CC BY
136
Секция
«ЭКСПЛУАТАЦИЯ РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ»
УДК 681.516.7.015.2
А. А.Русина
Научные руководители - А. С. Шалыгин, И. Л. Петрова Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» имени Д. Ф. Устинова, Санкт-Петербург
РАСПОЗНАВАНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ МОРСКИХ ОБЪЕКТОВ
Разработка систем радиолокационного распознавания сопряжена с решением целого ряда задач. Важнейшей задачей является вопрос выбора классификационных признаков и схемы разрешения гипотез относительно выбранных параметров.
Последнее десятилетие характеризуется интенсивным развитием, совершенствованием, а также расширением областей применения радиолокационных станций наблюдения морской поверхности и надводных объектов как в гражданских отраслях (картографии, исследовании природных ресурсов, решении задач научно-технического и прикладного характера), так и в военных целях. Особенно актуальны задачи классификации наблюдаемых объектов и построения математических моделей сигналов от этих объектов для различных беспилотных летательных аппаратов.
При построении математических моделей наибольшее распространение получили три подхода: постулирование математической модели; изучение физических явлений, обуславливающих появление сигналов, и непосредственно использование «статистического эквивалента» сигналов, построенного по экспериментальным данным [2].
В математической модели «статистического эквивалента» при поиске, обнаружении, идентификации, выборе, захвате на автосопровождение и сопровождение корабля информационный входной сигнал зависит от пяти основных факторов: характеристик самого корабля, параметров тракта распространения электромагнитных волн, характеристик зондирующего сигнала, а также условий наблюдения корабля и приемного тракта бортового локатора. Определяющими факторами являются характеристики корабля и вид излучаемого сигнала, все остальные факторы учитываются при построении модели. Таким образом, получается, что информационный сигнал, он же эхо-сигнал, представляет собой отраженный физическим объектом зондирующий сигнал, прошедший тракт распространения и приемное устройство бортового локатора.
В настоящее время высказывается много предложений по использованию различий в параметрах эхо-сигналов для классификации объектов. Это различия в доплеровском сдвиге частот, в удлинении эхо-сигнала, ширине спектра, числе бликов в бликовом портрете целей и др. При этом каждый из признаков, как правило, работает только в «своих» ус-
ловиях: доплеровский сдвиг частоты - при различии в относительных скоростях объектов, удлинение сигнала - при различии в протяженности объектов, уширение спектра - в случаях, когда есть то и другое различие и т. д. Для того чтобы они работали одновременно, алгоритм классификации должен учитывать связи между параметрами эхо-сигналов. А эти связи зависят, главным образом, от поведенческих характеристик объектов.
В свою очередь, поведенческие характеристики объектов определяются задачами, для решения которых они предназначены, и характером их поведения. По ряду причин поведенческие характеристики в определенной мере случайны, поскольку случайны параметры, их определяющие: координаты объекта -дистанция от объекта й и направление на него ф, а также элементы его движения - скорость и и курс д. Количественной мерой случайности является вероятностное распределение ¥(й, ф, и, д), где t - время, прошедшее после начала движения локатора.
Поскольку локатор имеет дело не с данными, характеризующими движущийся объект, а с зависящими от них задержкой сигнала 9 и значениями его параметров Хь ..., Хп, то распределение ¥(й, ф, и, д) может быть пересчитано с помощью детерминированных зависимостей X,- = /,(й, ф, и, д), / = 1, ..., п в распределение ^Х9, Хь ..., Хп). После пересчета система управления летательного аппарата должна применить схему разрешения гипотез о том, чем является классифицируемый объект.
Существуют различные схемы принятия решений. При использовании наиболее распространенного байесовского подхода необходимо выбирать гипотезы о принадлежности объекта к одному из классов на бае вычислений их апостериорных вероятностей. В результате в каждый момент наблюдений необходимо решать вопрос о целесообразности продолжения наблюдений, которая определяется путем сопоставления ожидаемых потерь при продолжении наблюдений и потерь от остановки [1].
Перспективным является применение для задач распознавания и классификации надводных объектов аппарата вероятностных нейронных сетей, в частно-
Секция «Эксплуатацияракетно-космической техники»
сти использование аппарата нечетких множеств для распознавания морских объектов по шумовому портрету. Получаемый шумовой портрет формируется из различных, малонадежных и слабо формализуемых признаков, а методы анализа прохождения сигналов являются достаточно сложными, алгоритмизация которых базируется на серии допущений и гипотез, которые усложняют решение и, в ряде случаев, приводят к не всегда адекватным результатам [3].
Библиографические ссылки
1. Розов А. К., Бухарцев М. Н. Классификация морских объектов // Информационно-управляющие системы. № 5. 2004.
2. Давидчук А. Г., Шепета Д. А. Математические модели эхо-сигналов кораблей, наблюдаемых локаторами бортовых систем обработки информации // Информационно-управляющие системы. № 6. 2005.
3. Богданов В. И., Иванов В. А., Пятакович В. А., Юшков И. И. Распознавание морских объектов надводного и подводного типа с помощью метода нечетких выводов : материалы X Всеросс. семинара «Нейроинформатика и ее приложения».
© Русина А. А., Шалыгин А. С., Петрова И. Л., 2010
УДК 669.713.7
Т. И. Сайфуллин1, 2, С. М, Ганин1 1ЦНИИ имени академика А. Н. Крылова, Санкт-Петербург 2БГТУ «Военмех» имени Д. Ф.Устинова, Санкт-Петербург
МОРСКОЙ СТАРТ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЯЖЕЛЫХ ЭКРАНОПЛАНОВ
Рассматриваются основные преимущества и проблемы использования тяжелых экранопланов для запуска космических аппаратов.
В конце ХХ века в странах с протяженными морскими границами возник интерес к космическим транспортным системам с первой ступенью в виде экраноплана. Разработка подобной системы соответствует наметившейся тенденции к использованию запуска космических аппаратов с акватории мирового океана (проекты «Морской старт», «Океан», «Прибой»).
Принципиально экраноплан-носитель может быть использован для создания:
- транспортируемого комплекса для запуска ракет космического назначения с развертыванием стартовой позиции на необорудованном берегу или непосредственно на воде в любой части мирового океана;
- стартовой платформы для обеспечения пуска РКН с экраноплана непосредственно в полете или после сброса с экраноплана, летящего на большой высоте;
- стартово-посадочной платформы для обеспечения эффективного использования воздушно-космических самолетов (ВКС).
Наибольшие надежды на значительное удешевление космических запусков специалисты связывают с созданием полностью возвращаемых многоразовых воздушно-космических самолетов (ВКС) -летательных аппаратов, использующих аэродинамические принципы для разгона и набора высоты, способных совершать гиперзвуковой атмосферный полет с возможностью выхода на опорную околоземную орбиту, маневрирование на орбите и спуск в атмосфере с маневрированием для горизонтальной посадки. ВКС может решать транспортные задачи по доставке экипажей и грузов на орбиту и возвра-
щению их на Землю, инспекция и ремонт ИСЗ, пассажирские межконтинентальные перевозки.
Система, использующая экраноплан-носитель, при старте с поверхности воды рассматривается в широком интервале взлетных масс - до 1800... 2500 т. Благодаря этому практически снимается ограничение на стартовую массу орбитальной ступени, и нагрузка может быть увеличена до уровня систем выведения с вертикальным стартом (массы КА 20.24 т). При использовании дозаправки с судов морского флота расширяется область возможных начальных координат пуска и уменьшается минимальное наклонение орбиты.
Использование экраноплана в качестве разгонно-принимающей ступени для запуска и приема многоразового ВКС практически единственный вариант осуществления на поверхности океана и горизонтального старта и горизонтальной посадки многоразовых КА. Результаты экспериментов по взлету и посадке ЛА на движущийся экраноплан, полученные на пилотажном стенде подтверждают возможность управления их совместным движением на всех стадиях этого процесса. По расчетам специалистов уже в ближайшей перспективе может быть реализован проект на базе экранопланов массой около 750 тонн и воздушно-космических самолетов массой до 300 тонн.
К преимуществам изложенной схемы морского горизонтального старта по сравнению с сухопутным горизонтальным стартом, помимо указанных ранее, можно отнести следующее:
- снижаются финансовые затраты на создание системы в целом за счет относительно низких расходов на создание экраноплана-разгонщика и отсут-
