Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Повышение эффективности использования радиолокационных систем дистанционного зондирования в сложных географических районах Соломенцев, Виктор Владимирович

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Соломенцев, Виктор Владимирович. Повышение эффективности использования радиолокационных систем дистанционного зондирования в сложных географических районах : диссертация ... доктора технических наук : 05.12.04.- Москва, 1998.- 337 с.: ил. РГБ ОД, 71 99-5/518-3

Введение к работе

Формулировка проблемы и ее актуальность

В последние годы во всем мире интенсивно развиваются
различные методы изучения окружающей среды, среди которых
наиболее важное значение приобрели методы дистанционного
зондирования. Развитие этих методов стимулируется все
ухудшающейся экологической обстановкой в мире, необходимостью
решения различных геологических, геофизических,

гидрофизических и других задач. Кроме того, большое значение
приобретают задачи изучения лесных массивов,

сельскохозяйственных угодий, поверхности Мирового океана, морей, рек и озер, горных массивов и т.д. Изучение перечисленных поверхностей и других необходимо для решения самых различных задач, к которым относятся:

предупреждение и обнаружение лесных пожаров;

оценка толщины и состояния снежного покрова;

идентификация и классификация сельскохозяйственных угодий, оценка их состояния в динамике развития;

оценка толщины и состояния ледового покрова как на суше, так и на морской акватории;

определение мест загрязнения морских и речных акваторий и т.д.;

- оценка возможности посадки и взлета воздушного судна (ВС)
ча поверхности, специально не оборудованные для этих целей
"санитарная авиация, авиация для выполнения
:ельскохозяйственных работ, полярная авиация, пожарная авиация и
'.д.).

Решение задачи по определению параметров подстилающих покровов, поверхности моря и атмосферы возможно с помощью активных радиолокаторов, использующих данные об отражаемости на различных поляризациях, способных анализировать статистическую структуру отраженных сигналов.

В процессе использования радиолокационная система дистанционного зондирования (РСДЗ) принимает отраженный от цели сигнал и по результатам анализа его параметров выносит решение о типе зондируемого объекта и его электрофизических свойствах.

Информация, получаемая в процессе дистанционного зондирования в требуемой форме передается потребителю: в виде карты зондируемого района, в виде средних и суммарных оценок интересующего параметра зондируемого объекта, в виде сообщения о наличии или отсутствии интересующего объекта с заданными электрофизическими свойствами.

В сложных географических районах применение РСДЗ усложняется отсутствием ориентиров и радиотехнических средств, позволяющих выполнить точную координатную привязку ВС, несущего РСДЗ, и передачу информации.

Эффективность применения РСДЗ зависит от характера использования получаемой в процессе зондирования информации. Этим же определяется и структура РСДЗ, которая в различных случаях может включать подсистемы измерений, координатной привязки и передачи информации. Эффективность выполнения поставленной перед РСДЗ задачи зависит от эффективности выполнения задач каждой подсистемой в отдельности.

Учитывая высокую стоимость создания и применения РСДЗ, их использование оправдано в том случае, если возможно получение

соответствующего эффекта - экономического, научного или социального характера. Поэтому повышение эффективности использования систем радиолокационного дистанционного зондирования является актуальной научной проблемой, имеющей большое народнохозяйственное значение.

Целью работы является повышение эффективности использования радиолокационных систем дистанционного зондирования в сложных географических районах.

Для достижения указанной цели потребовалось:

классифицировать задачи радиолокационного дистанционного зондирования с точки зрения использования информации, получаемой при зондировании;

сформулировать показатели разделимости классов сигналов радиозондирования и обосновать возможность их использования для повышения эффективности радиолокационных систем дистанционного зондирования;

определить методы повышения эффективности классификации зондируемых объектов;

определить методы обеспечения и повышения эффективности координатной привязки РСДЗ в сложных географических районах.

Методы исследования:

Исследования выполнены с использованием методов теории вероятностей, математической статистики, теории статистических решений, статистической радиотехники, теории радиолокации и радионавигации, а также с использованием статистического моделирования.

Основные положения, выносимые на защиту:

  1. Классификация задач радиолокационного дистанционного зондирования с точки зрения использования информации, получаемой при зондировании.

  2. Показатели эффективности решения задач радиолокационного дистанционного зондирования.

  3. Обоснование показателя эффективности классификации сигналов радиозондирования - среднего количества информации по Кульбаку, содержащейся в параметрах принимаемого радиолокационного сигнала.

  4. Аналитические соотношения, связывающие среднее количество информации по Кульбаку и параметры распределений при нормальном и при негауссовских распределениях параметров радиолокационных сигналов в одномерном и многомерном случаях.

  5. Условия, обеспечивающие эффективное использование РСДЗ с точки зрения выбора той или иной аппроксимации экспериментальных данных.

  6. Установление монотонности зависимости между средним количеством информации по Кульбаку, содержащейся в параметрах радиолокационного сигнала, и вероятностями ошибок классификации сигналов.

  7. Условия, при которых вероятности ошибок классификации радиолокационных сигналов и среднее количество информации по Кульбаку, содержащейся в параметрах сигнала, достигают экстремальных значений.

  1. Синтез алгоритмов расчета координат воздушного судна в полярных районах по результатом многопозициониого радиопеленгования.

  2. Методики прогнозирования полей триангуляции, пеленгации и радиосвязи многопозиционных радиопеленгационных систем и позиций при их размещении на местности.

; Научная новизна работы заключается в том, что в ней

впервые:

  1. Для предложенной классификации задач радиолокационного дистанционного зондирования определены показатели эффективности их решения.

  2. Обоснована возможность использования среднего количества информации по Кульбаку, содержащейся в параметрах радиолокационного сигнала, в качестве показателя эффективности классификации сигналов радиозондирования.

  3. Установлена монотонная связь между средним количеством информации по Кульбаку, содержащемся в параметрах радиолокационного сигнала, и вероятностями ошибок классификации сигналов радиозондирования.

  4. Получены аналитические соотношения для расчета среднего количества информации, содержащейся в параметрах радиолокационного сигнала, при

і негауссовских законах их распределения.

5. Построены двух и трехмерные зависимости среднего
количества информации по Кульбаку от параметров
распределения параметров радиолокационного сигнала.

  1. Определены условия, при которых вероятности ошибок классификации и количество информации по Кульбаку достигают экстремальных значений.

  2. Получены аналитические зависимости и построены соответствующие графики потерь информации при искажении параметров сигналов радиозондирования. Определены условия, при которых предпочтительно использовать тот или иной закон распределения для аппроксимации экспериментальных данных.

  3. Синтезированы алгоритмы определения координат воздушного судна в полярных районах по результатам многопозиционного пеленгования.

Практическая ценность работы состоит в том, что ее результаты позволяют:

  1. Проводить оценку эффективности использования радиолокационных систем дистанционного зондирования при решении задач картирования, измерения средних и суммарных характеристик и обнаружения объектов с заданными электрофизическими свойствами.

  2. Проводить анализ и разрабатывать методы повышения эффективности классификации зондируемых объектов с использованием аналитического аппарата - среднего количества информации по Кульбаку, содержащейся в параметрах классифицируемых сигналов при нормальном и негауссовских законах их распределения.

  3. Определять вероятность ошибок классификации сигналов по известным значениям параметров распределений

анализируемых параметров сигналов радиозондирования и количеству содержащейся в них информации. 4. Прогнозировать зоны триангуляции, пеленгации и радиосвязи многопозициошшх радиопеленгационных систем и позиций при их размещении на местности.

Реализация работы.

Проведенные в диссертационной. работе исследования отражены в научно-исследовательских работах, выполненных в Московском государственном техническом университете гражданской авиации с 1984 по 1997 г. по техническим заданиям Федеральной авиационной службы, Росаэронавигации, ГосНИИ "Аэронавигация", научно-исследовательских и производственных предприятий РФ и во внедрении в организациях гражданской авиации, о чем имеются соответствующие акты внедрения.

Основные результаты работы внедрены в:

Методики и программное обеспечение прогнозирования
эффективности размещения радиотехнических систем на местности,
утвержденные Федеральной авиацшйшой службой,

Росаэронавигацией, ГосНИИ "Аэронавигация", а также в учебном процессе в МГТУ ГА в лекционных курсах и в 3 учебных пособиях.

Достоверность результатов основана на корректном применении методов математической статистики, теории информации, теории статистических решений, теории радиолокации и радионавигации, а также на корректном использовании методов статистического моделирования на ЭВМ, и на экспериментальных результатах, полученных в ходе государственных испытаний

радиопелєнгационной системы "Нива" и ДКМВ пеленгаторов в Антарктиде.

Апробация работы.

Основные результаты были доложены и одобрены на научно-технических семинарах МГТУ ГА (МИИГА), ГосНИИ "Аэронавигация", на международных, всесоюзных и внутривузовских научно-технических конференциях МГТУ ГА (МИИГА) в 1985, 1998, на всесоюзных научно-технических конференциях "Статистические методы в теории передачи и преобразования информационных сигналов", (Киев, КНИГА, 1988), "Проблемы совершенствования радиоэлектронных комплексов и систем обеспечения полетов", (Киев, КИИГА, 1989), научно-технической конференции молодых специалистов "Формирование и обработка радиотехнических сигналов", (Черноголовка, 1993), Международной научно-технической конференции 1995 SBMO/IEEE (Бразилия, Рио де Жанейро, 1995), Международной научно-технической конференции ІСЕАА 95 (Италия, Турин, 1995).

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 46 печатных работ, в том числе 3 учебных пособия и одно авторское свидетельство.

Структура и объем работы.

Похожие диссертации на Повышение эффективности использования радиолокационных систем дистанционного зондирования в сложных географических районах