Geum.ru

In their integration into the international science and business communities

Вид материалаДокументы

Содержание


Направления проблемных исследований (DCTs)
1. Интегрированное многомодальное распознавание, обработка и использование
Подобный материал:
1   ...   11   12   13   14   15   16   17   18   19

Направления проблемных исследований (DCTs)


В этом разделе представлены темы, которые поддерживает программа AFOSR Направления проблемных исследований (DCTs). Научно-исследовательские разработки смогут проводить многопрофильные группы исследователей, обладающих навыками, которые соответствуют требованиям проблемных исследований, и изысканиями, которые отвечают целям программы. Поощряется готовность претендентов консультироваться с руководителем соответствующей программы AFOSR. Краткие информационные документы, излагающие ваши идеи и их уникальность, подаются по желанию, их наличие приветствуется. Согласование с Исследовательской Лабораторией AFOSR поощряется, но не является обязательным.

Руководители программ ВВС перечислены в подразделах, приведенных ниже.

1. Интегрированное многомодальное распознавание, обработка и использование


Описание: Управление научных исследований ВВС (AFOSR) ищет основные научные предпосылки для разработки адаптивных многомодальных радиочастотно-электрооптических датчиков «зондирования в зависимости от текущих характеристик» для решения многообещающих задач обнаружения, отслеживания и идентификации целей в чрезвычайно загруженных динамичных сценах. «Зондирование в зависимости от изменения текущих характеристик» требует развития адаптивных многомодальных устройств зондирования и параллельных разработок в физическом моделировании и симуляции феноменологии целевой сцены, взаимодействий в окружающей среде и крупных прорывов в обработке данных и их использовании. Интегрированный подход позволяет оценить пользу различных методов зондирования, использовать новые схемы обработки сопоставленных данных для цели и задних планов, представляющих интерес. Ожидается, что научно-исследовательские разработки будет проводить многопрофильная группа, имеющая необходимые навыки, которые соответствуют задачам программы исследований.

Предпосылки: Предпосылкой этого исследования является то, что разработка адаптивных многомодальных датчиков, способных фиксировать множественные электромагнитные показатели (интенсивность, длина волны, поляризация, и/или фаза) в формате отображения с временным разрешением обеспечит чрезвычайное усиление способности обнаруживать и опознавать цели, что поможет решить сложные военные задачи, включающие обнаружение низкоконтрастных целей на общирных областях в чрезвычайно динамичных сценах. Требования в условиях боевых действий включают обнаружение и слежение за интересующими объектами в населенной городской местности, обнаружение активности и материалов, свидетельствующих об установке СВУ, обнаружение и идентификация космических объектов, представляющих угрозу, на больших расстояниях. Исторически, опознание военной цели включало обычные военные объекты, имеющие уникальные пространственные и спектральные сигнатуры, которые были в основном изолированы от густонаселенных местностей. Однако, сегодняшние проблемы распознавания цели включают опознавание множества сложных объектов в условиях городской застройки, днем и ночью, когда самые обычные городские объекты могут иметь тактическое значение, и достижение высокой вероятности обнаружения является важнейшим шагом к успеху миссии. Современные методы дистанционного зондирования (например, инфракрасная система широкого диапазона переднего обзора FLIR) ограничены способностью найти замаскированные цели на скрытых или сильно зашумленных фонах. Испытанные подходы для обнаружения скрытых и сильно зашумленных целей включают использование от много- до гиперспектрального восприятия для повышения соотношения «сигнал - шум» и обрабатывать сопоставленные многомодальные/многодискриминантные данные, как например FLIR с SAR, чтобы значительно сократить объем обработки, необходимой для классификации цели, в то же время увеличивая уверенность в установлении характера обнаруженного объекта.

Однако, современные много- и гиперспектральные системы формирования изображений сталкиваются с такими ограничениями, как их режим сканирующего наблюдения (против желательного несканирующего режима) с временными задержками, которые дискредитируют возможность обнаружения быстро двигающихся целей, и их фиксированная конструкция с мульти/гиперспектром может приводить к огромному количеству малозначащих данных для обработки. Также, современные бортовые гиперспектральные датчики массивны, обычно в 4-5 раз больше, чем типичные модули датчиков FLIR, установленных на оружейных платформах тактической авиации, им также необходима большая чувствительность, чем у типичных датчиков FLIR, для нивелирования малого количества фотонов в узких диапазонах длинны волны. Задачи по сопоставлению многодискриминантных данных, поступающих от монорежимных детекторов, включают обработку поступательных регистрационных ошибок, и отсутствия устойчивого, эффективного выделения признаков и возможностей корреляции. Во избежание неправильного или неэффективного использования датчиков и вычислений, было бы желательно «интеллектуально» выбрать «оперативно» оптимальную подгруппу датчиков и установки датчиков, которые являются наиболее важными для принятия решений. Несмотря на то, что это чрезвычайно сложная задача, требующая серьезных прорывов во многих направлениях технологий зондирования, включая инновации в полупроводниковых материалах, структурах устройств, и информационных науках, она предлагает множество интересных возможностей. Несомненно выигрышный подход – разработать настраиваемый мультирежим, вертикально интегрированный (общий пакет датчиков), крупноформатный блок фокальной плоскости сканирования, чтобы соответствовать динамичным требованиям зондирования, продиктованным динамичными целями. Также важной задачей была бы разработка активного управления режимами и настройками датчиков для оптимизации сбора информации в интеллектуальной форме с идентифицируемым критерием отбора.

Основные задачи исследований: Программа фокусируется на моделировании и имитации новейших концепций высокопроизводительных настраиваемых многомодальных плоско-фокальных электооптическо-радиоволновых массивов. Это включает инновационные разработки физических основ и предсказание выходных сигналов детекторов монорежима и режима сочетания, в связи с первоочередным моделированием анализа стойкости и эффективности нисходящей обработки данных. Новые разработки многомодальных детекторов нужно проводить, принимая во внимание то, как они могут оптимально эксплуатировать феноменологию многомодальных признаков целевой сцены; и того, как мультирежимные потоки данных могут быть сопоставлены и интерпретированы новыми и выгодными способами. Например, сопоставленные спектрально-поляриметрические признаки обеспечивают информацию о составе материалов цели, характеристик поверхности и 3-D формы одновременно от одного моментального снимка показаний сенсора, где информация в спектральной зависимости от поляризационного состояния может не быть очевидна отдельно из поляризации и спектральных данных. Чтобы использовать эти и другие возможности мультирежима потребуется тесно координируемая многодисциплинарная исследовательская группа, эксперт в разработке детекторных устройств, сопоставления данных и обработке изображений. Пока фокус основного исследования делается на концепте инновационного интегрированного многомодального электрооптическо-радиоволногого детекторного устройства, существенным будет вспомогательный анализ и понимание использования нисходящей обработки информации. Вариации параметров восприятия включают пространственные, спектральные, поляриметрические, радиометрические и временные; интересующие интервалы длинны волны от ультрафиолетового (0.2мкм) до радиоволнового (мм). Предполагаемое устройство многомодального детектора должно формироваться используя обширные разработки как в пассивном так и в активном восприятии, но особо касаться основных аспектов многомодальной интеграции в общий пакет сенсоров (например, массив детекторов). Окончательным результатом должен быть подход к разработке несканирующего сенсора, который оптимизирует набор явлений для поддержки функциональности обнаружения, отслеживания и идентификации. Датчик должен фиксировать на уровне пикселя правильную комбинацию спектра интенсивности пикселя, состояния поляризации, эволюции во времени (с достаточно высокой пропускной способностью, чтобы фиксировать активные диапазоны и информацию о вибрации), и возможно фазу (поле относительно интенсивности) и работать совместно с другими датчиками для выполнения этих функций. Этот датчик должна дополнять модель высокой точности, чтобы уверенно предсказывать его продуктивность как функцию конфигурации и характеристик цели и фона. Ожидается, что предложения опишут решающие подходы к основным научным проблемам.

В рамках программы: Отдельные выплаты обычно будут составлять $250-300 тысяч в год, в течение 3 лет. Ожидается, что научно-исследовательские разработки будет проводить многодисциплинарная группа, имеющая необходимые навыки, которые соответствуют требованиям направлений, и изысканиями, которые отвечают целям программы. Приветствуется участие исследовательских групп, в составе которых представители разных университетов.

Д-р Дуглас Кочран (Dr. Douglas Cochran)/AFOSR/RSL (703) 696-7796

ФАКС (703) 696-7360

E-mail: douglas.cochran@afosr.af.mil (адрес электронной почты)