Исследование и разработка методов преобразования информации при формировании изображения нарушителя в электромагнитных волнах в технических системах охраны

• Автор: Чернышев, Максим Николаевич
• Шифр специальности: 05.13.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Пенза
• Количество страниц: 190 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
1 ФОРМИРОВАНИЕ РАДИОИЗОБРАЖЕНИЯ НАРУШИТЕЛЯ В РАДИОЛОКАЦИОННЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ ОХРАНЫ.

1.1 Современные радиолокационные технические системы охраны

1.2 Оценка информационных возможностей РЛТСО

1.3 Формирование изображений объектов в ЭМволнах СВЧдиапазона.

1.4 Лучевая модель формирования интерференционной картины ЭМволн в двухпозиционных РЛТСО.
1.5 Лучевая модель формирования интерференционной картины ЭМволн в однопозиционных РЛТСО.

1.6 Основные условия формирования радиоизображения нарушителя в РЛТСО

1.7 Выводы по разделу 1.

2 ДИФРАКЦИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН НА НАРУШИТЕЛЕ В ДВУХПОЗИЦИОННОЙ РЛТС.

2.1 Дифракция ЭМволн на человекенарушителе

2.2. Анализ пространственного результата дифракции ЭМволны по направлению, ортогональному оси охраняемой зоны
2.3. Анализ результата дифракции ЭМволны при точечном приеме и движении нарушителя
2.4 Дифракция ЭМволн для человеканарушителя с различной пространственной ориентацией
2.4.1. Дифракция на горизонтальной части Н в положении согнувшись.
2.4.2. Влияние высоты на дифракцию ЭМволн на горизонтальной части человеканарушителя
2.4.3. Дифракция ЭМволн для Гобразной модели Н в положении согнувшись.
2.4.4. Дифракция ЭМволн на И в положении ползком
2.5. Определение параметров движения нарушителя по результатам анализа модуля комплексной амплитуды ЭМволны.
2.6. Характеристики бинарного обнаружения нарушителя в двухпозиционной РЛТСО.
2.7 Выводы по разделу 2.
3 ВОССТАНОВЛЕНИЕ ВИДА ОДНОМЕРНОЙ ФУНКЦИИ.ПРОПУСКАНИЯНАРУШИТЕЛЯ
3.1. Определение вида преобразования для восстановления одномерной функции пропускания нарушителя.
3.2 Восстановление функции пропускания различных видов объекта
3.2.1 Восстановление функции пропускания одномерного объекта.
3.2.2 Восстановление функции пропускания непрозрачного трехмерного объекта
3.2.3 Сравнение используемого преобразования и преобразования Френеля для восстановления функции пропускания непрозрачного трехмерного объекта.
3.3 Структура аппаратуры для реализации восстановления одномерной функции пропускания нарушителя.
3.3.1 Структура приемника для формирования комплексной амплитуды сигнала на выходе ПРМ РЛТСО.
3.3.2 Влияние разности фаз опорного генератора и генератора квадратурного детектора на восстановление функции пропускания.
3.4. Минимальная длительность реализации комплексной амплитуды и интервал временной дискретизации.
3.5. Выводы по разделу
4 ВОССТАНОВЛЕНИЕ ВИДА ДВУМЕРНОЙ ФУНКЦИИ ПРОПУСКАНИЯ НАРУШИТЕЛЯ
4.1 Комплексная амплитуда ЭМволны на входе приемника в зависимости от высоты размещения приемной антенны.
4.2 Преобразование для восстановления вида двумерной функции пропускания объекта.
4.2.1 Двумерные преобразования.
4.2.2 Результаты восстановления вида функции пропускания при движении нарушителя в рост
4.2.3 Результаты восстановления вида функции пропускания при движении нарушителя согнувшись
4.3 Обоснование выбора размера вертикальной линейки и расстояния между приемными антеннами.
4.4.Способы уменьшения количества приемных антенн вертикальной линейки.
4.5 Сравнение методов восстановления функции пропускания объектов по осям Од и 0у.
4.6 Формирование изображения по изменяющемуся во времени выходному сигналу приемника РЛТСО.
4.7 Выводы по разделу 4.
5 РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ АЛГОРИТМОВ
5.1 Программное обеспечение, моделирующее работу РЛТСО
5.1.1 Структура программного обеспечения.
5.1.2 В вод параметров моделирования.
5.1.3 Получение результатов моделирования
5.2 Разработка алгоритма работы устройства обработки сигнала
по смещнным реализациям комплексной амплитуды
5.2.1. Хранение сигнала
5.2.2. Восстановление функции пропускания объектанарушителя
5.3 Восстановление функции пропускания при наличии
шума в выходном сигнале ПРМ.
5.4 Оценка разрешающей способности разработанного метода определения размера нарушителя
5.5. Выводы по разделу 5
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Выбор рабочей частоты двухпозиционных РЛТСО определяется следующими факторами. Уменьшение рабочей частоты ограничивает возможности антенн по направленности излучения и приема, при этом, чем лучше направленность, тем больше дальность и меньше ширина зоны обнаружения и, как следствие, меньше влияние окружающих негативных факторов. Уменьшение габаритов антенн ухудшает их направленность, а увеличение рабочей частоты положительно отражается на этом свойстве. Однако повышение частоты увеличивает влияние метеофакторов, мелких предметов и животных, попадающих в , что увеличивает вероятность ложных тревог. Это также приводит к увеличению зоны нечувствительности вблизи антенн и облегчает возможность бесконтрольного преодоления рубежа охраны. Поэтому большинство разработчиков и производителей находят золотую середину около ГГц и определяют параметры антенных устройств исходя из компромисса между направленностью излучения косвенно шириной и информативностью сигнала 7. Анализ принципа действия двухпозиционных РЛТСО, их свойств и характеристик позволяет сделать вывод, что они являются одними из перспективных средств охраны периметров. Особенностью работы современных РЛТСО является использование порогового обнаружения, когда решение о наличии Н в принимается на основе превышения значения принимаемого сигнала некоторого порогового уровня. Подобный метод обнаружения чрезвычайно прост и поэтому получил широкое распространение. По пороговое обнаружение обладает рядом недостатков, основные из которых заключаются в появлении пропусков и ложной тревоги вследствие наличия шумов и помех 8. Ложное срабатывание РЛТСО возможно также под воздействием животных, птиц, качающихся деревьев. Важное значение при эксплуатации любой ТСО имеют ложные тревоги. Шум естественного происхождения устраняют применением более совершенной элементной базы, а различного рода помехи устраняют с помощью дополнительных методов обработки принимаемых сигналов с использованием статистических методов. Наибольшую сложность представляет уменьшение ложной тревоги при пересечении зоны охраны птицами и животными. В этом случае для уменьшения ложных тревог в РЛТСО требуется распознать, классифицировать Н, что возможно сделать применив дополнительную обработку, выявляя пространственную границу Н, то есть формируя в РЛТСО радиоизображенне. Только сформировав радиоизображение можно затем классифицировать его и вынести дополнительное решение о принадлежности обнаруженного объекта либо к человеку, либо к другим типам объектов. Таким образом, задача формирования изображения Н является актуальной, так как с помощью классификации объектов можно существенно уменьшить ошибки обнаружения Н в РЛТСО. Наиболее общими характеристиками информационных технических систем являются информационные характеристики, которые позволяют сравнить системы, обладающие разными техническими параметрами, порой даже несравнимыми. ТВТСО некогерентное естественное или искусственное освещение, а в I когерентное радиоизлучение, позволяющее работать с фазой принимаемой ЭМволны. В этой связи наиболее универсальным критерием для сравнения разнохарактерных систем являются информационные возможности, основанные на количестве информации, получаемой в сравниваемых системах. Количество информации, получаемой в ТСО, можно оценить как число степеней свободы, содержащихся в . Приведем примеры оценок количества информации для ТСО, основанных на различных методах обнаружения Н. Количество информации, содержащееся в сигнале до его приема и обработки, равно его энтропии Нф. А для случая М независимых случайных равновероятных величин количество информации равно 2 М , что является основой для определения информационной емкости ТСО различной физической природы. ТСО различной физической природы отнесем к системам обработки пространственновременных сигналов ЛВС x,,,, которые определим как некоторую физическую величину, поступающую на вход системы обработки в виде функции четырех переменных. ПВС в общем случае может содержать в себе огромное количество информации.