Введение к работе
Актуальность темы. Сверхпшрокополосная (СШП) радиолокация при-еняется для решения большого круга задач подповерхностного зондирования, зязанных с поиском, обнаружением и построением изображений объектов, на-одящихся в оптически непрозрачных однородных средах (песок, бетон, пресная эда и т.д.).
Методы подповерхностной СШП радиолокации дают наиболее успешные ре-^льтаты, когда приемная и передающая антенны соприкасаются с грунтом, что эеспечивает их согласование с зондируемой средой. В противном случае йггенны подняты над грунтом) возникают различные искажения принимаемого атнала, связанные со сложными электромагнитными взаимодействиями внутри гстемы <передающая антенна-воздух-грунт-объект-гру'нт-воздух-приемная їгенна>. В данных условиях построение изображений объектов существенно за-эудняется и часто становится невозможным. Ситуация особенно обостряется при гбольших размерах объектов подповерхнослюго зондирования (меньше длины элны в среде) и при их расположении на малых глубинах.
Отмеченная ситуация присуща ряду задач подповерхностной радиолокации и ггречается, например, в задаче обнаружения и идентификации обычных и платковых мин, которая по известным причинам является весьма актуальной.
Цель работы заключается в исследовании и разработке алгоритмов клас-іфикации объектов подповерхностного СШП зондирования, основанных на вы-:лении признаков в структуре сигналов, несущих сведения о типе материала, орме и размерах указанных объектов.
Для реализации поставленной цели в работе решались следующие задачи:
Теоретическое обоснование и выбор методов классификации малоразмерных эъектов подповерхностного СШП зондирования.
-
Планирование, организация и проведение эксперимента с различными классами малоразмерных объектов.
-
Поиск информативных признаков для классификации малоразмерных объектов.
-
Построение и исследование алгоритмов классификации малоразмерных объектов подповерхностного зондирования.
Методы исследования. В работе используются методы статистическоіі радиотехники, прикладной статистики и компьютерного моделирования.
Научная новизна. В процессе решения поставленных задач получены следующие новые научные результаты:
-
По данным статического исследования энергетических спектров СШП сигналов от малоразмерных объектов выделены информативные гармоники и на ш основе построены линейные дискриминантные функции, позволяющие классифицировать объекты по типу материала (металл-диэлектрик) и по их размерам і условиях отрыва антенн от грунта.
-
Показано, что в качестве информативных признаков для классификации объектов подповерхностного зондирования могут быть использованы характеристики разброса значений гармоник энергетического спектра, обусловленного перемещением^ антенн в горизонтальной плоскости относительно объектов.
-
На основе характеристик разброса значений гармоник энергетического спектра СІШ1 сигналов, обусловленного перемещением антенн относительно зондируемых объектов, построены логические правила классификации этих объектов, обладающие повышенной устойчивостью к изменениям условий эксперимента.
Практическая ценность. Разработанные алгоритмы классиф.дсации малоразмерных объектов подповерхностного зондирования вопий в состав программного обеспечения промышленного георадара, эксплуатирующегося рядом отечественных и зарубежных предприятий.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуж-ились на семинарах СПИИРАН, НПО "Импульс", НЛП "Спектр", всесоюзн. се-нинаре "Вопросы технической диагностики" (Ростов, 1990), всесоюзн. семинаре 'Георадар в России" (МГУ, 1996), межд. конф. по инструм. средствам в экологии і безопасности человека (СПб, 1996), конференции в рамках международного конгресса "Информационная математика и искусственный интеллект в информа-ішологии" (Москва-Сочи, 1997).
Публикации. Результаты работы нашли свое отражение в 6 публикациях.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы (53 названия). Общий объем работы - 120 лраниц и рисунками, таблицами и списком литературы.