створення матричних систем. Зроблений висновок, що з ціллю зменшення радіоприймальних каналів треба застосовувати ущільнення канальних сигналів, а в якості ансамблю функцій, що модулюють, застосовувати сімейства функцій Уолша.

Удосконалений метод ущільнення каналів по формі сигналів. Означений метод дозволяє ураховувати кореляційні зв'язки шумових складових сигналів сусідніх каналів, внаслідок перекриття ДСА сусідніх каналів та проходження всіх сигналів через спільний тракт підсилення сигналу, що дозволяє знизити обмеження на число каналів, що ущільнюються, обумовлене вибором типа функцій, що модулюють.

Структурна схема радіометра з системою функцій, що модулюють (СМФ), на функціях Уолша приведена на рис.3. Сукупність вихідних сигналів багатоканальної антени поступає на набор модуляторів , в кожному з яких парціальний сигнал модулюється функцією , яка сформована за допомогою генератора опорних напружень.

Вихідні сигнали модуляторів складаються у суматорі та після підсилення в спільному тракті підсилення з частотною характеристикою сигнал може бути записаний у вигляді:

, , (4)

де - напруження сигналу -го каналу на одиничному навантаженні; стала Больцмана; смуга пропускання каналу по радіочастоті; напруження шуму каналу на одиночному навантаженні; ДСА по -му промені, приведена до координат на поверхні землі; інтенсивність радіотеплового випромінювання;



(5)

сімейство функцій, що модулюють, вхідні сигнали (по потужності), яке построєне з застосуванням ансамблю функцій Уолша; функція Уолша періоду і номера ; джерело випромінювання з одиничною інтенсивністю, яке розташовано на плоскості візування в точці з координатами . Об'єкт, координати якого оцінюються, представляє набор прямокутників

, (6)

які спостерігаються на однорідному фоні

(7)

У виразі (6) вектор зсуву лівого нижнього кута m-го прямокутника відносно координат першого прямокутника, для якого .

Модель РМ зображення в векторному представленні, для адитивної суміші сигналу з шумом, представляється аналітичним виразом:

, (8)

де - співвідношення сигнал - шум на виході багатоканального РМ приймача,

- сигнальна, фонова та шумова частини зображення.

В термінах теорії оцінок параметрів сигналів постановка задачі виглядає наступним чином. З урахуванням того, що температура сигналу и температура фона відомі, по результатам спостереження суміші сигналу з шумом (8) потрібно оптимальним образом оцінити невідомий векторний параметр (висоти кутів прямокутників). Так як параметр невідомий, у якості критерію оптимальності вибраний логарифм функції правдоподібності:

. (9)

В роботі отримано співвідношення для елементів кореляційної матриці вихідних співвідношень сигнал - шум . Для оцінки потенційної точності багатоканальних РМ приймачів отримана інформаційна матриця Фішера параметра :

, (10)

де , , при цьому матриця від параметра не залежить.

Діагональні елементи оберненої до (10) матриці (по нерівності Рао-Крамера) дають дисперсії оцінок параметра зсуву . Вираз для відносної СКП оцінок (відносно ширини ДСА) по двох координатах, при візуванні одного прямокутного наземного об'єкту () має вигляд:

(11)

де ; - відношення сигнал-шум на вході радіометра; - чутливість модуляційного радіометра при нульовому сигналі на вході; , .

Результати розрахунків потенційної точності місцевизначення (СКП) для наступних початкових даних: , , , , , , , (), , , с, , наведені на рис.4, рис.5.



а)	б)
Рис.4. Залежність точності від довжини прямокутника при , а) - ; б) -

Таким чином, отримані аналітичні вирази, здійснені чисельні оцінки потенційної точності багатоканальних КЕСН з урахуванням кореляційних зв'язків сигналів сусідніх каналів з-за перетинання ДСА (рис.4) і пропускання сигналів через спільний тракт підсилювання (рис.5).

Показано, що при коефіцієнті перетинання парціальних ДСА сусідніх променів коефіцієнт ( - співвідношення СКП для КЕСН з ущільненням каналів до СКП матричної КЕСН) (при практично постійному ) зменшується від значення до значення , і, таким чином, суттєво зменшується вплив взаємної кореляції канальних сигналів.



Рис.5 Залежність точності від температури внутрішнього шуму РМ приймача при ,

З підвищенням розмірності матриці (рис.5) (наприклад, з до ) зростає вплив сусідніх каналів при проходженні сигналів через спільний тракт підсилення і точність місцевизначення знижується (СКП підвищується в 3 рази), однак точність підвищується з підвищенням відношення сигнал-шум вхідних сигналів (наприклад, з до , СКП падає втричі). Кількісні оцінки показують, що оптимальна кількість каналів, що ущільнюються на один тракт підсилювання без суттєвого зменшення чутливості РМ датчика дорівнює .

Одержав подальший розвиток метод підвищення точності визначення координат наземних об'єктів матричними радіометричними КЕСН, який, на відміну від відомих, дозволяє урахувати вплив конфігурації об'єкта на потенційну точність визначення його координат. На рис.6 представлений процес візування об'єктів простої і складної геометричної форми матричною КЕСН. На рис.7 приведена геометрія візування наземних об'єктів з борту ЛА.



Точка оцінювання
а)	б)	в)	г)
Рис.6. Об'єкти простої і складної геометричної конфігурації

Модель радіометричного зображення матричної радіометричної КЕСН виглядає наступним чином:

, (12)

У виразі (12) - сукупність випадкових величин, які представляють шумові компоненти зображення, з нормальним законом розподілення, з відомою кореляційною матрицею . Для моделі (12) і для випадку, коли невідомі координати ( - висоти кутів прямокутників) оцінюються при відомому контрасті пари «об'єкт - фон», логарифм функції правдоподібності є:

, (13)

де вектор з одиничними компонентами.

На основі матриці Фішера, подібної (10), знайдені дисперсії параметрів, що оцінюються, (об'єкт - сукупність прямокутників (6) на однорідному фоні (7)):

; (14)

, (15)

де визначник матриці .

В роботі отриманий аналітичний вираз для шумової матриці R

. (16)

При застосуванні моделі зображення у вигляді адитивної суміші сигналу з шумом вираз для має вигляд:

, (17)

де , .

Результати кількісних оцінок СКП для об'єкту типу злітно-посадочної смуги аеродрому (рис.6.г) і об'єктів, які не перетинаються () (рис.6.б), і об'єктів, що перетинаються () (рис.6.в), приведені на рис.8 та рис.9. Результати розрахунків свідчать, що потенційна точність місцевизначення, яка забезпечується матричними РМ КЕСН ММД, складає одиниці метрів. До того ж матричні РМ КЕСН, в порівнянні з багатоканальними КЕСН з ущільненням каналів, забезпечують підвищення точності місцевизначення до 2,5 раз.

Рис.8. Залежність	Рис.9. Залежність

Четвертий розділ дисертації (Результати розробки метода суміщення зображень матричними радіометричними кореляційно-екстремальними системами навігації міліметрового діапазону) присвячений удосконаленню метода суміщення зображень на основі визначення положення екстремуму РФ у междискретних точках за рахунок апроксимації та інтерполяції поліномом другого ступеня та сплайн інтерполяції в околі екстремуму.

Оцінки точності суміщення зображень отримані шляхом моделювання процесу суміщення зображень в КЕСН та статистичних іспитів по методу Монте-Карло кореляційного алгоритму. На рис.10 показано процес виникнення похибок дискретизації внаслідок зміщення сіток ПЗ і ЕЗ.

Моделювання процесу суміщення зображень в матричних РМ КЕСН здійснюється за методикою:

1. Заданий випадковий вектор координат центра ПЗ , и  - випадковий вектор координат центра ПЗ, який формується за допомогою алгоритму суміщення зображень.

Сумісна густина розподілення цих векторів є:

, (18)

де - густина розподілення вектора , - умовна густина розподілення вектора при умові, що випадковий вектор прийняв значення .



2. Заданий аерофотознімок (АФЗ) району прив'язки (рис.11), який представлений полутоновим чорно-білим дискретним зображенням з відомою междискретною відстанню . На АФЗ вибрана точка оцінювання з координатами .

3. Задані кути обзору датчика ПЗ в азимутальній та угломестной площинах. Для кожної -ї прив'язки задається висота формування кадру ПЗ, розміри ЕЗ і ПЗ .

4. По дискретному АФЗ (рис.13) формується дискретне ЕЗ з другою междискретною відстанню:

, . (19)

5. Обчислюються координати елементів ЕЗ , центр якого розміщений в точці оцінювання :

 (20)

6. Формується дискретне ПЗ за допомогою інформаційного датчика:

(21)

7. Будується дискретна РФ (коефіцієнт взаємної кореляції) шляхом суміщення ПЗ зі всіма фрагментами ЕЗ, які мають такі ж розміри:

, (22)

де .

8. Уточнення положення екстремуму РФ здійснюється шляхом використання методів приближення РФ:

- апроксимації дискретної РФ поверхнею другого порядку

, (23)

по методу найменших квадратів:;

при (алгоритм МНК 9) в обробці приймають участь 9 відліків і рішення системи має вигляд:

,,

,

,

;

- інтерполяції дискретної РФ по шести значенням , ; при цьому коефіцієнти обчислюються за формулами:

- сплайн інтерполяції дискретної РФ.

9. Проводяться статистичні іспити кореляційного алгоритму, в ході яких оцінюється середня точність суміщення зображень при умові, що зсув ПЗ відносно ЕЗ (на відміну від відомих методів) не фіксований, і оцінюється не істинне значення центра ПЗ на ЕЗ, а його середнє значення.

10. Якщо в результаті апроксимації (інтерполяції) виконується умова , поверхня (23) представляє собою еліптичний параболоїд з координатами мінімуму функції (23), що визначаються як

. (24)

11. Складові похибки місцевизначення оцінюються СКП вибирання по кожній координаті

, (25)

де - потужність множини .

Результати статистичних іспитів кореляційного алгоритму показали:

- у випадку малорозмірних зображень (ЕЗ елементів, ПЗ елементів) (рис.12, рис.13) алгоритми суміщення менш чутливі до спотворень ПЗ типа розвороту відносно ЕЗ і різниці масштабів, але більш чутливі до рівня адитивного шуму в ПЗ;

- у випадку зображень великої розмірності (ЕЗ елементів, ПЗ елементів) навпаки, алгоритми більш чутливі до геометричних спотворень зображень.

Проаналізовані методи інтерполяції функцій за допомогою високо розподільного інтерполяційного кубічного сплайну (ВІКС). ВІКС заданий з точністю до параметра . Оптимальне значення цього параметра для даного ЕЗ залежить: від локального зсуву зображень, і, в великому ступені, від інтервалу кореляції зображень при даному зсуві, тобто від кривизни поверхні РФ, яка відновлюється в околу екстремуму.



а)	б)
Рис.12. Залежність точності місцевизначення і ефективності алгоритму від СКП шумової компоненти в ПЗ для першої (а) та другої (б) прив'язки
а)	б)
Рис.13. Залежність точності місцевизначення від коефіцієнту масштабу та кута повороту ПЗ відносно ЕЗ для другої прив'язки

Так, якщо - масив відліків двовимірної функції, яку треба відновити, - інтерполяційне ядро, - шаг дискретизації функції, а в якості застосовують сепарабельні інтерполяційні функції, які представлені у вигляді добутку двох одномірних функцій , то після переходу до безрозмірних змінних , функція, яка відновлена має вигляд:

 (26)

Якщо заданий ВІКС, для якого , ядро сплайну має вигляд:

(27)

Значення параметра вибирають з інтервалу . У випадку відновлення функції, яка добре повторює форму ВІКС

, (28)

параметри , характеризують кривизну функції по кожному з напрямків.

Для описання кривизни поверхні в точці можна застосувати детермінант матриці Гессе других похідних, в якій градієнт функції (26) , названий гаусовою кривизною:

. (29)

Запропонована двохетапна процедура виявлення координат в КЕСН.

1. На першому етапі виявляється груба оцінка параметра зсуву по формулі (24) за допомогою інтерполятора по 6 точках. Детермінант еліптичного параболоїду (пункт 11 методиці), який збудовано інтерполятором, співпадає з детермінантом матриці Гессе (29).



Рис.14. Залежність	Рис.15. Залежність

2. Якщо тепер побудувати калібровану криву (рис.14), то на другому етапі по відомому параметру можна знайти оптимальне значення параметра , побудувати за допомогою ВІКС поверхню (26) по 25 відлікам РФ і виявити положення її мінімуму (екстремуму).

В результаті статистичних іспитів алгоритмів (рис.15) з інтерполятором по 6 точках, і двохетапної процедури мінімізації похибки суміщення зображень, зі сплайн інтерполяцію на другому етапі, показано, що розроблений в роботі метод сплайн інтерполяції дозволяє забезпечити підвищення точності суміщення зображень до 5 раз.

У п'ятому розділі (Результати розробки метода оцінки впливу спотворень зображень на ймовірність місцевизначення матричними радіометричними кореляційно-екстремальними системами навігації) вперше розроблений метод оцінки впливу спотворень ПЗ на ймовірність місцевизначення матричними РМ КЕСН.

В дисертаційній роботі отримане та уточнено аналітичний вираз для локальної (30) та глобальної (31) ймовірності місцевизначення для випадку, коли ЕЗ відповідає конкретному району прив'язки:

 (30)

, (31)

де , , ,

? кумулянти випадкової величини , ? начальний та центральні моменти розподілення випадкової величини , ? інтеграл Лапласа.

Результати чисельних розрахунків (рис.16 - рис.19) порівнюються з результатами імітаційного моделювання алгоритму суміщення зображень. На рис.16 - рис.19 жирною безперервною кривою позначені результати розрахунків локальної ймовірності місцевизначення по формулі (30), штриховою лінією - результати розрахунку глобальної ймовірності місцевизначення по формулі (31), кружками - результати статистичних іспитів кореляційного алгоритму суміщення зображень (розділ 4), квадратами - теж саме для алгоритму з апроксимацією РФ в околу її екстремуму. Штрихпунктирною лінією показаний вклад другої складової у фігурних скобках формули (30), яка представляє сумісну густину розподілення елементів матриці міри збігу алгоритму суміщення зображень. Розбіг між теоретичною і експериментальною залежностями локальної ймовірності проявляються при збільшенні шумів в ПЗ , тобто коли густина розподілення відрізняється від нормального. На рис.19 представлені теоретичні та експериментальні залежності ймовірності правильної прив'язки від здвигу зображень в межах дискрета по осі . На рис.18, рис.19 приведені залежності ймовірності від кута повороту та розбіжності масштабу зображень.

Таким чином, розроблений метод оцінки впливу геометричних спотворень ПЗ на ймовірність місцевизначення РМ КЕСН, який полягає в моделюванні ПЗ по елементам ЕЗ і операції розрахунку оцінки ймовірності правильної прив'язки за допомогою отриманих формул (30),(31).

Рис.16. Залежність	Рис.17. Залежність
Рис.18. Залежність	Рис.19. Залежність

Розроблений метод корекції перспективних спотворень, які з'являються при формуванні ПЗ при зміні траєкторії польоту ЛА на похилій її ділянці. Моделювання ЕЗ і ПЗ здійснюється, як було показано в розділі 4.

На рис.20 представлений фрагмент зображення, який характеризує розподілення температур радіояскравості в плоскості .

Методика корекції перспективних спотворень ПЗ:

? знаходяться координати точки перетинання центрального променя матричної ДСА з поверхнею ();

? знаходяться координати вузлів рівномірної сітки ПЗ як сітки ЕЗ

(32)

? виявляється номер найближчого до вузла вузла нерівномірної сітки ПЗ

; (33)

? будується двовимірний поліном , коефіцієнти якого знаходяться за умови, щоб значення полінома у точках околу співпадали з позначеннями яскравості поточного зображення .

Ця умова для -го вузла має вид системи лінійних рівнянь відносно коефіцієнтів , яка в матричній формі має вигляд (34), де вектор складається з елементів ПЗ, номера яких є , матриця складається з координат елементів ПЗ з належними степенями.

Здійснено моделювання процесу прив'язки ПЗ до елементів ЕЗ. У якості алгоритму суміщення зображень застосовувався кореляційний алгоритм (алгоритм першого типу), а також алгоритм, заснований на апроксимації дискретної РФ околу її екстремуму поверхнею другого порядку (алгоритм другого типа).

Рис.20. Положення вузлових точок і границь ЕЗ і ПЗ

Далі здійснюються статистичні іспити алгоритмів шляхом їх багатократного запуску при різних реалізаціях шумової компоненти ПЗ. У випадку алгоритму першого типа суміщення вважається правильним, якщо істинний зсув центрів ПЗ і ЕЗ співпадає з його оцінкою, яка формується алгоритмом. У випадку алгоритму другого типа такий висновок робиться, якщо оцінка зсуву попадає у задану околу точки істинного зсуву. Оцінка ймовірності суміщення зображень (рис.21) виявляється як відношення числа правильних суміщень до усієї кількості запусків алгоритмів.

На рис.21 - СКП шуму радіометричного каналу. Алгоритму першого типа відповідають тонкі криві, другого типа - жирні криві. Криві для алгоритмів без корекції ПЗ помічені квадратами, з корекцією - кружками. З аналізу результатів слідує, що у випадку алгоритму першого типа (кореляційного) застосування корекції перспективних спотворень ПЗ дозволяє суттєво покращити ймовірність суміщення зображень.

Вперше розроблений метод оцінки впливу на формування поточного зображення радіометричними КЕСН ММД шумової температури антенного обтічника, нерівномірно нагрітого по товщині та вздовж твірної.

Рис.21. Залежність

В роботі в результаті аналізу процесу аеродинамічного нагріву обтічника знайдено розподілення температури в області і середньої енергії осцилятора при температурі . ? область простору, який займає тіло обтічника. В результаті експериментальних досліджень для заданого матеріалу обтічника знайдені температурні залежності .

У зв'язку з тим, що обтічник знаходиться у ближній (променевій) зоні антени, можливе визначення поля променевим методом, тобто за рахунок вищих наближень геометричної оптики (ГО) - геометричної теорії дифракції. У випадку ГО можна обмежитися головним членом променевої асимптотики. Поле в приближенні ГО розпадається на сукупність променевих трубок, по кожній з яких розповсюджується електромагнітна енергія, причому сусідні променеві трубки не взаємодіють між собою. В приближенні ГО знайдено аналітичний вираз для температури антени, яка залежить від теплового випромінювання обтічника, яка виявляється долею потужності випромінювання антени, яка поглинає в обтічнику:

, , (35)

? області, які висікаються в тілі обтічника плоскостями трубок.

По заданному амплітудно-фазовому розподілу, обмежившись першим членом асимптотики знайдено компоненти електричного поля хвилі, яка падає на внутрішню стінку обтічника

(36)

На основі аналізу проходження випромінювання через багатошарову стінку обтічника (рис.22) знайдено вираз для інтегральної суми, яка залежить від частоти випромінювання

,

. (37)

На рис.23 приведені сімейства залежностей шумової температури системи антена-обтічник для моделі розподілення температури по товщині стінки обтічника , з урахуванням формул (35)?(37), і того, що . Криві мають чітко виражені максимуми і мінімуми, обумовлені інтерференцією коливань різних частот у стінці. В околах максимумів шумової температури лежать мінімуми модуля коефіцієнту відбиття і максимуми модуля коефіцієнту прозорості стінки, тому середню робочу частоту радіоелектронного пристрою при заданій товщині слід вибирати поблизу одного з максимумів чи при заданій частоті вибирати потрібним образом товщину стінки обтічника.

Показано (рис.24), що нерівномірність шумової температури по кадру зображення (різність температур для центрального (5-5) (верхня крива) і бокового променя (1-1) (нижня крива), тобто вздовж твірної, на одній частоті для обтічника з кварцового скла дорівнює , для обтічника з окиси берилію . Результати розрахунків показують, що у випадку перевищення величини контрасту над рівнем нерівномірності шумової температури по зображенню () ймовірність місцевизначення зостається достатньо високою .

Таким чином, урахування відбиття в середині стінки обтічника дозволяє суттєво (майже в 2 рази, в залежності від середньої температури стінки і електрофізичних параметрів матеріалу) підвищити точність розрахунку шумової температури системи антена-обтічник.

Вплив градієнту температури вздовж твірної обтічника може бути суттєво зменшений за рахунок компенсації спотворень зображення по заздалегідь розрахунковим значенням шумової температури обтічника для кожного з парціальних променів антени РМ приймача.

У шостому розділі (Результати експериментальних досліджень по ідентифікації наземних об'єктів радіометричними датчиками і оцінка ефективності застосування матричних радіометричних кореляційно-екстремальних систем міліметрового діапазону для навігації високошвидкісних літальних апаратів) наведені результати експериментального дослідження, які проведені на базі розробленого РМ вимірювального комплексу ММД. Здійснені експериментальні оцінки можливості виявлення та ідентифікації площинних і малорозмірних наземних об'єктів по РМ зображенню об'єктів в ММД, в умовах наявності факторів, що заважають процесу формування зображень:

- середовища розповсюдження радіосигналу, часу знімання (удень, вночі), часу року, наявності чи відсутності опадів (дощ, сніг, туман), наявності пилу, димів, типу фона;

Рис.23. Залежність	Рис.24. Залежність

- зовнішніх завад, як активних (зовнішніх радіовипромінювань), так і пасивних (маскувальних покриттів), які знижують контраст об'єкт-фон;

- шумів нагрітого до високих температур антенного обтічника;

- внутрішніх шумів РМ приймача, а також різного роду спотворень РМ зображень.

Оцінка ефективності застосування матричних РМ КЕСН призведена на основі аналізу виразу для ймовірності місцевизначення , яка залежить від ймовірності виявлення об'єкту навігації матричною радіометричною КЕСН ММД і умовної ймовірності ідентифікації об'єкту при умові, що об'єкт виявлений:

(38)

де - радіус (розміри) об'єкту-орієнтиру і радіус зони обзору КЕСН, - СКО КЕСН. Для площинних об'єктів, координати яких відомі, .

Результати розрахунків (рис.25) дозволяють зробити висновки, що зниження величини СКП завдяки застосуванню методів підвищення точності місцевизначення, які розроблені в дисертації, дозволяє суттєво підвищити ймовірність місцевизначення при візуванні об'єктів однакових розмірів, чи дозволяє ідентифікувати, з потрібним рівнем ймовірності місцевизначення об'єктів, які менші за розміром.

Шостий розділ закінчується висновками, в яких наведені результати експериментальних досліджень, що підтверджують достовірність теоретично одержаних результатів, результати оцінки ефективності застосування матричних РМ кореляційно-екстремальних систем ММД для високоточної навігації високошвидкісних ЛА, а також результати розробки практичних рекомендацій по формуванню неспотворених поточних зображень матричними радіометричними КЕСН ММД високошвидкісних ЛА.

У додатках наведені моделі навігації високошвидкісних ЛА по малорозмірним та площинним наземним об'єктам, модель високоточної системи управління польотом ЛА, практичні рекомендації по принципах побудови матричних пасивно-активних радіометричних КЕСН високошвидкісних ЛА, методика розрахунку характеристик двохдзеркальної антени з матричним випромінювачем, принципи побудови і компоновки комплексних інформаційних датчиків у високоточній системі управління високошвидкісних ЛА, а також акти реалізації дисертаційних досліджень.

ВИСНОВКИ

У дисертації наведене теоретичне узагальнення і нове вирішення наукової проблеми, що виявляється в розвитку теорії матричних радіометричних кореляційно-екстремальних систем в інтересах навігації високошвидкісних літальних апаратів.

При вирішенні наукової проблеми отримані наступні найбільш важливі наукові результати:

Розроблено новий метод оцінки впливу спотворень на ймовірність місцевизначення матричними радіометричними КЕСН. При цьому вперше отримані аналітичні співвідношення для локальної і глобальної ймовірності місцевизначення матричної КЕСН. Метод дозволяє одночасно ураховувати зміни радіояскравості поточного зображення, відносне зсування поточного та еталонного зображення в межах дискрета, масштабні спотворення, спотворення з-за взаємного повороту зображень. Вперше розроблена методика корекції перспективних спотворень ПЗ, яка дозволяє встановити координати і позначення яскравості ПЗ у вузлах рівномірної прямокутної сітки по їх значенням в вузлах нерівномірної непрямокутної початкової сітки. В рамках запропонованого методу визначені межі дії методів оцінки впливу геометричних спотворень зображень, в яких ймовірність місцевизначення містить величину більш ніж 0,9.

...