Теория и применение инвариантных ортокорреляционных алгоритмов автозахвата направления по изображению в оптико-электронных следящих системах

• Автор: Гапон, Андрей Викторович
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 99 с. : ил.

Содержание.
Список сокращений
Введение
1. Обзор теории оптико-электронных следящих систем
1.1. Структура типовой ОЭСС
1.2. Обобщенный сдвиг
1.3. Автозахват в векторной системе регулирования
1.4. Синтез корреляционного дискриминатора сдвигов по алгоритму оптимального многомерного оценивания
1.5. Факторизация матрицы
1.6. Нормирование оценок, учет перекрестных связей и краевых эффектов в алгоритмах многомерных КД
2. Развитие математического аппарата описания беспоисковых корреляционных систем
2.1. Пути решения корреляционных задач в системах технического зрения
2.2. Синфазные и ортогональные корреляционные характеристики (КХ)
2.3. Нормированные КХ
2.4. Ортогонализация финитного сигнала как вектора. Алгоритм НКД
2.5. Формы дискриминационной характеристики измерителя сдвига
2.6. Использование взвешенных КХ для оценок сдвига изображений
2.7. Выводы по второй главе
3. Исследование шумовых свойств дискриминатора
3.1. Действие шума на НКД
3.2. Выводы по третьей главе
4. Методы расширения зон захвата ОЭСС
4.1. Известные алгоритмы КД для режима автозахвата
4.1.1. О применениях метода пробных сдвигов в КД
4.1.2. Автозахват по 9-ти субэталонам (алгоритм Фирсова)
4.2. Алгоритм НКД-СФ и его демонстрация на модельных примерах
4.2.1. Принципы скользящей фильтрации
4.2.2. Разложение сигнала по БФ, смещаемым по фазе
4.2.3. Приемы оптимизации вычислений по времени
4.2.4. Четырехквадрантное взвешивание и его преимущества

4.2.5. Повышение точности оценок сдвига с помощью быстрых электронных контуров межкадровой обработки
5. Экспериментальное исследование алгоритмов автозахвата в ОЭСС
5.1. Особенности модельных экспериментов
5.2. Электронный контур
5.3. Алгебра 4-компонентных сдвигов
5.4. Структура модели ОЭСС
5.5. Структура центрального блока ОЭСС - ТгаскБубІет
5.6. Показатели качества измерительных звеньев ОЭСС
5.7. Асимптотические дискриминационные характеристики
5.8. Диаграммы нулей и двумерные области захвата
5.9. Шумовые оценки
5.10. Анализ вычислительных затрат
5.11. Сравнение рассмотренных алгоритмов по показателям качества
Внедрение результатов работы
Заключение
Список литературы
Список сокращений.
АЗ - автозахват
АКФ - автокорреляционная функция
АС - автосопровождение
БЗ - быстрый захват
БФ - базисная функция
ВИХ - взаимная импульсная характеристика
ВКФ - взаимнокорреляционная функция
ВСПЭ - взаимная спектральная плотность энергии
ВСЭ - взвешенная спектральная плотность энергии
ВЧХ - взаимная частотная характеристика
ДС - дискриминатор сдвигов
ДХ - дискриминационная характеристика
ЗУ - запоминающее устройство

КА - космический аппарат
КД - корреляционный дискриминатор
ККФ - кросс-корреляционная функция
КФ - корреляционная функция
КХ - корреляционная характеристика
КЭ - краевой эффект
МНК - метод наименьших квадратов
МРЗ - монотонная рабочая зона
НКД - нестационарный корреляционный дискриминатор НКД-СФ - нестационарный корреляционный дискриминатор со скользящей фильтрацией
ОАКФ — обобщенная автокорреляционная функция ОВКФ - обобщенная взаимнокорреляционная функция ОКД - ортокорреляционный дискриминатор ОМНК - обобщенный метод наименьших квадратов ОС - обратная связь
ОЭСС - оптико-электронная следящая система ПИ - приемник изображений ПРЗ - предельная рабочая зона ПС - перекрестная связь РО - рабочее окно
СКД - стационарный корреляционный дискриминатор
СКО - среднеквадратичное отклонение
СКХ - спектрально-корреляционная характеристика
СПЭ - спектральная плотность энергии
СФ - скользящая фильтрация
ТВ - телевизионный
ТИ - текущее изображение
ТП - точка прицеливания
ФОС - функция оценки сдвига

поэтому разложение любой ОКФ в ряд содержит лишь нечетные степени сдвига
/?(.у) = <2S + as3 + as5 + ... (2.22)
в отличие от АКФ, в разложении которой все степени - четные. Эта разница при прочих равных условиях выражает основную выгоду от использования ортокорреляции вместо обычной корреляции сигналов.
На языке схемотехники ортокоррелятор без частотного взвешивания подобен идеально широкополосному фазовому детектору с интегрирующим выходом. В алгоритмическом смысле ортокоррелятор служит скалярным пе-ремножителем, в котором все компоненты Фурье-спектров сигналов-сомножителей на совпадающих частотах взаимно ортогональны при s = О, чем обеспечивается нулевой выход.
В случае s Ф 0 и M(f) Ф const вклады от любой пары составляющих учитываются с весом M(f), а их сумма образует зависимость R(s).
Из четырех приведенных в таблице 2 беспоисковых процедур по схеме рис. 2.1 физически реализуема лишь последняя. Однако многообразие иных допустимых алгоритмов нахождения значений ОКФ неисчислимо, как и количество возможных пар «взвешивающих» взаимно ортогональных фильтров в каналах ортокоррелятора.
Допустимы не только аналоговые процедуры, но и цифровые преобразования, выполняемые с точностью до шумов квантования и дискретизации. Наиболее практичны алгоритмы, сводящиеся к сверткам оцифрованных сигналов и программируемых функций-откликов, выбор которых и обеспечивает взаимно ортогональную фильтрацию коррелируемых процессов. При дискретизованных одномерных сигналах такие операции практически выполняют с помощью алгоритмов рекурсивного, либо нерекурсивного преобразования сигнальных последовательностей.