Анотація до роботи:

Павліков В.В. Вагова обробка сигналів і зображень у радіотехнічних системах на основі атомарних функцій. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.12.17 – радіотехнічні та телевізійні системи. – Національний аерокосмічний університет ім. М.Є. Жуковського „Харківський авіаційний інститут”, Харків, 2008.

Визначені напрямки застосування вагових функцій (вікон) в алгоритмах радіотехнічних систем і досліджено їх вплив на якісні показники цих систем. Розроблені нові вікна на основі атомарних функцій. У дисертаційній роботі підвищені якісні показники спектрального аналізу сигналів і оцінювання випадкових процесів, цифрової обробки сигналів і зображень із застосуванням методів лінійної й нелінійної фільтрації, алгоритмів обробки просторово-часових сигналів і зображень сучасних радіолокаційних станцій із синтезуванням апертури при вирішенні комплексних задач поверхневого й підповерхневого картографування та систем міжперіодної обробки сигналів на фоні пасивних завад шляхом впровадження в зазначені алгоритми розроблених у дисертаційній роботі вагових функцій з використанням атомарних функцій.

Основним науковим результатом дисертаційної роботи є підвищення якості просторово-часової обробки сигналів і випадкових процесів у РТС, зокрема в системах картографування поверхонь із синтезом апертури, трикоординатних РЛС підповерхневого зондування і селекції повітряних цілей, захисту від пасивних завад різноманітного походження шляхом впровадження у відповідні алгоритми нових ВФ, сконструйованих на основі АФ.

У ході дисертаційної роботи були отримані такі наукові та практичні результати й зроблені висновки:

1. На основі проведеного аналізу ВФ і напрямків їхнього застосування виявлено, що сьогодні, незважаючи на досить широке їхнє використання в різних галузях науки й техніки, практично відсутня узагальнена теорія вагової обробки. Створення такої теорії – задача складна й потребує глибокого аналізу, як самих ВФ, так і алгоритмів в яких їх застосовують. У дисертаційній роботі проведено систематизацію вікон і визначено їхнє місце в алгоритмах формування і цифрової обробки сигналів і зображень РТС.

2. Запропоновано формувати нові ВФ на основі АФ шляхом попереднього введення порога й дробових ступенів в АФ з наступним застосуванням математичних операцій прямого добутку або згортки із класичними ВФ. Сформовано нові ВФ.

3. Показано, що вагова обробка обвідної зондуючого і траєкторного сигналів та АР поля в апертурі реальної антени у класичних РСА з використанням нових ВФ дозволяє збільшити контраст РЛЗ і знизити рівень ефекту Гіббса, який виявляється на контрастних ділянках зображення.

4. Набув подальшого удосконалення модифікований метод синтезування апертури антени шляхом введення ВФ в алгоритми просторово-часової обробки сигналів. У результаті введення вагової обробки вдалося знизити високий РБП модифікованої ФН РСА.

За результатами моделювання обґрунтовано доцільність вагової обробки ЗС за допомогою ВФ , а АР – ВФ .

5. У роботі обґрунтована можливість формування зображень із високою роздільною здатністю за дальністю, азимутом і кутом місця поверхневого й підповерхневих середовищ, у тому числі й середовищ із великою проникною здатністю. На основі аналізу даних, отриманих при проведенні моделювання, обґрунтовано доцільність застосування нових ВФ в алгоритмах просторово-часової обробки сигналів трикоординатних РСА. При цьому використання ВФ як обвідної ЗС забезпечує зниження РБП ФН РСА до –47дБ (з –13дБ при використанні рівномірної вагової функції), а для корекції ДН в азимутальному напрямку та у площині, поперечній до напрямку руху носія РЛС, ВФ і знижують РБП відповідно до –48 і –100 дБ.

У роботі показано, що запропоновані ВФ дозволяють підвищити якість селекції підповерхневих середовищ і можуть бути використані при вирішенні задач виділення повітряних цілей на фоні пасивних завад, зокрема відбиттів від підстильної поверхні. При цьому для цілей, які знаходяться на висотах в десятки метрів, значення КК може сягати ста і більше децибелів.

6. Застосування розроблених вагових функцій забезпечило вирішення задачі ГА сигналів з більш високими показниками якості. У результаті проведеного моделювання виявлені нові ВФ, які підвищують ймовірність виявлення слабких сигналів на фоні сильних гармонічних складових, близьких за частотою. До числа таких функцій віднесені розроблені вікна на основі АФ і функцій Гаусса і Хеммінга.

7. Обґрунтована доцільність застосування АФ сім’ї , а саме і , у задачах непараметричного оцінювання випадкових процесів. Їх використання дозволяє зменшити дисперсію згладженої оцінки в 1,3 раза у відношенні до вікна Ханна, яке було запропоноване Уелчем.

8. Запропоновано удосконалення лінійних фільтрів шляхом використання АФ сім’ї на п’єдесталі. Їх застосування дозволяє підвищити як кількісні показники, так і візуальне сприйняття відфільтрованих зображень.

Удосконалено нелінійний альфа-урізаний фільтр за допомогою введення в його алгоритм розробленої вагової функції . Найменше підвищення якості зображення при порівнянні з використанням інших функцій за сумарним критерієм становить 4,5%.

9. Підвищені якісні показники системи захисту від пасивних завад, а саме зниженні необхідні відношення інтенсивностей сигналів до потужностей завад при заданій ймовірності правильного виявлення та збільшенні ймовірності визначення швидкісних характеристик об’єктів у широкому діапазоні швидкостей та інтенсивностей сигналу.

Публікації автора:

1. Блєднов В.І., Павліков В.В. Аналіз характеристик синтезованих осьових антенних решіток при повздовжньому синтезі // Радіоелектронні і комп'ютерні системи.– 2005. – №1(9) – С. 11-14.

2. Волосюк В.К., Бледнов В.И., Бабенко А.И., Павликов В.В. Применение атомарных функций в задачах весовой обработки радиолокационных сигналов // Зб. наук. праць Харківського університету Повітряних Сил. – Випуск 1(7). – 2006. – С. 46-52.

3. Волосюк В.К., Бледнов В.И., Бабенко А.И., Павликов В.В. Оценка величины смещения и дисперсии частоты радиолокационного сигнала с шумом, взвешенного новыми окнами Кравченко // Радіоелектронні і комп'ютерні системи. – 2006. – №2(14). – С.15-23.

4. Волосюк В.К., Павликов В.В., Севостьянов Ю.В. Использование новых окон Кравченко при гармоническом анализе методом дискретного преобразования Фурье // Радіоелектронні і комп'ютерні системи. – 2007. – №1(20). – С.5-11.

5. Павликов В.В. Весовые окна на основе атомарных функций в задачах формирования радиолокационных изображений поверхностных и подповерхностных изображений зондируемых сред // Системи обробки інформації. – 2007. – №2 (60). – С. 63-66.

6. Pavlikov V.V. Application of Kravchenko windows in problems of formation of the radar subsurface layers images by the onboard radar of subsurface sensing // The sixth international Kharkov symposium on physics and engineering of microwaves, millimeter and submillimeter waves and workshop on terahertz technologies. Kharkov, Ukraine, June 25-30, 2007. – Р. 938-940.

7. Волосюк В.К., Павликов В.В. Окна Кравченко в задачах весовой обработки зашумленных радиолокационных сигналов // Труды российского научно-технического общества радиотехники, электроники и связи им. А.С. Попова. Сер.: Научная сессия, посвященная Дню радио. Вып.: LXI. Москва – 2006. – С. 37-39.

8. Волосюк В.К., Павликов В.В., Кравченко В.Ф., Кутуза Б.Г. Оптимальные алгоритмы обработки радиолокационных изображений поверхностных и подповерхностных слоев с использованием весовой обработки сигналов многолучевых радиолокационных станций с синтезированием апертуры // Труды российского научно-технического общества радиотехники, электроники и связи им. А.С. Попова. Сер.: Цифровая обработка сигналов и ее применение. Вып.к: IX. Москва – 2007. – С. 358-361.

9. Volosyk V.K., Pavlikov V.V., Sevostyanov J.V. Spectrum analysis of radar signals with usage of Kravchenko windows. The sixth international Kharkov symposium on physics and engineering of microwaves, millimeter and submillimeter waves and workshop on terahertz technologies. Kharkov, Ukraine, June 25-30, 2007. – Р. 941-943.

10. Волосюк В.К., Павликов В.В. Моделирование радиолокационных изображений поверхности, их обработка с помощью линейных и нелинейных фильтров на основе атомарных функций // Труды российского научно-технического общества радиотехники, электроники и связи им. А.С. Попова. Сер: Научная сессия, посвященная Дню радио. Вып.: LXII. Москва – 2007. – С. 291-293.

11. Blednov V.I., Pavlikov V.V., Jakuschenko I. Filtration of the radar images by filters with weighting coefficients of classical and new Kravchenko windows // The sixth international Kharkov symposium on physics and engineering of microwaves, millimeter and submillimeter waves and workshop on terahertz technologies. Kharkov, Ukraine, June 25-30, 2007. – Р. 986-988.

12. Kravchenko V.F., Volosyuk V.K. and Pavlikov V.V. The family of atomic functions and digital signal processing in synthetic aperture radar // The sixth international conference on antenna theory and techniques. Sevastopol, Ukraine, September 17-21, 2007. – Р. 20-25.

13. Блєднов В.І., Павліков В.В. Особливості осьових антенних решіток літальних апаратів // Перша науково-технічна конференція Харківського університету Повітряних Сил. Харків, 16-17 лютого 2005 р. – Харків, 2005 – С.392.

14. Волосюк В.К., Бледнов В.И., Бабенко А.И., Мисик Ф.Ф., Павликов В.В. Применение атомарных функций в задачах весовой обработки радиолокационных сигналов // Друга науково-технічна конференція Харківського університету Повітряних Сил імені Івана Кожедуба. Харків, 15-16 лютого 2006 р. – Харків, 2006. – С. 148.

15. Павликов В.В., Богородицкий Е.А. Новые окна в задачах гармонического анализа на основе комбинации классических окон и атомарных функций // Міжнародна науково-технічна конференція “Інтегровані комп’ютерні технології в машинобудуванні”. Харків, 16-17 листопада 2006 р. – Харків, 2006. – С. 312.

16. Севостьянов Ю.В., Павликов В.В., Чечоткин Д.В. Обнаружение воздушных целей авиационными бортовыми радиолокационными системами на основе продольного синтеза апертуры // Третя наукова конференція Харківського університету Повітряних Сил імені Івана Кожедуба. Харків, 28-29 березня 2007 р. – Харків, 2007. – С. 112-113.

17. Волосюк В.К., Павликов В.В., Круть А.Н. Обработка радиолокационных изображений с помощью частотных фильтров на основе атомарных функций // Міжнародна науково-технічна конференція “Інтегровані комп’ютерні технології в машинобудуванні”. Харків, 14-15 листопада 2007 р. – Харків, 2007. – С. 207.