Книги по разным темам Pages:     | 1 | 2 | 3 | 4 |   ...   | 40 |

Архитектура модуля формирования была определена исходя из особенностей модели сигнала, связанной с выделением групповых и парциальных задержек сигнала и доплеровских сдвигов частоты. Предлагаемая схема модуля формирования приведена на рис. 2 [7].

Квадратурный АЦП смеситель Зондирующий сигнал (ПЧ) Линия задержки ВычислиКомплексный Синтезатор тельная частоты умножитель система Квадратурный Модулятор модулятор Радиолокационный сигнал (ПЧ) Рис. 2. Структурная схема модуля физического формирования радиолокационного сигнала земной поверхности Обработка сигнала ведется на уровне синфазной и квадратурной компонент, восстанавливаемых из оцифрованного сигнала на промежуточной частоте. Линия задержки обеспечивает имитацию групповой задержки сигнала зоны обзора. Синтезатор частоты в совокупности с комплексным умножителем формируют групповой сдвиг частоты формируемого сигнала. Модулятор осуществляет формирование сигнала в зоне обзора.

Достигнутые результаты С использованием описанной модели сигнала вторичного излучения было проведено численное моделирование, по результатам которого был получен массив отсчетов сигнала. В ходе моделирования считалось, что носитель РЛС движется по прямой с постоянной скоростью, а зондирующим сигналом является последовательность когерентных радиоимпульсов. Геометрия задачи представлена на рис. 3.

Рис. 3. Геометрия решаемой задачи Расчет сигнала выполнялся для режимов картографирования с низким, средним и высоким разрешением. Моделировался горизонтальный полет самолета на высоте 5000 м.

Расчет сигнала выполнялся на модели реального рельефа с учетом существующих слоев водных и лесных массивов.

С использованием полученного в результате моделирования массива отсчетов сигнала вторичного излучения было построено радиолокационное изображение фрагмента земной поверхности во всех трех режимах (рис. 4).

а) б) в) Рис.4. Радиолокационные изображения земной поверхности с низким (а) средним (б) и высоким (в) разрешением На представленных изображениях хорошо прослеживаются структура рельефа земной поверхности и границы областей с различными электрофизическими параметрами. Линейное разрешение полученных изображений составляет соответственно 120м, 65м, 25м.

Несмотря на то, что первоначально работа велась для задачи обзора с борта летательного аппарата в режиме Воздух - Поверхность, была сделана попытка использования разработанной модели для случая неподвижной наземной РЛС. На рис. 5.

приведены фрагмент топографической карты а) и карта высот местности б). Треугольником отмечено положение РЛС, флажком с точкой - центральная точка зоны обзора. Контуром выделен сектор, охватываемый РЛС в процессе сканирования. На рис. 5 в) представлено радиолокационное изображение, полученное из рассчитанного для указанных условий сигнала.

а) б) в) Рис. 5. Топографическая карта а) и карта высот местности б) в районе моделирования и полученное радиолокационное изображение в) Хорошее соответствие полученного изображения моделируемым условиям показывает пригодность разработанных математических основ имитации сигнала не только для РЛС воздушного, но и наземного базирования, например, для зенитно-ракетных комплексов.

В результате работ по аппаратной части был создан прототип имитатора для РЛС, способного формировать сигнал от зоны обзора, образованной одной угловой позицией антенны, протяженностью 512 элемента разрешения при ее облучении пачкой из импульсов, которые представляют собой радиоимпульсы прямоугольной формы длительностью порядка 70 нс без внутриимпульсной модуляции.

С помощью подсистемы мониторинга формируемого сигнала, по результату синтеза было построено радиолокационное изображение, представленное на рис.6.

Рис. 6. Радиолокационное изображение, полученное на аппаратной части имитатора из физически сформированного сигнала Результаты работы по комплексу имитации были представлены на Всероссийской научно-технической конференции Исследование, проектирование, испытание и эксплуатация приборных устройств военной техники, 28-30 мая 2008 г., ВЛГУ, г.Владимир, на Международной конференции: Перспективы использования новых технологий и научнотехнических решений в ракетно-космической и авиационной промышленности, проводимой в рамках Международного салона аэрокосмических технологий и услуг AEROSPACE-2008, 20 - 24 августа 2008 г., г. Москва, на XXXIV военно-научной конференции 2-го ЦНИИ МО РФ 30-31 октября 2008 г., г.Тверь, на международных научно-технических конференциях Радиолокация, навигация, связь (г.Воронеж). Также результаты работы представлены на экспозициях выставок МАКС-2007, VII Московский Международный салон инноваций и инвестиций 2007 г., на котором работа отмечена серебряной медалью ВВЦ, и VIII Всероссийская выставка научно-технического творчества молодежи НТТМ-2008, где проект отмечен золотой медалью ВВЦ. Кроме того, результаты внедрены при выполнении научноисследовательской работы в рамках х/д НИР № П-02/07ЯР/759 от 14.06.2007 по разработке и поставке блока формирования сигнала подстилающей поверхности.

Выводы В рамках работы, проводимой по созданию имитатора эхо-сигналов динамической радиофизической сцены, решены задачи разработки математической модели, предназначенной для расчета параметров эхо-сигнала с учетом задаваемой обстановки, и принципов построения аппаратуры формирования эхо-сигнала на физическом уровне. Апробация модели методом математического моделирования показала, что она обеспечивает точность расчета законов модуляции амплитуды и фазы эхо-сигнала, удовлетворяющую требованиям всех режимов дистанционного зондирования, в том числе и режимов с высоким разрешением. Адаптация модели сигнала к расчету на нулевой частоте в виде синфазной и квадратурной компонент дает возможность широкого применения цифровой элементной базы, и, следовательно, получения хороших технических характеристик имитатора. Первичные исследования прототипа имитатора, показали хорошую работоспособность предложенной схемы формирователя и на практике подтвердили согласованность функционирования модели сигнала и аппаратуры синтеза.

Следует отметить, что область применения результатов работы не ограничивается задачами имитации эхо-сигналов поверхности. С помощью полигонных моделей могут быть представлены как детальные объекты местности, входящие в состав ландшафта, так и полезные пространственно распределенные объекты, рассматриваемые в качестве целей. Кроме того, обобщение изложенной модели сигнала на случай разнесенного положения излучающей и принимающей антенн позволит расширить область ее применения как на бистатические системы радиолокации, так и системы, не связанные с задачами радиолокации, например, линии радиосвязи, действующие в условиях значительного влияния отражений от земной поверхности. Схема построения аппаратуры формирования сигнала также может быть доработана для создания имитаторов сигналов для бистатических систем радиолокации и систем радиосвязи.

итература 1. Киселёва Ю. В., Кренёв А. Н., Определение характеристик имитатора радиолокационных сигналов режима картографирования./ Сборник докладов VIII Международной научнотехнической конференции Радиолокация Навигация Связь, Том 3, Воронеж, 23-25 апреля 2002 г., стр. 2016-2026.

2. Киселёва Ю. В., Кренёв А. Н., Анализ влияния движения носителя БРС на качество формирования кадра радиоизображения в режиме картографирования./ Вестник Ярославского зенитного ракетного института противовоздушной обороны: Сборник научных трудов ЯЗРИ ПВО, Ярославль, 2002 г., Выпуск 3, стр. 14-18.

3. Киселёва Ю. В., Кренёв А.Н. Полунатурное моделирование в задаче картографирования земной поверхности.// Телекоммуникации, №2, 2003г.

4. Герасимов А.Б. Киселёва Ю.В. Моделирование сигнала вторичного излучения в режиме картографирования земной поверхности./ международная конференция ХХХ Гагаринские чтения, г.Москва, 6-10 апреля 2004 г.

5. Герасимов А.Б, Киселёва Ю.В., Кренёв А.Н. Развитие модели сигнала радиолокационного картографирования для имитации режима высокого разрешения./ XI Международная научно-техническая конференция Радиолокация, навигация, связь. Воронеж, 2005г., Том 3.

6. Герасимов А.Б, Кренёв А.Н. Имитация при полунатурном моделировании режима картографирования./Юбилейная научно-техническая конференция Авиационные системы в XXI веке г. Москва, 11-13 апреля 2006 г.

7. Виноградов К.Е, Герасимов А.Б., Горюнцов И.С., Киселёва Ю.В., Кренёв А.Н., Погребной Д.С. Физическое моделирование сигнала, отраженного от поверхности, в задаче радиолокационного картографирования./ международная конференция Перспективы использования новых технологий и научно-технических решений в ракетно-космической и авиационной промышленности г. Москва, 20-24 августа 2008 г.

ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫЙ КОМПЛЕКС ИЗУЧЕНИЯ АЛГОРИТМОВ КОМПЬЮТЕРНОГО ЗРЕНИЯ Давыденко Е.В., аспирант кафедры ДЭС, Волконский А.С., студент группы РЭ-51, Лебедев И.М., студент группы РЭ-Научные руководители Брюханов Ю.А., д.т.н., Приоров А.Л., к.т.н.

Введение Использование видеоинформации в современном мире стремительно возрастает. Одной из наиболее динамично развивающихся областей использования видео является так называемое компьютерное (машинное, техническое) зрение.

Цель компьютерного зрения - принятие решений о характеристиках реальных физических объектов и сцен, основываясь на воспринимаемых изображениях. Основной областью применения систем СКЗ является видеонаблюдение и смежные с ним области (идентификация личности, детекторы движения, распознавание и отслеживание движущихся объектов, распознавание автомобильных номеров и т.д.). Кроме того, системы технического могут применяться в Х автомобилестроении (контроль качества окраски, сварных швов и т.д.);

Х электронике (контроль установки микросхем на плату и т.д.);

Х медицине и фармацевтике (автоматический контроль маркировки и т.д.);

Х машиностроении (контроль точности изготовления деталей и т.д.);

Х металлургии (контроль состояния прокатных станов за счет определения зазоров и смещений валков, контроль геометрии "ручья", контроль вспучивания металла перед валками, контроль геометрии кристаллизатора и т.д.);

Х робототехнике (увеличение точности перемещений манипуляторов роботизированных установок);

Х при лабораторных испытаниях (бесконтактное измерение температуры, контроль поверхности и т.д.).

Специализированные алгоритмы обработки изображений, использующиеся для машинного зрения, призваны решать следующие задачи:

Х распознавание Х оптическое распознавание знаков Х идентификация Х определение движения Х обнаружение Х слежение Х поиск изображений по содержанию Х восстановление изображения Х оценка положения Однако, достижения в области компьютерного зрения куда более скромны по сравнению с успехами в других областях вычислительной техники.

Этот дисбаланс становится все более нетерпимым в условиях возрастания потребностей в создании интеллектуальных систем, снабженных зрением и приближающихся по возможностям к человеку. Возможности интеллектуального анализа изображений с помощью компьютеров оставляют желать много большего, что стимулирует активную деятельность ученых в этом направлении [2].

Задачи проекта Данная работа предусматривает создание многоцелевого программно-аппаратного комплекса изучения алгоритмов технического зрения. Общая задача проекта преследует одновременно две цели:

1. Создание автономной программно-аппаратной платформы с применением разработанных в рамках проекта инновационных алгоритмов компьютерного зрения.

2. Создание специализированного программного обеспечения с использованием аппаратной платформы для предоставления студентам ЯрГУ возможности практического обучения и исследования алгоритмов компьютерного зрения с тестированием их в реальных условиях.

Мобильная Стационарный пункт стратегия управления исследовательская управления платформа (МИП) (СПУ) видеоряд алгоритмы распознавания Виртуальная видео среда изучения алгоритмов (ВС) Рис. 1. Структурная схема комплекса изучения алгоритмов компьютерного зрения В состав разрабатываемого комплекса входят три структурные компоненты:

Х ВС - виртуальная среда предварительного исследования алгоритмов обработки изображений.

Х МИП - мобильная исследовательская платформа, предназначенная для тестирования разработанных алгоритмов в реальных условиях.

данные о качестве р аботы алгоритмы распознавания видео Х СПУ - пункт управления для обеспечения связи МИП с оператором, непосредственного управления МИП, выбора стратегии поведения МИП, анализа данных машинного зрения.

Описание структурных компонент комплекса и их взаимосвязей Виртуальная среда предварительного исследования алгоритмов ТЗ (ВС) Специализированная виртуальная среда предварительного исследования алгоритмов ТЗ представляет собой трехмерный симулятор движения мобильной платформы, созданный на базе Borland Division Studio 2006. Позволяет произвести разработку конкретного алгоритма ТЗ, а на его основе - стратегии поведения мобильной платформы. На данном этапе происходит успешная апробация алгоритма преследования объекта на основе цветового распознавания.

Кроме того, ведется разработка стратегии поведения мобильной платформы на основе оценки векторов движения. Протестированный в ВС алгоритм внедряется непосредственно в программное обеспечение МИП либо пополняет базу СПУ [3].

Рис. 2. Тестирования стратегии поведения мобильной исследовательской платформы на основе алгоритма цветового распознавания ВС предназначена для первоначального тестирования и отработки реализованных алгоритмов ТЗ в виртуальной среде на базе трехмерного моделирования окружающего мира.

Цель ВС - дать возможность первоначальной лобкатки разрабатываемых алгоритмов ТЗ и стратегий поведения мобильной платформы без применения аппаратной части с целью минимизации риска повреждения аппаратной части, что особенно важно в контексте первоначального обучения алгоритмам ТЗ.

Стационарный пункт управления мобильной исследовательской платформой (СПУ) Стационарный пункт управления - это компьютер с возможностью двунаправленной беспроводной связи с мобильной исследовательской платформой и определенным набором программных продуктов. С его помощью оператор получает данные, зафиксированные СТЗ мобильной платформы, осуществляет контроль и выбор стратегии ее поведения, а также может непосредственно управлять платформой в критической ситуации (опасность столкновения с объектом окружающей обстановки, падения и т.п.). Разработка программной части проекта на базе ОС Windows делает возможным использование в качестве СПУ любого бытового компьютера с поддержкой Wi-Fi.

Pages:     | 1 | 2 | 3 | 4 |   ...   | 40 |    Книги по разным темам