Анотація до роботи:

Рябкін Ю.В. Інформаційно–вимірювальна система ідентифікації джерел радіовипромінювання для пасивної локації об'єктів. – Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.11.16 – інформаційно–вимірювальні системи. – Донецький національний технічний університет, Донецьк, 2007.

Дисертація присвячена розробці методів підвищення вірогідності оцінки параметрів об'єктів пасивної локації шляхом комплексного аналізу частотних і тимчасових характеристик високочастотних сигналів, що реєструються. Запропоновано концепцію і структурно–алгоритмічну організацію спеціалізованої ІВС у складі станції радіотехнічного контролю. Обґрунтовано використання комплексного параметра для прийняття рішень по ідентифікації об'єкта. Зроблено синтез оптимального алгоритму прийняття рішень із критерію середнього ризику.

Обґрунтовано доцільність паралельного частотного аналізу радіосигналів на основі використання акустооптичного аналізатору і необхідність дослідження його частотно–тимчасових і метрологічних характеристик у складі ІВС. Розроблено математичний опис оптичних сигналів у виді аналітичних виражень для середнього і дисперсії випадкового потоку фотонів, що дозволило синтезувати оптимальні алгоритми просторової і просторово–тимчасової обробки оптичних сигналів малої тривалості. Розроблено метод розпізнавання при паралельній обробці сигналів великої енергії в широкій смузі частот у реальному масштабі часу.

Розроблено системи візуальної ідентифікації, структура бази даних, склад програмного інтерфейсу прототипу системи, а також алгоритм розрахунку візуального порівняння графічних образів типових сигналів і поточного сигналу, що істотно полегшують операторові розпізнавання ОР і ідентифікацію, і дозволяють досягти імовірності визначення типу радіотехнічного засобу понад 0,9.

Дослідження, що проведені в дисертаційній роботі, є теоретичним обґрунтуванням і новим рішенням наукової задачі, яка полягає в підвищенні достовірності оцінювання параметрів об'єктів пасивної локації шляхом комплексного аналізу частотних і тимчасових характеристик реєстрованих високочастотних сигналів, що відображають електромагнітне випромінювання об'єктів. Теоретичні і експериментальні дослідження, що виконані в роботі, можуть бути узагальнені наступними висновками:

1. На основі аналізу характеристик об'єктів ідентифікації, існуючих розробок предметної області і відомих методів ідентифікації джерел радіовипромінювання встановлено, що поставлена мета може бути досягнута шляхом використання методів, що засновані на комплексній оцінці доступних до вимірювання параметрів радіовипромінювання об'єктів в частотно–тимчасовій області і в широкому діапазоні вимірюваних величин. Діапазони параметрів радіовипромінювань різних об'єктів, що перекриваються, не дають можливості однозначної ідентифікації джерел радіовипромінювання. Рішення задачі ідентифікації слідує шукати методами теорії статистичних рішень.

2. Запропоновано концепцію і структурно–алгоритмічну організацію спеціалізованої ІВС у складі станції радіотехнічного контролю. Обґрунтована трьохальтернативна процедура прийняття рішення з результатами «є випромінювання об'єкту», «немає випромінювання об'єкту», «достатньо інформації для прийняття рішення». Виконано синтез алгоритму прийняття рішень виходячи з критерію мінімального умовного середнього ризику.

3. Для реалізації процедур прийняття рішень при ідентифікації об'єктів радіовипромінювання обґрунтоване використання комплексного параметра, що включає спектральні, частотні і тимчасові параметри у якості простих. Проведений синтез оптимального алгоритму прийняття рішень з критерію середнього ризику. Одержані співвідношення і параметри, що реалізовані в алгоритмі.

4. Обґрунтована доцільність сумісного вимірювання частотних і тимчасових параметрів сигналів, що відображають знайдене радіовипромінювання, а також необхідність застосування пристрою паралельного частотного аналізу радіосигналів для оцінювання частотних параметрів радіовипромінювання об'єктів. Запропоновано використання акустооптичного аналізатору і необхідність додаткового дослідження його частотно–тимчасових і метрологічних характеристик при використанні у складі ІВС.

5. Розроблено математичний опис оптичних сигналів у вигляді аналітичних виразів для середнього і дисперсії випадкового потоку фотонів, який враховує хвильові і корпускулярні представлення структури оптичного випромінювання, що дозволило синтезувати оптимальні алгоритми просторової і просторово–часової обробки оптичних сигналів малої тривалості в АОАС. Одержано оцінки ефективності розроблених алгоритмів за критерієм величини відношення сигнал/шум, яке залежить від тривалості t_рад аналізованого радіоімпульсу. Так, для алгоритму просторової обробки вихідного сигналу в АОАС значення критерію пропорційно , а для алгоритму просторово–часової обробки – пропорційно , що порівняно з класичним дає істотний виграш при спектральному аналізі коротких радіосигналів. Одержано вирази для умовної імовірності правильного виявлення і помилкової тривоги, коли сигнал і поміха прийнятої реалізації оптичного сигналу мають гаусову статистику.

6. Для підвищення розділової здатності АОАС по частоті з урахуванням кінцевого часу реєстрації і тривалості вхідних радіоімпульсів з просторовою інтеграцією необхідно проводити градуювання апертури АОМ як функцію вхідного сигналу, з виділенням максимального значення розстроєння несучої частоти, відповідної биттю коливань на комбінаційних частотах.

7. Розроблений метод розпізнавання при паралельній обробці сигналів великої енергії в широкій смузі частот в реальному масштабі часу по нелінійному відгуку АОАС, що приводить до невизначеності за визначенням частоти радіосигналу. Реалізація методу заснована на використанні результатів навчальної вибірки, що поміщаються в базу даних, яка має багатошарову структуру, в якій кожен рівень характеризує еталонні описи сукупності сигналів, як векторів, залежних від інтенсивності і частоти вхідних сигналів. Вирішальне правило розпізнавання еталонних класів побудовано на критерії виділення ознак, для яких оцінна функція правдоподібності максимальна.

8. Розроблена концепція роботи системи візуальної ідентифікації, структура системи і структура бази даних, структура і склад програмного інтерфейсу прототипу системи, а також алгоритм розрахунку і візуалізації частотно–тимчасових розподілів сигналів на основі його спектрального аналізу.

9. Запропоновані способи візуалізації у вигляді поля кольоровості і геометричної візуалізації, які виявляють тонку частотно–тимчасову структуру сигналу і забезпечують відображення реальних об'ємів інформації на екрані протягом часу, достатнього для сприйняття оператором. А візуальне порівняння графічних образів типових сигналів і поточного аналізованого сигналу істотно полегшують оператору ідентифікацію і розпізнавання ОР.

10. Використання у складі станції радіотехнічного контролю спеціалізованої ІВС дозволяє досягти підвищення точності вимірювання тимчасових параметрів сигналів джерел радіовипромінювання, збільшити кількість вимірюваних параметрів складних (вобулюючих) сигналів, що у свою чергу дасть можливість досягти ймовірності визначення типу радіотехнічного засобу за повним набором параметрів понад 0,9, а імовірність визначення конкретного екземпляра радіотехнічного засобу – понад 0,85.

Основні результати дисертаційної роботи опубліковані в наступних публікаціях:

1. Рябкин Ю.В. Установление информативных параметров типовых источников радиоизлучений для их идентификации // Наукові праці Донецького національного технічного університету. Серія: «Обчислювальна техніка та автоматизація» . Вип..88. – Донецьк: ДонНТУ, 2005. – С. 145 – 152.

2. Рябкин Ю.В., Зори А.А. Анализ структуры системы обнаружения радиоизлучения в составе станции радионаблюдения и её усовершенствование // Інформаційні технології та комп’ютерна інженерія. – 2006. – №3(7). – Вінниця: ВНТУ, 2006. – С. 53 – 59.

3. РябкинЮ.В., КарнаухВ.В. Квазиоптимальная обработка коротких радиоимпульсов в акустооптическом спектроанализаторе // Автоматика, автоматизация, электротехнические комплексы и системы. – Херсон: ХНУ. – 2006. – Вып. 2(18). – С. 113 – 116.

4. Стрелков А.И., Барсов В.И., Рябкин Ю.В. Принципы расширения динамического диапазона акустооптического анализатора спектра // Системи обробки інформації. – Харків: НАНУ, ПАНМ, ХВУ. – 2004. – Вип. 9. – С. 173 – 178.

5. Стрелков А.И., Барсов В.И., Рябкин Ю.В. Потенциальные возможности совместной оценки параметров радиосигналов в задачах электромагнитной оценки // Системи обробки інформації. – Харків: НАНУ, ПАНМ, ХВУ. – 2004. – Вип. 7. – С. 208 – 215.

6. Рябкин Ю.В. Обоснование алгоритма оценивания частотных параметров радиоимпульсов большого уровня по информативным сигналам акустооптического спектроанализатора // Материалы 1–й международной научно–технической конференции «Моделирование и компьютерная графика», г.Донецк, 04–07 октября 2005 г. – Донецк, ДонНТУ, МОН Украины, 2005. – 243 – 247.

7. Рябкин Ю.В. Подсистема визуализации частотно–временных характеристик сигналов радиолокационных станций // Матеріали ІІІ – ої науково–практичної конференції , „Донбас–2020: наука і техніка – виробництву”, м. Донецьк, 30 – 31 травня 2006 р. – Донецк, ДонНТУ, МОН України, 2006. – 505 – 513.

8. Стрелков А.И., Барсов В.И., Рябкин Ю.В. Метод совместной оценки параметров радиосигналов при анализе электромагнитной обстановки // 14–я НТК „Наукові проблеми, модернізації та застосування інформаційних систем космічного і наземного базування”. – Житомир: ЖВІРЕ, 2004. – С. 89.

9. Стрелков А.И., Барсов В.И., Рябкин Ю.В. Оценка параметров сигналов с различным динамическим диапазоном при анализе ЭМО // 10–я Юбилейная Международная конференция «Теория и техника передачи, приема и обработки информации». Сб. тезисов докладов. Ч. 1. – Харьков: ХНУРЭ. – 2004. – С.283 – 284.

10. Рябкин Ю.В. Специализированная информационно–измерительная система идентификации объектов радиоизлучений // Практика и перспективы развития партнерства в сфере высшей школы: Материалы восьмого международного научно–практического семинара, г.Донецк, 17–20 апреля 2007г. В 3–х томах. Том 3. – Донецк, ДонНТУ, 2007. – С. 264–276.

11. Патент України №39604 А. Акустооптичний вимірювач частоти. Бюл. №5, 15.06.2001.

12. Патент України №39422 А. Станція радіотехнічного контролю. Бюл. №5, 15.06.2001.

13. Патент України №39605 А. НВЧ–Змішувач. Бюл. №5, 15.06.2001.

Особистий внесок претендента в публікаціях: [2] – виконано аналіз структури системи виявлення радіовипромінювання у складі станції радіоспостереження та її удосконалення; [3] – поставлена задача квазіоптимальної обробки коротких радіоімпульсів в акустооптичному спектроаналізаторі; [4] – запропоновано принципи розширення динамічного діапазону акустооптичного аналізатора спектру; [5] – дано аналіз потенційним можливостям сумісної оцінки параметрів радіосигналів; [8] – запропоновано метод сумісної оцінки параметрів радіосигналів при аналізі електромагнітної обстановки; [9] – обґрунтовано модель оцінки параметрів сигналів з різним динамічним діапазоном; [11–13] – автору належить концепція предмету винаходу.