Метод формування радіолокаційних портретів цілей на основі алгоритмів адаптивної фільтрації

Размещено на http://www.allbest.ru/

ХМЕЛЬНИЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Бабій Юлія Олександрівна

УДК 621.396.96

МЕТОД ФОРМУВАННЯ РАДІОЛОКАЦІЙНИХ ПОРТРЕТІВ ЦІЛЕЙ НА ОСНОВІ АЛГОРИТМІВ АДАПТИВНОЇ ФІЛЬТРАЦІЇ

05.12.17 - Радіотехнічні та телевізійні системи

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Хмельницький - 2011

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у Хмельницькому Національному університеті, Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України.

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Шинкарук Олег Миколайович, Хмельницький національний університет, завідувач кафедри радіотехніки та зв'язку.

Офіційні опоненти: Лауреат державної премії, доктор технічних наук, старший науковий співробітник Зубков Анатолій Миколайович, Науковий центр Сухопутних військ Академії Сухопутних військ імені гетьмана Петра Сагайдачного, провідний науковий співробітник.

Заслужений винахідник України, кандидат технічних наук, професор Коняхін Григорій Фатеєвич, Українська інженерно-педагогічна академія, професор кафедри радіоелектроніки та комп'ютерних систем.

Захист відбудеться «_4_» вересня 2011 року о 12-00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 70.052.04 у Хмельницькому національному університеті за адресою: 29016, м. Хмельницький, вул. Інститутська, 11, тел. (03822) 2-20-43.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Хмельницького національного університету за адресою: 29016, м. Хмельницький, вул. Кам'янецька, 110/1.

Автореферат розісланий «29»серпня 2011 року.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради канд. техн. наук, доцент Мартинюк В.В.



ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Розвиток радіолокації в останні десятиліття супроводжується різким підвищенням вимог до основних характеристик радіолокаційних станцій (РЛС). Одночасно зростають вимоги до повноти і достовірності радіолокаційної інформації, що є основою забезпечення радіолокаційного розпізнавання цілей. Незважаючи на значний прогрес в характеристиках елементної бази, підвищенні вимоги щодо повноти і достовірності радіолокаційної інформації, у багатьох випадках, не вдається задовольнити у рамках традиційної побудови РЛС. Це є свідченням того, що одним із шляхів забезпечення радіолокаційного розпізнавання цілей можна вважати розробку ефективних алгоритмів цифрової обробки вторинної інформації.

Розробці методів та засобів радіолокаційного розпізнавання цілей присвячено багато наукових робіт. Серед них слід відмітити роботи Я.Д. Ширмана, Ю.Л. Барабаша, Е.Л. Казакова, А.Е. Охрименка, С. А. Горшкова, С.П. Лещенка, О.І. Сухаревского, В.М. Орленка та інших. Проте, проведений аналіз їх робіт показав, що майже всі методи формування радіолокаційних портретів цілей, які є вихідною інформацією для розпізнавання, базуються на використанні складних сигналів з частотною, фазовою модуляцією, які мають оптимізовані кореляційні властивості, необхідні для високої роздільної здатності по дальності при формуванні дальнісних портретів. Також існують методи, що базуються на використанні багаточастотних сигналів і реалізуються шляхом поступового зондування поверхні цілі сигналами з поступово зростаючою або спадаючою частотою, при цьому визначаються спектральні характеристики функції розсіяння поверхні цілі, що при здійсненні зворотного перетворення Фур'є дають змогу отримувати також дальнісні портрети. Враховуючи складність зондуючих сигналів, реалізація цих підходів в РЛС вимагає значного ускладнення прийомо-передавальної частини РЛС, що не завжди є оптимальним по критерію ефективність/вартість.

Таким чином, постає питання пошуку ефективних методів радіолокаційного розпізнавання на основі використання простих імпульсних сигналів. Формування радіолокаційних портретів цілей, в цьому випадку, може бути здійснено шляхом безпосереднього формування передавальних характеристик цілей в часовій та частотній площинах з використанням алгоритмів адаптивної фільтрації. З цією метою в дисертаційній роботі розроблено метод формування радіолокаційних портретів цілей на основі алгоритмів адаптивної обробки сигналів, реалізація якого дає змогу здійснити радіолокаційне розпізнавання цілей і реалізувати когерентну обробку сигналів при застосуванні некогерентних джерел зондуючих сигналів, що є актуальним науковим завданням.

Застосування такого методу в існуючих та перспективних РЛС дасть змогу підвищити їх функціональну інформативність в частині радіолокаційного розпізнавання цілей і реалізувати когерентну обробку радіолокаційних ехо-сигналів при використанні некогерентних зондуючих сигналів.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами.

Дисертаційна робота виконана відповідно з поточними та перспективними планами наукової роботи Хмельницького національного університету за тематикою подальшого розвитку засобів радіоелектроніки, інформаційних технологій та телекомунікаційних систем в інтересах забезпечення Національної безпеки України. Дослідження тісно пов'язано з розробкою науково-дослідних робіт, в яких автор приймала участь, а саме:

«Методи і способи вимірювань параметрів суперконденсаторів та енергозберігаючих джерел», номер державної реєстрації ДР 0109U000515. В даній роботі автором розроблено математичну модель вимірювача параметрів енергозберігаючих джерел на основі аналізу та адаптивної обробки флуктуаційних динамічних процесів;

«Удосконалення методів і систем прийому та обробки інформації дистанційного зондування Землі та супутникової метеоінформації», номер державної реєстрації ДР 0111U002299. В даній роботі автором обґрунтовано можливість використання сигнальних ознак для спектрального оцінювання геометричної форми окремих об'єктів на фоні земної поверхні.

В цілому дисертаційне дослідження проведено в рамках реалізації програмно-технічного комплексу «Система висвітлення надводної обстановки», відповідно до Указу Президента України від 20.05.08 № 463/2008 про введення в дію Рішення Ради національної безпеки і оборони України від 16.05.08 «Про заходи щодо забезпечення розвитку України як морської держави», Указу Президента України від 30.01.01 «Про заходи щодо забезпечення розвитку озброєння та військової техніки».

Мета і завдання дослідження. Метою дисертаційної роботи є підвищення когерентності обробки ехо-сигналів в імпульсних РЛС з некогерентними джерелами зондуючих сигналів на основі формування радіолокаційних портретів цілей з використанням алгоритмів адаптивної фільтрації.

Для досягнення поставленої мети в роботі вирішено наступні взаємопов'язані часткові завдання:

Проведено порівняльний аналіз методів формування радіолокаційних портретів цілей та визначені невідповідності існуючих методів сучасним вимогам в частині використання в некогерентних імпульсних РЛС.

Проведено аналіз методів та алгоритмів адаптивної обробки сигналів та обґрунтування їх застосування для формування радіолокаційних портретів цілей в некогерентних імпульсних РЛС.

Методом математичного моделювання виконаний аналіз потенційної точності відтворення радіолокаційних характеристик цілей з різними геометричними формами поверхні на основі алгоритмів адаптивної фільтрації.

Розроблено та обґрунтовано структуру імпульсної некогерентної РЛС з адаптивною системою формування радіолокаційних портретів цілей та когерентною міжперіодною обробкою ехо-сигналів.

Об'єкт дослідження - процес радіолокаційного розпізнавання.

Предмет дослідження - методи та алгоритми формування радіолокаційних портретів цілей в некогерентних імпульсних РЛС.

Методи дослідження. В роботі використані наступні методи наукових досліджень: методи математичного аналізу, теорії оптимального прийому, статистичної теорії сигналів, теорії ймовірності і математичної статистики. Математичні моделі розроблені на основі теорії спектрального аналізу та теорії цифрової обробки сигналів. Методи експериментальних досліджень: натурний експеримент, імітаційне моделювання. Реалізація методів моделювання проведена із використанням систем автоматизованого проектування (програмних продуктів "MathCAD" та "MatLab").

Наукова новизна одержаних результатів. У результаті проведеного дисертаційного дослідження здобувачем особисто отримано наступні нові наукові результати:

Дістала подальшого розвитку математична модель комплексного радіолокаційного зображення цілі з кінцевою кількістю яскравих точок. Відмінність цієї моделі від існуючих, що визначає її новизну, полягає в тому, що вона дає змогу урахувати амплітудно-фазові трансформації комплексної обвідної зондуючого сигналу при відбитті від цілі зі складною геометричною формою в азимутально-дальнісній площині.

Вперше розроблено метод формування радіолокаційних портретів цілей на основі алгоритму адаптивної обробки сигналів. Відмінність цього методу від існуючих, що визначає його новизну, полягає в тому, що для формування радіолокаційних портретів цілей паралельно з радіолокаційним каналом передавач - ціль - приймач включено канал передавач - адаптивний фільтр - приймач, що дає змогу в межах одного періоду зондування формувати радіолокаційні портрети цілей для їх розпізнавання та забезпечить когерентність міжперіодної обробки сигналів.

Удосконалена математична модель формування комплексної перехідної характеристики цілі зі складною геометричною формою поверхні. Відмінність цієї моделі від існуючих, що визначає її новизну, полягає в тому, що вона дає змогу врахувати не тільки кількість і розташування елементарних відбивачів поверхні цілі, а і їх конфігурацію в межах кінцевого набору елементів простої геометричної форми.

Практичне значення одержаних результатів дослідження полягає в наступному:

запропонований метод формування радіолокаційних портретів цілей на основі алгоритму адаптивної обробки сигналів дає змогу розширити функціональні можливості некогерентних імпульсних РЛС в частині реалізації в них режимів розпізнавання цілей та міжперіодної когерентної обробки сигналів;

запропоновані математичні моделі сигналів відбитих від радіолокаційних цілей зі складною формою дають змогу моделювати режим розпізнавання з оцінкою досягнених технічних характеристик.

Як показали результати моделювання, отримані за допомогою розробленого методу радіолокаційні портрети цілей дають змогу розрізнювати по дальності яскраві точки на поверхні об'єктів з точністю, що в 3-4 рази перевищує потенційні можливості розрізнення зондуючого сигналу обумовлені тривалістю радіоімпульсу, а також підвищити когерентність міжперіодної обробки сигналів за значенням коефіцієнта когерентності від 3 до 6 разів (в залежності від просторової форми поверхні цілі). Крім того, застосування розробленого методу не передбачає підвищення вимог до генератора НВЧ та внесення структурних змін в передавач РЛС.

Реалізація результатів дисертаційної роботи. Наукові результати використані у науково-дослідній та дослідно-конструкторській роботі:

Державного підприємства "Новатор" (акт реалізації вх. № 9-409 від 31.12.2010р.);

Малого приватного підприємства «Оупен Систем» (акт реалізації вх. № 8-16 від 01.02.2011р.).

Крім того, одержані в дисертаційній роботі наукові та практичні результати, можуть знайти подальше застосування в процесі розробки та вдосконалення алгоритмів цифрової обробки радіолокаційних сигналів, бути використаними підприємствами, які виготовляють та надають послуги щодо модернізації РЛЗ; у науково-дослідних установах та навчальному процесі вищих навчальних закладів.

Особистий внесок здобувача. Основні наукові й прикладні результати дисертаційної роботи отримані здобувачем самостійно. Зі спільних публікацій особисто здобувачу належить таке: у [1] - математична модель цифрового адаптивного фільтру на основі методу найменших квадратів, що реалізує ідентифікацію невідомих систем; у [2] - моделі сигналів в тригонометричному базисі та базисі функцій Хаара і порівняльна оцінка спектрів; у [3] - співвідношення, що визначає можливий метод адаптації вектору керувань передаючою багатоантенною системою для довільного моменту часу; у [15] - математична модель цифрового адаптивного фільтру на основі рекурсивного методу найменших квадратів, що забезпечує компенсацію спотворень радіолокаційного сигналу при відбитті від цілі в алгоритмі міжперіодної обробки. Ідеї співавторів у роботі не використовувались.

Апробація результатів роботи. Основні наукові результати дисертаційної роботи доповідалися та обговорювалися на семи міжнародних науково-практичних конференціях та одному міжнародному молодіжному форумі: Міжнародна науково-технічна конференція “Сучасні проблеми радіоелектроніки, телекомунікацій та приладобудування” (Вінниця - 2009); 5-та міжнародна молодіжна науково-технічна конференція “Сучасні проблеми радіотехніки та телекомунікацій “РТ-2009” (Севастополь - 2009); 4-та всеукраїнська науково-технічна конференція “Актуальні проблеми комп'ютерних технологій 2010” (Хмельницький - 2010); 10-th International Conference TCSET' 2010 “Modern problems of radio engineering, telecommunications and computer science” (LUIU- Slavsko, Ukraine - 2010); 7-ма міжнародна молодіжна науково-технічна конференція “Сучасні проблеми радіотехніки та телекомунікацій “РТ-2011” (Севастополь - 2011); 4-та міжнародна науково-практична конференція “Інтегровані інтелектуальні робото-технічні комплекси “ІІРТК-2011” (Київ - 2011); 5-та міжнародна науково-технічна конференція “Сучасні проблеми радіоелектроніки, телекомунікацій та приладобудування “СПРТП-2011” (Вінниця - 2011), а також на 13-му міжнародному молодіжному форумі “Радіоелектроніка та молодь в 21 сторіччі” (Харків - 2009).

Публікації. Основні наукові результати опубліковані у семи статтях (із них три без співавторів) у виданнях, що визначені ВАК України як фахові в галузі технічних наук і восьми тезах доповідей на наукових конференціях.

Структура і обсяг дисертації. Дисертаційна робота складається зі вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаних джерел з 127 найменувань на 13 сторінках та 4 додатків на 16 сторінках. Повний обсяг роботи становить 169 сторінок тексту, серед яких 139 сторінок основної частини, 55 рисунків (1 на окремій сторінці) i 1 таблиця.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ

У вступі обґрунтовано актуальність роботи, її зв'язок з науковими програмами, планами, темами, сформульована мета та завдання дослідження, наукова новизна і практичне значення одержаних результатів. Наведено дані про реалізацію результатів роботи, її апробацію і публікації.

У першому розділі дисертації «Аналіз існуючих методів формування радіолокаційних портретів цілей та алгоритмів адаптивної обробки сигналів», проведено аналіз робіт в частині синтезу радіолокаційних портретів цілей та існуючих підходів щодо ідентифікації невідомих систем адаптивними методами.

На основі проведеного аналізу було встановлено, що в структурах та алгоритмах роботи сучасних РЛЗ для формування радіолокаційних портретів цілей (РЛПЦ) застосовують методи на основі сигналів з високим розрізненням, що обумовлює високі вимоги до передавачів і унеможливлює їх реалізацію в імпульсних РЛЗ з низькостабільними генераторами НВЧ, хоча цю задачу можливо вирішити іншим шляхом, придатним для застосування в РЛЗ з низькостабільними передавачами. В цьому випадку, ціль розглядається як певна невідома система, яка вносить в детермінований сигнал певні відомі спотворення, що відповідають її перехідній характеристиці. Оскільки при активній локації сигнал повністю відомий і на передавальній, і на прийомній стороні (зондуючий і ехо-сигнали), а при розповсюдженні в однорідному середовищі в нього не вносяться нелінійні фазо-частотні спотворення, застосувавши алгоритм адаптивної фільтрації, формується її перехідна характеристика, якій буде відповідати оптимальний вектор вагових коефіцієнтів синтезованого адаптивного фільтру. Таким чином, формуючи РЛПЦ в кожному періоді зондування можливо здійснювати моноракурсну ідентифікацію цілей і реалізувати когерентну обробку ехо-сигналів навіть при застосуванні некогерентних джерел НВЧ зондуючих сигналів. Це дозволило сформувати мету дисертаційного дослідження, яка полягає в підвищенні когерентності обробки ехо-сигналів в імпульсних радіолокаційних засобах з некогерентними джерелами зондуючих сигналів. Для досягнення поставленої мети дослідження в роботі проведено аналіз існуючих методів формування радіолокаційних портретів цілей, на основі якого розроблено метод формування радіолокаційних портретів цілей із застосуванням методів адаптивної обробки сигналів; розроблені математичні моделі сигналів відбитих від цілей зі складною геометричною формою поверхні, на основі яких проведено імітаційне моделювання роботи розроблених алгоритмів; розроблено структуру автоматизованої некогерентної радіолокаційної системи імпульсного типу з адаптивною системою формування радіолокаційних портретів цілей і реалізацією міжперіодної когерентної обробки на їх основі.

У другому розділі дисертації на підставі проведеного математичного моделювання функцій віддзеркалення складних поверхонь радіолокаційних цілей отримано перший науковий результат, а саме, розроблена математична модель комплексної перехідної характеристики цілі з обмеженою кількістю яскравих точок при зондуванні її поверхні вузькосмуговими сигналами.

Отримана модель призначена для розрахунку і побудови просторової форми багатоточкової поверхні цілі по фазових, частотних та амплітудних трансформаціях радіолокаційного сигналу з просторовими елементами розрізнення, розмір яких значно менше часового та азимутального елементу розрізнення РЛЗ.

Для отримання моделі, на першому етапі, було проаналізовано фізичні процеси розсіяння електромагнітного випромінювання при віддзеркаленні від поверхні цілі та встановлено, що модель комплексного радіолокаційного зображення багатоточкового об'єкту може бути розроблена з використанням підходу, що заснований на точковій моделі ефективних центрів розсіяння радіолокаційних об'єктів. При цьому, прийнято допущення, що амплітуда відбитої хвилі кожною «яскравою» точкою об'єкту в смузі частот зондуючого сигналу постійна, оскільки тривалість зондуючого сигналу є значно коротшою по відношенню до мінімального часу переміщення цілі. Крім того, приймаючи до уваги, що основним механізмом взаємодії електромагнітних полів у присутності декількох центрів розсіяння об'єкту є інтерференція, прийнятий радіолокаційний сигнал, розсіяний радіолокаційним об'єктом, пропонується розглядати як суперпозицію сигналів від кожної «яскравої» точки цілі.

Комплексна обвідна радіолокаційного сигналу, відбитого і-тим центром розсіяння представляється у вигляді:



, (1)

де і - амплітуда і фаза комплексної обвідної сигналу, розсіяного і-м центром розсіяння; - обвідна зондуючого радіолокаційного імпульсу; - затримка, обумовлена часом розповсюдження електромагнітної хвилі від антени до центру розсіяння; - несуча частота.

Комплексна обвідна сигналу, відбитого нерухомим розсіюючим об'єктом складної форми, визначається суперпозицією комплексних обвідних сигналів, відбитих від кінцевого числа центрів розсіяння цього об'єкту. Сумарна комплексна обвідна є результатом векторного складання її складових. Таким чином, може бути описана інтерференція хвиль, відбитих від різних елементів об'єкту, при його опроміненні радіолокаційним сигналом. При такому підході комплексне радіолокаційне зображення є залежністю від дальності і азимутального кута значень комплексної обвідної ехо-сигналу, розсіяного і-ми яскравими точками об'єкту:

(2)

де - комплексна амплітуда; - координата азимута і-го центру розсіяння об'єкту; - координата дальності і-го центру розсіяння об'єкту; - обвідна радіолокаційного сигналу; - характеристика направленості антени; - комплексна обвідна шуму в смузі частот приймального тракту.

Оскільки застосовується частотний підхід, значний вплив на достовірність та точність моделі вносять шуми та завади. Визначення необхідного рівня відношення сигнал/шум запропоновано проводити по формулі:



де - просторова протяжність зондуючого сигналу; - дисперсія шуму.

Математична модель радіолокаційного зображення об'єкту в межах інтервалу по дальності і інтервалу по азимуту представлена в наступному вигляді:

де дискретні значення дальності і азимутального кута визначаються виразами:

(5)

(6)

Модуль і аргумент комплексного радіолокаційного зображення формуються відповідно до амплітудного і фазового розподілів значень радіолокаційного сигналу відбитого від цілі.

Для побудови карти розміщення центрів розсіяння на поверхні цілі, в роботі запропоновано алгоритм параметричної ідентифікації. Параметрична ідентифікація об'єкту проводиться послідовно рядом процедур обробки відповідно до вибраної моделі прийнятого радіолокаційного сигналу.

Спектр комплексної обвідної радіолокаційного сигналу, відбитого і-м центром розсіяння має вигляд:

, (7)

де - спектр комплексної обвідної зондуючого сигналу.

Для дискретного комплексного радіолокаційного зображення об'єкту двовимірне дискретне перетворення Фур'є (ДПФ) розраховується по формулі:

Модель характеристики розсіяння яскравих точок об'єкту в спектральній області дискретного радіолокаційного зображення описується виразом:

Форма двовимірного просторового спектру одиночного радіолокаційного відгуку і-ї яскравої точки об'єкту визначається уздовж однієї просторової частоти спектру обвідної сигналу - незалежно, а уздовж іншої - спектром відомої характеристики направленості антени по потужності . Таким чином, двовимірний просторовий спектр одиночного радіолокаційного відгуку є двовимірною ваговою функцією спектральних відліків для багатоточкового об'єкту. Для отримання характеристики точкових центрів розсіяння об'єкту в спектральній області дискретного радіолокаційного зображення необхідно компенсувати функцію для двовимірного ДПФ :



деі визначаються ефективними протяжностями спектру обвідної сигналу і спектру характеристики направленості антени по потужності , відповідно;

-двовимірне ДПФ відліків шуму .

Для обчислення вибірки відліків двовимірної послідовності , приі

запропоновано використовувати наступні вирази:

З вектору даних отриманого для кожної послідовності спектральних відліків в наступному вигляді:

необхідно сформувати матрицю даних, що має вигляд матриці Ханкеля:



де- кількість відліків даних, що містяться у векторі даних.

Оцінки координат дальності і азимуту положення і-го центру розсіяння можуть бути отримані по формулах:

де і- значення полюсів послідовностей спектральних відліків і відповідно, отримані з використанням методу матричних променів.

Для перевірки адекватності розроблених моделей, в роботі проведено імітаційне моделювання оцінки форми поверхні об'єкту, що було проведене в середовищі MathCAD шляхом синтезу моделі відгуку від об'єкту, що складається з трьох яскравих точок. Дискретне радіолокаційне зображення було змодельоване на координатній площині дальність - азимут в 50 х 50 = 2500 точках. Розподіли прийняті у межах інтервалу розрізнення по дальності при тривалості зондуючого імпульсу 0,1 мкс [15 м] на відстані 500 м (дальня зона) і інтервалу по куту азимута 0,9°. Відношення сигнал/шум прийнято 20 дБ. Прийняті параметри центрів розсіяння наступні: дальність - 510, 504, 513 м; азимут - 0,2, 0,8, 0,78; амплітудний множник - 4, 2, 1,2; фазовий зсув - 1,89, 0,9, -1,1 рад. Отриманий радіолокаційний відгук представлений на рис. 1 у вигляді декількох дальнісних та азимутальних розрізів відгуку. З рисунку видно, що перерізи мають яскраво виражені локальні максимуми, кількість яких може вказувати на присутність в прийнятому сигналі відгуків як від поодинокого центру розсіяння, так і від двох центрів розсіяння близькорозташованих по дальності.



Рис. 1 - Розподіл амплітуд в розрізах по дальності (а) і азимуту (б)

Оцінка дальності в таких перерізах безпосередньо по прийнятому сигналу ускладнена недостатньою розрізнювальною здатністю для локалізації окремих «яскравих» точок об'єкту, дією шуму і інтерференцією відбитих сигналів від декількох центрів розсіяння.

З рис. 1 видно, що оцінки дальності: 504 м, 510 м, 513 м для центрів розсіяння відповідають розташуванню «яскравих» точок усередині елементу розрізнення по дальності і по азимуту радіолокаційного зображення об'єкту.

На рис. 2 представлені отримані положення центрів розсіяння на контурних картах амплітудного і фазового розподілів радіолокаційного зображення. При порівнянні цих положень з початковими параметрами центрів розсіяння спостерігаються відхилення, пов'язані з впливом шуму і обмеженою кількістю дискретних точок радіолокаційного зображення.

Рис. 2 - Карта рівнів радіолокаційного зображення цілі з трьома яскравими точками і відмічені визначені положення центрів розсіяння



З рис. 3 видно, що при тривимірній інтерполяції графіків, пропонований алгоритм дозволяє оцінити кількість і положення центрів розсіяння, що знаходяться в межах загального амплітудного сплеску комплексного радіолокаційного зображення.

Рис. 3 - Двовимірна інтерполяція радіолокаційного зображення триточкової цілі і розраховані центри розсіяння

Таким чином, використовуючи розроблену модель та проводячи на її основі параметричну ідентифікацію, потенційно можливо формувати двовимірні радіолокаційні портрети цілей з елементами розрізнення, розміри яких в декілька разів менші за роздільну здатність РЛЗ як по дальності, так і по азимуту. Проте, реалізація такого підходу вимагає значних обчислювальних затрат, що не завжди може бути реалізовано в імпульсних РЛЗ. Крім того, забезпечити такі вимоги у відношенні сигнал/шум (більше 20 дБ) в активній радіолокації можна лише на невеликих відстанях або при спостереженні цілей з великою ЕРП. Таким чином, для реалізації потенційних можливостей радіолокаційних сигналів щодо розрізнення, необхідно розробити метод формування РЛПЦ стійкий до дії шумів та нестабільностей передавача.

В третьому розділі дисертації отримано другий науковий результат, що полягає в розробці методу формування радіолокаційних портретів цілей на основі алгоритмів адаптивної фільтрації.

В основу розробленого методу покладено один із методів формування перехідних характеристик невідомих систем - алгоритм адаптивної фільтрації, що знайшов широке застосування в системах передачі інформації. Для вирішення задачі ідентифікації цілей в активній радіолокації, невідомою системою, властивості якої потрібно визначити, є форма ЕРП радіолокаційної цілі. Внаслідок геометричної складності її поверхні, зондуючі сигнали певним чином трансформуються, при чому в межах декількох періодів зондування ці трансформації залишаються незмінними і саме вони є носієм інформації про форму поверхні цілі. Аналіз цієї інформації при реалізації запропонованого методу проводиться в декілька етапів. На першому етапі, виходячи із характеристик джерела зондуючих сигналів та необхідної точності формування радіолокаційних портретів цілей, обирається один із двох можливих варіантів - з використанням статичної еталонної форми зондуючого сигналу (високостабільне джерело НВЧ), коли вона задана і не враховується точність відтворення (рис. 4, а); та з використанням динамічної (дійсної) форми зондуючого сигналу, коли враховується не тільки задана форма, але і точність її відтворення в передавачі (рис. 4, б).

Рис. 4 - Формування РЛПЦ з використанням статичної форми зондуючого сигналу (а) та з використанням динамічної форми зондуючого сигналу (б)



Використання статичної еталонної моделі зондуючого сигналу можливе лише за умови точного поперіодного відтворення зондуючих сигналів передавачем, що притаманно радіолокаційним засобам в яких використовуються складні зондуючі сигнали. Але, оскільки розроблений метод формування РЛПЦ орієнтований на використанні простих зондуючих сигналів (високу нестабільність генераторів НВЧ), в роботі розглядається випадок з динамічною формою зондуючих сигналів. Структурна схема прийомо-передавача радіолокаційної станції, для реалізації адаптивного алгоритму формування РЛПЦ приведена на рис. 5. В даній схемі коефіцієнти адаптивного фільтру формуються таким чином, щоб їх згортка з вхідним сигналом максимально відповідала ехо-сигналу. Отриманий таким чином вектор вагових коефіцієнтів фільтру (імпульсна характеристика фільтру) є відображенням просторової форми поверхні цілі, яке отримується фактично за рахунок аналізу змін в амплітудному та фазовому спектрах ехо-сигналу по відношенню до зондуючого. Ключовим елементом даної схеми є схема когерентної міжперіодної обробки (СКМО) сигналів, яка за поперіодно сформованими портретами визначає наявність цілей за період огляду. Враховуючи високу частоту повторення зондуючих імпульсів (по відношенню до швидкості переміщення цілі), в межах періоду огляду, сигнали відбиті від однієї цілі в різних періодах зондування - є ідентичними. А отже, застосування міжперіодної обробки радіолокаційних сигналів, дає змогу розглядати недетерміновані за часом надходження в межах періоду зондування ехо-сигнали як періодичні. Дана обставина відкриває потенційну можливість значно поліпшити обробку сигналів у спектральній площині, оскільки такий сигнал вже може розглядатись як сигнал з лінійчастим спектром, тобто в активній радіолокації такі сигнали можуть бути інтерпретовані як багаточастотні.

В аспекті синтезу адаптивного алгоритму формування радіолокаційних портретів цілей, одночастотна математична модель сигналів на вході і виході (рис. 4) невідомої системи (зондуючого і ехо-сигналу) приймає вигляд обмеженого в часі гармонічного коливання .

Модель ехо-сигналу, з урахуванням можливих трансформацій при відбитті від цілі з ЕРП, що містить М яскравих точок, буде представляти собою адитивну суміш зондуючих сигналів віддзеркалених від кожної точки з певним амплітудним множником , зміщенням частоти та початковим фазовим зсувом :

де і - частота і початкова фаза несучого коливання, відповідно; - модулюючий по амплітуді імпульс прямокутної форми і тривалості ; - відстань до n-ї яскравої точки;- швидкість руху n-ї яскравої точки.

Враховуючи коротку тривалість зондуючого сигналу при імпульсній радіолокації, зсув частоти за час можна вважати постійним як на окремих яскравих точках, так і ЕРП в цілому. Нехай, ціль не містить окремих рухомих елементів, а є суцільною. Тоді



Крім того, враховуючи, що початковий фазовий зсув несучого коливання зондуючого радіосигналу не впливає на його автокореляційні властивості, а відповідно і на взаємокореляційні властивості між зондуючим і ехо-сигналом, можна припустити, що . Таким чином, математична модель ехо-сигналу прийме вигляд:

Якщо провести певні математичні перетворення і врахувати тривалість зондуючого сигналу, вираз (21) прийме вигляд:

, (22)

де і - сумарний множник амплітуди і зсув фази ехо-сигналу, відповідно.

При такій інтерпретації процесу зондування, РЛПЦ буде мати гладку в межах кореляції на інтервалі форму, що може бути отримано і звичайним шляхом. Проте, зважаючи на обмежену тривалість зондуючого сигналу та його періодичність, модель зондуючого радіосигналу можна представити у вигляді набору кінцевої кількості кратних за частотою, але з різними амплітудами та початковими фазами гармонічних коливань, тобто сигнал на вході невідомої системи може бути представлений у вигляді:



де - додатна константа (вагова функція) для всіх ; - початкова фаза; - частота.

Відповідно (21) корисний відгук, або вихідний сигнал невідомої системи (ехо-сигнал) буде мати вигляд:

Алгебраїчний вираз для адаптивного лінійного суматора визначається загальновідомим співвідношенням:

де - оптимальний вектор вагових коефіцієнтів (для якого виконується вимога ); - вектор-стовбчик, який представляє собою множину значень взаємокореляційної функції відліків корисного відгуку і відліків вхідного сигналу.

Проте, даний вираз був отриманий із умови, що на вході діє стаціонарний випадковий процес з нульовим середнім, а отже, при мінімізації середнього квадрату похибки рядом величин було знехтувано. При формуванні радіолокаційних портретів таке спрощення є неможливим, а отже, необхідно даний вираз модифікувати до рекурсивного вигляду. Для цього, в умовах дії нестаціонарного випадкового процесу необхідно мінімізувати норму помилки відтворення зразкового сигналу. Перейшовши до матричного запису вздовж координати k, отримаємо формули для векторів-стовпців вихідного сигналу y і для помилки відтворення вхідного сигналу е: , , де d - вектор-стовпець відліків зразкового сигналу; U - матриця, стовпчики якої є вмістом лінії затримки фільтра на різних тактах: . Упускаючи загальновідомі викладення, визначається оптимальне значення вектору вагових коефіцієнтів:

. (26)

Порівнюючи вирази (25) та (26), можна записати тотожності: , . Таким чином, вектор взаємокореляційних елементів визначається як:

Враховуючи, що

вираз для оптимального вектору вагових коефіцієнтів приймає вигляд:

Оскільки d і u відомі, то визначаються кореляційні функції (28) із виразу:



)

Враховуючи, що при середнє значення добутку двох синусоїдальних функцій часу з різними частотами дорівнює нулю та здійснивши тригонометричні перетворення, останній вираз приймає вигляд:

Вираз (30) отримується виходячи з того, що синусоїдальна і косинусоїдальна функції некорельовані, а середній квадрат синусоїдального сигналу дорівнює половині квадрата його амплітуди. Таким чином, з (30) можна визначити всі елементи матриці . Аналогічним чином можуть бути знайдені елементи вектора взаємокореляцій :

Підставляючи (30) і (31) в (28), знаходиться вираз для оптимального вектора вагових коефіцієнтів адаптивною фільтру. Для випадку, коли зондування здійснюється імпульсними радіосигналами з частотою слідування і тривалістю , вираз для оптимального вектора коефіцієнтів адаптивною фільтру прийме вигляд добутку матриці Тепліца для векторів та де - частоти гармонік зондуючого сигналу з несучою частотою , тривалістю і періодом слідування . Якщо невраховувати багаточастотний склад сигналу, а вважати його одночастотним, то в такому випадку, вектор вагових коефіцієнтів визначається згорткою взаємокореляцій зсунутого в часі вмісту лінії затримки фільтру, що дорівнює згортці першої стрічки автокореляційної матриці з рештою стрічок з точністю до постійного множника . Очевидно, що застосування багаточастотного (періодичного) сигналу з однієї сторони призведе до значного ускладнення розрахунків, оскільки в залежності від частоти і просторової структури поверхні цілі в сигналі з'являються відповідні фазові зсуви, а з іншої сторони до підвищення когерентності обробки ехо-сигналів при застосуванні запропонованого методу, що підтверджується результатами моделювання, представленими в наступному розділі.

В четвертому розділі дисертації отримано третій науковий результат, а саме удосконалена математична модель формування комплексної перехідної характеристики цілі зі складною геометричною формою поверхні, на основі якої проведено моделювання перехідних характеристик радіолокаційних цілей та оцінку ефективності розробленого методу формування радіолокаційних портретів цілей.

Для оцінки потенційного виграшу від застосування запропонованого методу в роботі розроблено ряд математичних моделей радіолокаційних сигналів відбитих від цілей зі складною поверхнею шляхом моделювання комплексних перехідних характеристик елементарних відбивачів і отриманням на їх основі перехідних характеристик цілей з довільною формою поверхні.

Для отримання моделей радіолокаційну ціль, що відбиває радіосигнал, запропоновано розглядати як систему з певною перехідною характеристикою, яка враховує затухання та поляризаційні співвідношення (амплітудні зміни), суперпозицію полів при відбитті (деструктивна і конструктивна) і ефект Допплера (кутові зміни). В загальному випадку, при імпульсній радіолокації з використанням зондуючих радіоімпульсів достатньо великої тривалості, з просторовою протяжністю , що значно перевищує найбільший лінійний розмір max{Lm} елементів радіолокаційної цілі, процес віддзеркалення електромагнітних хвиль елементом поверхні цілі може бути промодельований послідовністю наступних операцій в часовій області відносно зондуючих радіоімпульсів us(t): запізнення по відношенню до моменту випромінювання на часовий інтервал tm; зсув по фазі несучого коливання радіоімпульсів, на величину лінійної згортки з імпульсною характеристикою цілі; лінійного перетворення з постійним амплітудним множником. В даному випадку (використання вузькосмугових зондуючих сигналів) доречним є допущення, що спектр коефіцієнта віддзеркалення елементів цілі практично не змінюється в залежності від частоти .

З урахуванням поляризаційних співвідношень, щільність потоку потужності локально-плоскої хвилі, що випромінюється в напрямку на m-й елемент цілі, визначається за формулою:

де Z0 = 120 Ом - хвилевий опір повітря; - потужність зондуючого сигналу; - значення нормованих функцій направленості (амплітудна характеристика по полю) антени в напрямку m-го елементарного відбивача; - відстань до m-го елементу цілі.

Вектор-стовпчик по двох поляризаційних складових комплексної обвідної (без урахування множника ) напруженості поля опромінення поблизу m-го елементу цілі визначається наступним чином:

де - хвильове число; с0 - швидкість розповсюдження електромагнітних хвиль; - амплітуда сигналу біля m-го елементу цілі.

Для зондуючого сигналу з кінцевою смугою частот де - період слідування зондуючих імпульсів, радіофізична задача розсіяння електромагнітної хвилі об'єктом складної форми вирішується спектральним методом. Відповідну періодичну послідовність зондуючих радіоімпульсів в часовій області зручно представити комплексною формою дискретного ряду Фур'є:

де - відлік комплексного спектру зондуючих радіоімпульсів на дискретній частоті (довжині хвилі ), що кратна основній - значення хвильового числа.

У частотній області дискретний спектр Фур'є відбитих радіоімпульсів має вигляд . Тоді сигнал, відбитий m-м елементом в апертуру приймальної антени, визначається за допомогою зворотного перетворення Фур'є:

де .

При відбитті електромагнітної хвилі, елементи цілі вносять спотворення в спектр зондуючого радіоімпульсу лише за рахунок фазових зсувів несучого коливання. Іншими словами, оцінка зворотного перетворення Фур'є без урахування ефекту Допплера має вигляд:

для значень і дорівнює нулю у всіх інших випадках. В цьому виразі ; - часовий інтервал запізнення.

Таким чином, досить повна інформація про амплітудні і фазові радіолокаційні характеристики об'єкту міститься в п'ятимірному масиві даних , (m = 1,2,...,М). Його перші три елементи - це декартові координати m-го елементарного відбивача в системі координат об'єкту. Останні два елементи масиву - це значення дійсної і уявної частин комплексного коефіцієнта віддзеркалення елементу на довжині хвилі несучого коливання. Оскільки в роботі розглядається імпульсний метод радіолокації, коли зондування здійснюється радіоімпульсами прямокутної форми, великої тривалості , з періодом слідування Ts і частотою несучого коливання , імпульсна характеристика цілі визначається як:

Якщо припустити, що в смузі частот спектральні характеристики елементу цілі практично незмінні, тобто і , імпульсна характеристика прийме наступний вигляд:

де .

Ясно, що для досить великого періоду Ts функція . Крім того, при будь-якій смузі спектру , функція володіє, як відомо, фільтруючими властивостями. Зв'язані по Гільберту функції і представляють собою квадратурні імпульсні характеристики m-го елементу цілі. Таким чином, нормована імпульсна характеристика цілі має вигляд:

де - імпульсна характеристика m-го елементу цілі.

За отриманими виразами і відповідно до представленої методики, проведено імітаційне моделювання радіолокаційних портретів кулі і конуса з розмірами, що перевищують довжину хвилі для випадку ідеальної провідності поверхні об'єктів локації, результати якого приведено на рис. 6 та рис. 7.

При моделюванні було прийнято співвідношення тривалості імпульсів до радіусу кулі та основи конусу , довжина хвилі несучого коливання лs= 0,03 м, без урахування поляризаційних змін в ехо-сигналі.



Рис. 6 - Нормована імпульсна характеристика (а) та нормований відгук на імпульсний радіосигнал (б) поверхні металевої кулі

Рис. 7 - Нормована імпульсна характеристика (а) та нормований відгук на імпульсний радіосигнал (б) поверхні металевого конусу

інтерполяція радіолокаційний зображення сигнал

Як видно з рисунків, форма ехо-сигналу в значній мірі залежить від геометричної форми поверхні цілі. Враховуючи те, що внесені зміни в зондуючий сигнал при відбитті від цілі в межах великої кількості періодів зондування залишаються незмінними - це може бути використано для підвищення когерентності обробки сигналів. Саме на це, як було показано в третьому розділі, направлено розроблений метод формування радіолокаційних портретів цілей на основі алгоритмів адаптивної фільтрації.

Імітаційне моделювання проводилось в середовищі MatLab на основі розроблених методик з метою оцінки ефективності за показником - коефіцієнтом когерентності. В основу моделі покладено структуру радіолокаційного каналу, в якій паралельно проводиться обробка сигналів із застосуванням адаптивного алгоритму і без застосування.

Як показують результати моделювання, виграш в значенні коефіцієнта когерентності при застосуванні адаптивного алгоритму залежить від перехідної характеристики поверхні цілі, частоти зондуючого сигналу та кількості періодів зондування, на протязі яких проводиться адаптація фільтру. На рис. 8 приведено залежність коефіцієнту когерентності від значення несучої частоти зондуючого сигналу при чотирьохелементній структурі поверхні цілі.

Рис. 8 - Залежність коефіцієнта когерентності від частоти а) та від кількості періодів адаптації адаптивного алгоритму б) при різній кількості періодів адаптації фільтру і різній кількості елементів цілі

Як видно з результатів моделювання, когерентність обробки радіолокаційних сигналів тим вища, чим більша кількість періодів зондування, що є логічним, оскільки зі збільшенням кількості ітерацій при розрахунку вектору вагових коефіцієнтів фільтру, зменшується значення похибки . При чому, важливо замітити, що навіть при відбитті від одноелементних поверхонь цілей, внаслідок дії амплітудних та кутових флуктуацій в зондуючому сигналі когерентність його обробки за значенням коефіцієнта когерентності не перевищує 0,7.

ВИСНОВКИ

У дисертації наведене теоретичне узагальнення та нове вирішення актуального наукового завдання розробки методу формування радіолокаційних портретів цілей на основі алгоритмів адаптивної обробки для забезпечення радіолокаційного розпізнавання цілей в некогерентних імпульсних РЛС з одночасним забезпеченням когерентної обробки ехо-сигналів.

До найважливіших теоретичних та практичних результатів можна віднести такі:

1. Вперше розроблено метод формування радіолокаційних портретів цілей на основі алгоритму адаптивної обробки сигналів, який дає змогу розширити можливості некогерентних імпульсних РЛС в частині реалізації в них режиму розпізнавання та здійснити міжперіодну когерентну обробку ехо-сигналів. Як показали результати моделювання, отримані за допомогою розробленого методу радіолокаційні портрети цілей дають змогу розрізнювати по дальності яскраві точки на поверхні об'єктів з точністю, що в 3-4 рази перевищує потенційні можливості розрізнення зондуючого сигналу за тривалістю радіоімпульса, а також підвищити когерентність міжперіодної обробки сигналів за значенням коефіцієнта когерентності від 3 до 6 разів в залежності від просторової форми поверхні цілі.

2. Дістала подальшого розвитку математична модель комплексного радіолокаційного зображення цілі з кінцевою кількістю яскравих точок. Застосування цієї моделі при реалізації обробки ехо-сигналів за формою їх комплексної обвідної дає змогу визначати кількість та просторовий розподіл локальних центрів розсіяння на поверхні цілі. Як показали результати моделювання на прикладі цілі з трьома центрами розсіяння, вони безпомилково можуть бути визначенні навіть при знаходженні цілі в межах стробів азимуту та дальності.

3. Вдосконалена математична модель комплексної перехідної характеристики цілі зі складною геометричною формою поверхні, яка дає змогу здійснювати математичне моделювання поверхонь цілей, враховуючи не тільки кількість і розташування елементарних відбивачів її поверхні, а і їх конфігурацію в межах кінцевого набору елементів простої геометричної форми.

4. Розроблено науково-обґрунтовані рекомендації щодо побудови структури та алгоритму роботи некогерентних імпульсних РЛС з реалізацією в них адаптивного каналу формування радіолокаційних портретів цілей та забезпечення міжперіодної когерентної обробки ехо-сигналів, що дає змогу значно підвищити також характеристики виявлення.

Головним прикладним результатом роботи є вдосконалення структури імпульсних радіолокаційних станцій, що полягає в введенні додаткового елементу для формування радіолокаційних портретів цілей і дає змогу підвищити функціональну інформативність імпульсних РЛЗ в частині реалізації в них систем ідентифікації радіолокаційних цілей та здійснити міжперіодну когерентну обробку сигналів без підвищення вимог до генератора НВЧ та внесення структурних змін в передавач.



СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Бабій Ю.О. Особливості реалізації методу найменших квадратів для адаптивної цифрової фільтрації / О.М. Шинкарук, Ю.М. Бойко, Ю.О. Бабій // Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах. - Хмельницький. - 2008. - № 2. - С. 163-165.

2. Бабій Ю.О. Зіставлення вейвлет-перетворення з перетворенням Фур'є / О.М. Шинкарук, Ю.М. Бойко, Ю.О. Бабій // Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах. - Хмельницький. - 2009. - № 1. - С. 56-59.

3. Бабій Ю.О. Особливості використання вейвлет-перетворення / О.М. Шинкарук, Ю.М. Бойко, Ю.О. Бабій // Матеріали міжнародної науково-технічної конференції “Сучасні проблеми радіоелектроніки, телекомунікацій та приладобудування”. - Вінниця. - 2009. - С. 33.

4. Бабій Ю.О. Ідея адаптивної обробки сигналів / Ю.М. Бойко, Ю.О. Бабій // Матеріали 13-ого міжнародного молодіжного форуму “Радіоелектроніка та молодь в 21 сторіччі”. - Харків. - 2009. - С. 346.

5. Бабій Ю.О. Класифікація та особливості реалізації алгоритмів адаптивної цифрової фільтрації / Ю.М. Бойко, Ю.О. Бабій // Матеріали 5-ої міжнародної молодіжної науково-технічної конференції “Сучасні проблеми радіотехніки та телекомунікацій “РТ-2009”. - Севастополь. - 2009. - С. 226.

6. Бабій Ю.О. Метод адаптивної фільтрації сигналів в задачах радіолокаційного виявлення та розпізнавання цілей / Ю.О. Бабій // Вісник Хмельницького національного університету. - Технічні науки. - Хмельницький. -2010. - №4. - С. 160-163.

7. Бабій Ю.О. Особливості застосування засобів адаптивної фільтрації / Ю.О. Бабій, В.І. Лужанський // Матеріали 4-ої всеукраїнської науково-технічної конференції “Актуальні проблеми комп'ютерних технологій 2010”. - Хмельницький. - 2010. - С. 173-179.

8. Juliy Boyko, Juliya Babiy, Lesya Karpova. Conceptual features of application of facilities of adaptive filtration are in the tasks of authentication of noise of communication channels // International Conference TCSET'2010 - Slavsko, Ukraine, Febr. 23-27, 2010, 299.

9. Бабій Ю.О. Модель адаптивного каналу обробки ехо-сигналів в задачах активної радіолокації / Ю.О. Бабій // Радіотехніка. - Харків. - 2010. - №163. - С. 216-222.

10. Бабій Ю.О. Модель адаптивного каналу обробки ехо-сигналів в задачах активної радіолокації / О.М. Шинкарук, Ю.О. Бабій // Матеріали 7-ої міжнародної молодіжної науково-технічної конференції “Сучасні проблеми радіотехніки та телекомунікацій “РТ-2011”. - Севастополь. - 2011. - С. 42.

11. Бабій Ю.О. Адаптивна фільтрація сигналів в задачах радіолокаційного виявлення та розпізнавання цілей / Ю.О. Бабій, Л.В. Карпова // Матеріали 5-ої міжнародної науково-технічної конференції “Сучасні проблеми радіоелектроніки, телекомунікацій та приладобудування “СПРТ-2011”. - Вінниця. - 2011. - С. 104-105.

12. Бабій Ю.О. Вплив флуктуаційних модуляційних складових зондуючих радіолокаційних сигналів на ступінь їх розрізнення / Ю.О. Бабій, Л.В. Карпова // Матеріали 4-ої міжнародної науково-практичної конференції “Інтегровані інтелектуальні робото-технічні комплекси “ІІРТК-2011”. - Київ. - 2011. - С. 57-60.

13. Бабій Ю.О. Адаптація багатоантенних систем до невизначених умов зв'язку в Mesh-мережах / Б.Б. Поспєлов , О.М. Шинкарук, Ю.О. Бабій // Вісник Хмельницького національного університету. - Техн. науки. - Хмельницький. - 2011. - №1. - С. 99-102.

14. Бабій Ю.О. Математичне моделювання функцій віддзеркалення складних поверхонь радіолокаційних цілей / Ю.О. Бабій // Вісник Хмельницького національного університету. - Технічні науки. - Хмельницький. - 2011. - №.3 - С. 284-288.

15. Бабій Ю.О. Метод формування радіолокаційного портрету цілі на основі алгоритмів адаптивної фільтрації / І.І. Чесановський, Ю.О. Бабій // Вісник Вінницького політехнічного інституту. - Технічні науки. - Вінниця. - 2011. - №3. - С. 211-216.



АНОТАЦІЯ

Бабій Ю.О. Метод формування радіолокаційних портретів цілей на основі алгоритмів адаптивної фільтрації. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.12.17 - радіотехнічні та телевізійні системи. - Хмельницький національний університет, Хмельницький, 2011.

Дисертація присвячена теоретико-прикладному дослідженню питань підвищення когерентності обробки ехо-сигналів в імпульсних радіолокаційних засобах з некогерентними джерелами зондуючих сигналів. Для досягнення цієї мети вперше розроблено метод формування радіолокаційних портретів цілей на основі алгоритму адаптивної обробки сигналів. В основу розробленого методу покладено застосування паралельно з радіолокаційним каналом передавач - ціль - приймач каналу передавач - адаптивний фільтр - приймач, що дає змогу в межах одного періоду зондування формувати радіолокаційні портрети цілей. Дістала подальшого розвитку математична модель комплексного радіолокаційного зображення цілі з кінцевою кількістю яскравих точок, в основу якої покладено аналіз трансформацій комплексної обвідної сигналу в межах стробу азимуту та дальності. Дістала подальшого розвитку математична модель комплексної перехідної характеристики цілі зі складною геометричною формою поверхні, що дає змогу враховувати не тільки кількість і розташування елементарних відбивачів, а і їх конфігурацію в межах кінцевого набору елементів простої геометричної форми.

Результати проведеного дослідження ефективності застосуванням запропонованого методу в імпульсних радіолокаційних засобах свідчать про досягнення роздільної здатності, що в 3-4 рази перевищує потенційні можливості розрізнення зондуючого сигналу за тривалістю та підвищенні когерентності обробки сигналів за значенням коефіцієнта когерентності від 2,1 - 7,3 разів.