Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Nâng cao chất lượng phát hiện các vật thể nhỏ trên mặt biển sử dụng ra đa phân cực

Luận án đưa ra thuật toán mới nâng cao chất lượng phát hiện mục tiêu trên mặt biển sử dụng độ lệch chuẩn của hệ số elip phân cực K. Sử dụng tham số phát hiện mới σK có khả năng tăng chất lượng phát hiện mục tiêu trên mặt biển như giảm đáng kể xác suất báo động lầm, tăng xác suất phát hiện đúng so với khi chỉ sử dụng tham số phát hiện K và tăng khả năng phát hiện các mục tiêu có cùng hệ số K giống với nhiễu biển mà không thể phát hiện được nếu chỉ sử dụng hệ số K.

BỘ QUỐC PHÒNG HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ PHẠM TRỌNG HÙNG NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG PHÁT HIỆN CÁC VẬT THỂ NHỎ TRÊN MẶT BIỂN SỬ DỤNG RA ĐA PHÂN CỰC Ngành: KỸ THUẬT RAĐA DẪN ĐƯỜNG Mã số: 9.52.02.04 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Hà Nội – 2020 CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ - BỘ QUỐC PHÒNG Người hướng dẫn khoa học: TSKH Đào Chí Thành GS TSKH Tatarinov V.N Phản biện 1: GS.TS Nguyễn Bình Phản biện 2: PGS.TS Bạch Nhật Hồng Phản biện 3: TS Nguyễn Mạnh Cường Luận án bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án cấp Học viện theo Quyết định số 4673/QĐ-HV ngày 25 tháng 12 năm 2020 Giám đốc Học viện Kỹ thuật Quân sự, họp Học viện Kỹ thuật Quân vào hồi giờ… ngày…tháng… năm 2020 Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Quốc gia Việt Nam - Thư viện Học viện Kỹ thuật Quân MỞ ĐẦU Động lực nghiên cứu: Hiện nay, việc phát mục tiêu có kích thước nhỏ mặt biển khó khăn đa hàng hải, khơng phải khơng có phương pháp hiệu để mơ hình hóa nhiễu biển mà cịn tỉ số tín hiệu/nhiễu thấp mục tiêu nhỏ mặt biển Bài toán phát mục tiêu mặt biển cịn khó khăn mục tiêu nhiễu biển gần miền tần số Doppler góc nhìn Khi thơng tin phân cực xem giải pháp hiệu để tăng khả phát mục tiêu mặt biển Các cơng trình nghiên cứu thơng tin phân cực quan trọng biên độ, pha tần số Ra đa phân cực cho nhiều tham số phát mới, ví dụ như: entropy (H), độ phân cực (DoP), Span tín hiệu (SS), hiệu pha, hệ số elip (τ), góc hướng (φ) v.v Các tham số phân cực có đặc trưng khác nhiễu mục tiêu cộng nhiễu điều sở để cải thiện thuật tốn phát mục tiêu đa Có thể rút tham số phân cực từ dạng biểu diễn trạng thái phân cực khác nhau: thông qua ma trận tán xạ, thông qua tham số Stock, ma trận hiệp phương sai phân cực v.v Thông tin phân cực sử dụng để tăng hiệu phát mục tiêu từ năm 1950 Ban đầu nhà nghiên cứu tập trung vào việc lựa chọn trạng thái phân cực tối ưu biết trước phân cực nhiễu tạp Một phương pháp lựa chọn trạng thái phân cực tối ưu sử dụng thực tế Sau tiếp tục phát triển ý tưởng thành trường hợp thực tế mục tiêu nằm tạp phân bố xác định Mơ hình nhiễu phân bố Gauss mơ hình nhiễu phân bố khơng Gauss sử dụng để xây dựng phát phân cực Xuất phát từ tính cấp thiết vấn đề nghiên cứu với mong muốn đóng góp vào việc nâng cao khả phát mục tiêu có diện tích phản xạ hiệu dụng bé bề mặt đặc biệt mặt biển, đề tài “Nâng cao chất lượng phát vật thể nhỏ mặt biển sử dụng đa phân cực” mang tính cấp thiết, có ý nghĩa khoa học cao phù hợp với xu thời đại Kết nghiên cứu bổ sung thêm lý thuyết toán phát mục tiêu mặt biển sử dụng tham số phân cực Đồng thời tài liệu tham khảo quan trọng việc nghiên cứu, phát triển triển khai hệ thống đa phân cực Các đóng góp luận án: Một số đóng góp luận án tóm tắt sau: Đưa thuật toán nâng cao chất lượng phát mục tiêu mặt biển sử dụng độ lệch chuẩn hệ số elip phân cực K Sử dụng tham số phát σK có khả tăng chất lượng phát mục tiêu mặt biển giảm đáng kể xác suất báo động lầm, tăng xác suất phát so với sử dụng tham số phát K tăng khả phát mục tiêu có hệ số K giống với nhiễu biển mà phát sử dụng hệ số K Đưa thuật toán nâng cao chất lượng phát mục tiêu mặt biển sử dụng độ lệch chuẩn độ phân cực DoP mục tiêu đa Sử dụng tham số phát σDoP có khả tăng chất lượng phát mục tiêu mặt biển giảm đáng kể xác suất báo động lầm, tăng xác suất phát so với sử dụng tham số phát DoP tăng khả phát mục tiêu có hệ số DoP giống với nhiễu biển, mục tiêu mà phát sử dụng hệ số DoP Bố cục luận án: Bố cục luận án chia thành: phần mở đầu, chương, kết luận kiến nghị, danh mục cơng trình cơng bố, tài liệu tham khảo Chương Tổng quan toán phát mục tiêu mặt biển sử dụng đa phân cực đặt toán nghiên cứu 1.1 Xu hướng nghiên cứu toán phát mục tiêu phản xạ yếu bề mặt Trong toán phát mục tiêu có phản xạ yếu điều kiện nhiễu phức tạp, xu hướng phát triển chung hệ thống đa ứng dụng thuật toán xử lý thông tin, khai thác triệt để thông tin tín hiệu đa, chuyển sang sử dụng phương pháp xử lý số thông minh, hệ thống phức hợp dải tần khác nhau, kết hợp với hệ thống quang học dải gần quang học 1.2 Tổng quan toán phát mục tiêu sử dụng tham số phân cực Các thuật toán phát mục tiêu sử dụng tham số phân cực chia thành hai loại: giải pháp thứ sử dụng mơ hình thống kê nhiễu mục tiêu cộng nhiễu Dạng giải pháp thứ hai sử dụng mơ tả tham số sóng phản xạ 1.2.1 Các tham số phân cực mục tiêu đa Tính chất mục tiêu đa mơ tả thơng qua ma trận tán xạ (MTTX), có dạng trùng với ma trận Jones Ma trận Jones lại liên quan với ma trận Mueller biến đổi ma trận tương quan sóng phân cực phẳng phần Ma trận Mueller liên quan đến sóng tới sóng phản xạ từ mục tiêu đa: S px  M S toi (1.1) S px , Stoi - véc tơ Stock sóng phản xạ sóng tới; M ma trận Mueller (4x4); S  s11 s12 s21 s22 - MTTX phức mục tiêu đa Với trường hợp đa tích cực vị trí s12=s21 Khi MTTX mang tồn thơng tin mục tiêu đa 1.2.2 Thuật toán tách tham số bất biến phân cực từ MTTX Để tách tham số phân cực cần phải giải toán khai triển MTTX mục tiêu đa Với mục tiêu có cấu trúc đối xứng xoay đơn giản chuyển đổi MTTX thành dạng đường chéo đối xứng (s12=s21) phép biến đổi, đảm bảo tính đối xứng MTTX với mục đích để xác định trị riêng 1.3 Tổng quan phương pháp phát mục tiêu mặt biển sử dụng tham số phân cực tín hiệu phản xạ 1.3.1 Bài toán phát theo tham số phân cực Để sử dụng phân cực tín hiệu đa toán phát mục tiêu bề mặt cần phải nghiên cứu mơ hình thống kê phân cực tín hiệu phản xạ nhiễu lẫn mục tiêu Mỗi dạng mục tiêu ứng với MTTX 1.3.2 Phát mục tiêu sử dụng phép thử tỷ số hợp lý tổng quát phân cực (GLRT) Cấu trúc phát GLRT có dạng: H1 maxR , aHH , aVV , aHV  px (x/ H1 ).pY (Y )   maxR  px (x/ H ).pY (Y)  (1.2) H0 λ ngưỡng phát Phương pháp GLRT tăng đáng kể thông tin phân cực mục tiêu Đặc biệt có thêm kênh HV vào hai kênh phân cực HH, VV tăng chất lượng phát so với việc sử dụng đơn kênh HH, VV 1.3.3 Phát tàu thuyền biển lọc khía nhiễu địa hình phân cực (GP-PNF) Bộ lọc GP-PNF (Geometrical Perturbation-Polarimetric Notch Filter) dạng thích nghi lọc nhiễu địa hình GPF (Geometrical Perturbation Filter) làm việc lọc khía khơng gian phân cực GP-PNF phát hiệu mục tiêu mặt biển cách cô lập loại bỏ phản xạ từ mặt biển không gian phân cực ma trận hiệp phương sai Trong GP-PNF, trước tiên cần xây dựng véc tơ đặc điểm chiều:   t  Trace Cquad  pol   q  t1 , t2 , t3 , t4 , t5 , t6    k1  , k2 , k3 T , k1 * k2 , k1 * k3 , k2 * k3   T (1.3) Sau biến đổi, cuối tính phát phân cực có dạng:   Re dR (1.4) PC PT RedR tham số với tên gọi tỷ số rút gọn, PC PT thể cho công suất nhiễu mục tiêu tương ứng Với GP-PNF, Marino thực nghiệm khả phát mục tiêu tàu mặt biển với tham số phát khác MTC (HH*VH), kênh lượng VH, tham số DoP 1.3.4 Phát mục tiêu mặt biển sử dụng độ phân cực DoP Reza Shirvany sử dụng độ phân cực DoP độ khử phân cực DoD để tăng độ tương phản vết dầu tràn so với môi trường xung quanh sử dụng chế độ phân cực kép SAR tương quan Trạng thái phân cực sóng điện từ đặc trưng độ phân cực DoP: DoP  s12  s22  s32 s0 (1.5) a  (s0 ,s1 ,s2 ,s3 )T véc tơ Stock Hoặc tính theo trị riêng λ1, λ2 MTTX biểu thức:   2 DoP  , 1  2 (1.6) 1  2 Reza Shirvany thực nghiệm khả sử dụng tham số DoP cho việc phát tàu so sánh kết với tham số khác phân cực kép HH-HV, VH-VV, HH-VV Kết hầu hết tàu phát thông qua tham số DoP 1.3.5 Phát mục tiêu nhỏ mặt biển sử dụng cửa sổ trượt theo tham số phân cực Tác giả cơng trình đề xuất tham số  M dùng phát mục tiêu mặt biển dựa khác phân cực tín hiệu phản xạ từ tàu từ mặt biển, sau kết hợp với phương pháp ổn định xác suất báo động lầm hai tham số (TP-CFAR) để thực việc phát mục tiêu Mục đích phát đánh giá đầy đủ hiệu ứng phân cực tàu, sau khuếch đại lên thơng qua xử lý cửa sổ trượt Thuật tốn cửa sổ trượt tính bằng: M  test B0 test  B0 A0 tr tr  T22  T33 test  T22  T33 T11 tr tr (1.7) tr tương ứng trung bình theo khơng gian cửa sổ thử nghiệm cửa sổ tập với tr  bg  test tham số tính thơng qua ma trận tương quan T: T  kpk  p T11 T12 T13   T12* T12 T23 T * T * T  13 23 33   A0 C  jD H  jG       C  jD B0  B E  jF    H  jG E  jF B  B     (1.8) Khi thực thử nghiệm với mục tiêu tàu có kích thước từ đến 90 m, kết phương pháp tốt so sánh với phương pháp sử dụng kênh HV, phương pháp SPAN, PWF GNF 1.4 Hiệu ứng “vết” phân cực mục tiêu hỗn hợp đo hệ số elip phân cực K tín hiệu phân cực tròn Trong thực nghiệm tiến hành đo đồng thời hai tham số tín hiệu phản xạ là: RCS mục tiêu tham số bất biến phân cực hai dạng mục tiêu: dạng có nhiễu biển; dạng mục tiêu nằm mặt biển (gọi mục tiêu hỗn hợp) Hình 1.1a ứng với trường hợp tín hiệu phản xạ từ mặt biển (khơng có mục tiêu) hình 1.1b ứng với trường hợp tín hiệu phản xạ từ mục tiêu hỗn hợp (mục tiêu cộng nhiễu biển) Có thể thấy thay đổi mạnh hệ số elip sóng phản xạ trường hợp có mục tiêu mặt biển b Hình 1 Tham số phân cực lượng tín hiệu tán xạ 1.5 Đặt vấn đề nghiên cứu Từ kết nghiên cứu đánh giá tổng quan Chương nghiên cứu sinh xác định vấn đề nghiên cứu sau: Khảo sát khả sử dụng hệ số elip phân cực K toán phát mục tiêu mặt biển; Nghiên cứu đưa thuật toán sử dụng độ lệch chuẩn hệ số elip phân cực K toán phát mục tiêu mặt biển; Nghiên cứu đưa thuật toán sử dụng độ lệch chuẩn độ phân cực DoP toán phát mục tiêu mặt biển; Khảo sát khả phát mơ hình mục tiêu đa sử dụng độ lệch chuẩn tham số phân cực đề xuất Kết luận chương Chương trình bày tổng quan toán phát mục tiêu mặt biển sử dụng tham số phân cực thuật toán liên quan đến tham số phân cực Trên sở nghiên cứu vấn đề tồn toán phát mục tiêu sử dụng tham số phân cực tiềm để đưa tham số phát mới, nghiên cứu sinh xây dựng định hướng nghiên cứu luận án Chương Nghiên cứu khảo sát sử dụng hệ số elip phân cực K cho toán phát mục tiêu mặt biển 2.1 Đặc tính thống kê hệ số elip phân cực K 2.1.1 Độ không đẳng hướng phân cực phức Độ không đẳng hướng phân cực (CDPA) định nghĩa bằng: P  12  22 12  22 (2.1) 1 , 2 trị riêng MTTX mục tiêu đa 2.1.2 Hệ số elip phân cực Đầu tiên cần tính tỉ số phân cực trịn tín hiệu phản xạ hai kênh phân cực trực giao, với CDPA mục tiêu đa: PRL  cos   sin  i (2   2 )   i (2   2 )  e  tan     e cos   sin  4  (2.2) α, β góc elip góc hướng elip phân cực Mô đun CDPA liên quan trực tiếp đến tính chất phân cực mục tiêu: PRL  P  1  2    tan     4 1  2  (2.3) Tuy nhiên việc sử dụng CDPA không thuận tiện P  0,   , cần phải biến đổi tuyến tính CDPA thành dạng:   PRL  tan        tan   K PRL  tan          (2.4) 4 với K gọi hệ số elip phân cực 2.1.3 Phân bố xác suất hệ số elip phân cực sở phân cực tròn Hàm PDF hệ số elip W ( K ) trường hợp hệ số tương quan thành phần phân cực trực giao R = có dạng: 10 2.2.3 Tính tốn xây dựng phát hai mức dựa hệ số elip phân cực K Nếu sử dụng tiêu chuẩn Neyman-Pearson để tìm khoảng phát hiện, ΔKnb chọn cho xác suất kiện K0  [1, KL )  ( KR ,1] trường hợp có nhiễu biển xác suất báo động lầm PF Xác suất báo động lầm PF bằng: PF  PF  PF  KL  +1 Wsc ( K )dK  1 W sc ( K )dK (2.7) KR nhiễu bề mặt biển KL KR có dạng đối xứng qua 0, hay nói cách khác –KL = KR Khi đó: +1 KL KR 1 PF  PF  PF   Wnb ( K )dK   Wnb ( K )dK (2.8) Xác suất phát PD bằng: PD   PM   KR W nb  mt ( K )dK (2.9) KL với hàm Wnb+mt(K), có dạng biểu thức (2.5) 2.2.4 Đánh giá xác suất phát mục tiêu theo tham số phân cực K sử dụng tiêu chuẩn Neyman-Pearson Nếu hàm Wnb+mt (K) có dạng (2.5), tính PD theo ngưỡng phát biểu thức (2.9) Từ xây dựng hàm tính PD phụ thuộc vào tham số b, a1 hình 2.4 a b Hình Xác suất phát theo tham số b, a1 13 Hình 2.4a rằng, PD phụ thuộc vào đặc tính phân cực tín hiệu tổng cộng thông qua tham số b Với giá trị PF, b tăng PD tăng Trên hình 2.4b PD phụ thuộc tỉ số SCR Có thể thấy PD tăng a1 tăng Hình 2.5 So sánh PD theo Gromov phương pháp đề xuất với trường hợp b=4, h=1 Hình 2.5 đánh giá so sánh PD theo SCR phương pháp đề xuất với phương pháp Gromov V.A Có thể thấy phương pháp đề xuất cho kết tốt khoảng SCR < 10dB Kết luận chương Trong Chương nghiên cứu sinh khảo sát đặc trưng thống kê hệ số K nhiễu biển mục tiêu cộng nhiễu biển Từ sở đề xuất sử dụng hệ số elip phân cực K làm tham số phát mục tiêu mặt biển đồng thời so sánh hiệu phương pháp sử dụng hệ số K với phương pháp sử dụng góc elip đề xuất Gromov Tuy nhiên phương pháp sử dụng hệ số K số hạn chế xác suất báo động lầm lớn, không phát mục tiêu có hệ số K giống với hệ số K nhiễu biển Từ kết luận nghiên cứu sinh đưa giải pháp cải thiện hiệu phát mục tiêu mặt biển mà trình bày phần 14 Chương Đề xuất thuật toán phát mục tiêu mặt biển sử dụng độ lệch chuẩn tham số phân cực 3.1 Sử dụng độ lệch chuẩn hệ số elip phân cực K nhằm nâng cao chất lượng phát mục tiêu mặt biển 3.1.1 Động lực nghiên cứu Trong phần NCS đề xuất thuật toán sử dụng độ lệch chuẩn hệ số elip phân cực K toán phát mục tiêu mặt biển 3.1.2 Đề xuất sử dụng độ lệch chuẩn hệ số K cho toán phát mục tiêu mặt biển Bài toán phát định hai giả thuyết: giả thuyết H0 (khơng có mục tiêu) giả thuyết H1 (có mục tiêu): ng  H0 :  K   K  ng   H1 :  K   K (3.1) với  Kng ngưỡng theo độ lệch chuẩn K chọn dựa xác suất báo động lầm yêu cầu 1.1.3 Phát mục tiêu mặt biển theo hệ số K σK với mục tiêu khác Trong phần sử dụng nhiễu biển có phân bố Rayleigh, tạo loại mục tiêu Swerling với hệ số K có giá trị khác tương ứng là: 0,846; 0,8; 0,75; -0,857 Hình 3.1a thấy σK nhiễu biển có giá trị lớn nhất, xấp xỉ 0,4 khơng đổi SCR thay đổi Trong σK mục tiêu cộng nhiễu biển nhỏ so với trường hợp có nhiễu biển Khi so sánh phương pháp sử dụng hệ số K σK (hình 3.1b) thấy xác suất phát sử dụng σK cao Ví dụ với SCR = PD  SCR khơng ảnh hưởng nhiều đến PD 15 b a Hình σK hiệu phát loại mục tiêu 1.1.4 Phát mục tiêu theo hệ số K σK với mơ hình nhiễu biển khác Trong phần khảo sát hiệu phát mục tiêu sử dụng hệ số K σK với mơ hình nhiễu biển Rayleigh, Weibull Laplace Trong trường hợp này, σK nhiễu Laplace lớn gần 0,57 σK nhiễu Rayleigh Weibull bé hơn, gần 0,37 Trong trường hợp kết luận sử dụng mơ hình nhiễu Weibull cho kết so với mơ hình Rayleigh Laplace Khi so sánh hiệu phát phương pháp sử dụng K phương pháp sử dụng σK (hình 3.2) thấy xác suất phát phương pháp sử dụng σK tốt hơn, đồng thời xác suất báo động lầm bé tất dạng nhiễu Hình 16 1.1.5 Phát mục tiêu mặt biển theo hệ số K σK mục tiêu có K giống với K nhiễu biển Một ưu điểm khác việc sử dụng σK toán phát mục tiêu mặt biển mục tiêu có hệ số K gần giống với hệ số K trung bình nhiễu biển (hình 3.3a) a b Hình 3 Mục tiêu có K giống với nhiễu biển Khi khơng thể sử dụng hệ số K để phân biệt phát mục tiêu mặt biển Khi xét đến kết hình 3.3b lại thấy σK trường hợp mục tiêu cộng nhiễu biển lại khác so với trường hợp có nhiễu biển Khi so sánh hiệu phát (hình 3.4) thấy khơng thể Hình phát mục tiêu sử dụng hệ số µK sử dụng σK xác suất phát cao, cụ thể với SCR = dB PD sử dụng 𝜎𝐾 là, PD  mơ hình nhiễu biển khác 3.2 Sử dụng độ lệch chuẩn độ phân cực DoP nhằm nâng cao chất lượng phát mục tiêu mặt biển 3.2.1 Động lực nghiên cứu 17 Trong phần NCS tiếp tục khảo sát việc sử dụng độ lệch chuẩn độ phân cực DoP toán phát mục tiêu mặt biển để củng cố nhận định hiệu sử dụng độ lệch chuẩn tham số phân cực làm tham số phát mục tiêu mặt biển 2.2 Độ phân cực DoP Độ phân cực DoP tính bằng: tr ()2   2  1 (3.2) tr () 2  1 tr () vết ma trận  , 1 , 2 trị riêng ma trận  3.2.3 Thuật toán phát mục tiêu mặt biển sử dụng độ phân cực DoP σDoP Thống kê phát tính bằng: ˆ (3.3) TDoP  DoP DoP   ng Bộ phát định giả thuyết H1 TDoP   DoP , ngược lại định H0 3.2.4 Khảo sát chất lượng phát a Phát mục tiêu mặt biển theo độ phân cực DoP σDoP với mục tiêu khác Trong phần sử dụng nhiễu biển có phân bố Rayleigh, tạo dạng mục tiêu Swerling với hệ số DoP có giá trị khác tương ứng là: 0,43; 0,58; 0,75 Giá trị σDoP hiệu phát hình 3.5 a b Hình Giá trị σDoP hiệu phát 18 Trên hình 3.5a thấy σDoP nhiễu biển có giá trị lớn xấp xỉ 0,2 Trong σDoP mục tiêu cộng nhiễu biển nhỏ so với trường hợp có nhiễu biển Trên hình 3.5b thấy rằng, sử dụng σDoP cho kết phát tốt sử dụng hệ số DoP b Phát mục tiêu mặt biển theo hệ số DoP σDoP với mơ hình nhiễu biển khác Trong phần thực khảo sát hiệu phát mục tiêu mặt biển sử dụng với mơ hình nhiễu biển Rayleigh, Weibull Lognormal, với σDoP hình 3.6a a b Hình σDoP hiệu phát Khi so sánh hiệu phát phương pháp sử dụng hệ số DoP phương pháp sử dụng σDoP (hình 3.6b) thấy xác suất phát phương pháp sử dụng σDoP tốt Ví dụ với SCR  dB PD phương pháp sử dụng σDoP thấp so với sử dụng hệ số DoP PD  với SCR  dB xác suất phát với phương pháp sử dụng σDoP lớn với PD  c Phát mục tiêu mặt biển theo hệ số DoP σDoP mục tiêu có hệ số DoP giống với nhiễu biển Một ưu điểm khác việc sử dụng σDoP toán phát mục tiêu mặt biển mục tiêu có hệ số DoP gần giống với hệ 19 số DoP trung bình nhiễu biển, tốn minh họa hình 3.7a Dạng phân bố hiệu phát hình 3.7b a b Hình PDF DoPvà hiệu phát sử dụng σDoP Trên hình 3.7b thấy khơng thể phát mục tiêu sử dụng hệ số DoP sử dụng σDoP xác suất phát cao, cụ thể với SCR = dB PD=1 sử dụng σDoP Kết luận Chương Kết tính tốn khảo sát Chương rằng, phương pháp sử dụng độ lệch chuẩn tham số phân cực: σK σDoP làm tham số phát nâng cao chất lượng phát mục tiêu mặt biển so với sử dụng tham số phân cực K DoP Cụ thể giảm đáng kể xác suất báo động lầm tăng xác suất phát mục tiêu sử dụng σK σDoP Kết với mục tiêu có SCR > dB hầu hết phương pháp sử dụng σK σDoP cho PD = với PF = 10-5 xác suất phát mục tiêu phụ thuộc vào đặc tính phân cực Ngoài sử dụng σK σDoP làm tham số phát cịn phát mục tiêu có tham số phân cực với nhiễu biển với xác suất phát cao mà phát sử dụng tham số phân cực K DoP 20 Chương Khảo sát đánh giá khả phát mô hình mục tiêu đa mặt biển sử dụng độ lệch chuẩn tham số phân cực Trong Chương NCS thực việc khảo sát đánh giá khả sử dụng phát mơ hình mục tiêu đa Swerling sử dụng độ lệch chuẩn K DoP 4.1 Khảo sát khả phát mơ hình mục tiêu đa Swerling sử dụng độ lệch chuẩn tham số phân cực Trong phần thực mô khả phát mơ hình mục tiêu Swerling sử dụng độ lệch chuẩn tham số phân cực: hệ số K DoP Các tham số ba mục tiêu với mơ hình Swerling hệ số K, độ phân cực DoP, cự ly, RCS cho bảng 4.1 Kết hình 4.1 Bảng Tham số mục tiêu Mục tiêu Mục tiêu Mục tiêu Cự ly (m) 2024,66 3518,63 3845,04 Hệ số K 0,82 -0,75 -0,98 Hệ số DoP 0,18 0,28 0,71 0,5 0,1 0,7 RCS (m2) a b Hình Tham số phân cực 21 Vị trí mục tiêu nằm vị trí đánh dấu đường thẳng nét đứt hình 4.1 Ngồi ba vị trí mục tiêu nhiễu biển Hình 4.1a cho thấy, tham số phân cực mục tiêu thay đổi ảnh hưởng nhiễu biển khác so với giá trị thật Cụ thể, với mục tiêu 1, giá trị K đo Kˆ  0,5 so với giá trị thật K  0,82 ; mục tiêu có Kˆ  0, 48 so với giá trị thật K  0,75 ; mục tiêu có Kˆ  0, so với giá trị thật ˆ  0,6 so với K  0,98 Tương tự vậy, mục tiêu có hệ số DoP ˆ  0,7 so với giá trị thật giá trị thật DoP  0,18 ; mục tiêu có DoP ˆ  0,83 so với giá trị thật DoP  0,71 DoP  0, 28 ; mục tiêu có DoP Như sử dụng hệ số K DoP giá trị tham số nằm lẫn giá trị nhiễu biển dẫn đến khả báo động lầm lớn Ngược lại hình 4.1b thấy σK σDoP vị trí có mục tiêu khác so với vị trí có nhiễu biển Ví dụ  K nhiễu biển dao động khoảng giá trị từ 0,35-0,45;  K  0,1 mục tiêu 1;  K  0,11 với mục tiêu  K  0,12 mục tiêu Tương tự vậy, độ lệch chuẩn DoP nhiễu  DoP  0,1  0,15 ;  DoP  0,05 ứng với mục tiêu 1;  DoP  0,06 với mục tiêu  DoP  0,07 với mục tiêu 4.2 Đánh giá so sánh hiệu phát mơ hình mục tiêu Swerling sử dụng độ lệch chuẩn tham số phân cực Để đánh giá chất lượng phát với mơ hình mục tiêu Swerling sử dụng độ lệch chuẩn tham số phân cực K DoP ta thực phép thử độc lập để tính giá trị K DoP Sau giá trị dùng để tính giá trị  K  DoP , giá trị  K  DoP ứng với giá trị SCR mục tiêu Ứng với giá trị SCR thực L vòng lặp để thu số lượng i giá trị  Ki  DoP , i=1 L Các giá trị dùng để tính xác suất phát Xác suất phát tính số lần giá trị độ lệch chuẩn nhỏ mức ngưỡng phát tổng số vòng lặp L 22 Ngưỡng phát theo độ lệch chuẩn tính dựa xác suất báo động lầm có nhiễu biển b a Hình Hiệu phát mơ hình mục tiêu dựa σDoP Hình 4.2 cho thấy xác suất phát PD sử dụng  DoP mục tiêu Swerling Swerling tốt Cụ thể với trường hợp PF  106 , hình 4.2b SCR > 2dB xác suất phát mơ hình mục tiêu Swerling 0, PD  PD mục tiêu Swerling 2, 3, gần tương đương so với mục tiêu Swerling 0, Khi so sánh hiệu phát mơ hình mục tiêu Swerling với mơ hình Marcum – Swerling thấy xác suất phát mục tiêu sử dụng σDoP mơ hình mục tiêu Swerling Swerling tốt so với mơ hình Marcum-Swerling phương pháp sử dụng lượng, xác suất phát mục tiêu Swerling 2, 3, σDoP so với mơ hình Marcum-Swerling Cụ thể với SCR  dB PD = 0.6 mơ hình Marcum-Swerling 0, PD = mơ hình Swerling 0, sử dụng σDoP, PD=0 mơ hình Swerling 2, 3, sử dụng σDoP Khi SCR  dB PD = 0.95 mơ hình Marcum-Swerling 0, PD = mơ hình Swerling 0, sử dụng σDoP, PD=0.9 mơ hình Swerling 2, 3, sử dụng σDoP 23 Tương tự khảo sát khả phát mơ hình mục tiêu sử dụng σK Kết hình 4.3 b a Hình Hiệu phát mơ hình mục tiêu theo σK Trên hình 4.3 ứng với trường hợp sử dụng σK cho thấy PD mơ hình mục tiêu Swerling gần Cụ thể với PF  105 PD  SCR  dB PD tăng đột biến từ đến SCR thay đổi từ đến dB Khi so sánh với mô hình Marcum-Swerling 0, với trường hợp PF=10-6 hình 4.3b thấy rằng, với SCR  dB xác suất phát mơ hình mục tiêu Swerling 0, sử dụng σK tốt chút so với mơ hình Marcum-Swerling, cịn với mơ hình Swerling 2, 3, so với mơ hình MarcumSwerling Ngược lại SCR  dB xác suất phát mơ hình Marcum-Swerling sử dụng tham số lượng tốt so với mơ hình Swerling sử dụng σK Khi so sánh chất lượng phát mơ hình mục tiêu Swerling thấy xác suất phát mục tiêu sử dụng  DoP xác suất phát mục tiêu Swerling tốt nhất, với trường hợp sử dụng  K chất lượng phát mơ hình mục tiêu Swerling gần 24 4.3 So sánh chất lượng phát mục tiêu mặt biển sử dụng σK σDoP Hình 4.4 cho thấy nhìn chung chất lượng phát loại mục tiêu Swerling sử dụng  K tốt so với sử dụng  DoP Tuy nhiên mục tiêu Swerling 0, phương pháp  DoP tốt vượt trội so với phương pháp  K tốt so với mơ hình mục Hình 4 So sánh hiệu phát tiêu Swerling 2, 3, sử dụng σK σDoP Kết luận chương Trong chương thực khảo sát khả phát mục tiêu mặt biển sử dụng σK σDoP với mơ hình mục tiêu Swerling Kết cho thấy sử dụng σK xác suất phát mơ hình mục tiêu Swerling gần Trong sử dụng σDoP PD mơ hình mục tiêu Swerling 0, tốt so với mơ hình mục tiêu Swerling 2,3,4 Chất lượng phát mục tiêu sử dụng σK tốt so với sử dụng σDoP mơ hình Swerling 2, 3, Cịn mục tiêu Swerling 0, phương pháp sử dụng σDoP tốt so với σK Ngoài so sánh hiệu phát sử dụng tham số lượng mơ hình Marcum-Swerling với sử dụng  K ,  DoP nhìn chung với mơ hình Swerling 0, phương pháp sử dụng  K ,  DoP tốt so với phương pháp sử dụng lượng, đặc biệt sử dụng  DoP cho kết tốt so với mơ hình MarcumSwerling 25 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA LUẬN ÁN A Các đóng góp luận án Đề xuất thuật toán phát mục tiêu mặt biển sử dụng độ lệch chuẩn hệ số elip phân cực K Đánh giá so sánh khả phát mục tiêu mặt biển sử dụng hệ số elip phân cực K độ lệch chuẩn hệ số K Kết hiệu phương pháp sử dụng σK tốt so với sử dụng hệ số K toán phát mục tiêu mặt biển Cụ thể sử dụng σK so với việc sử dụng hệ số K xác suất báo động lầm giảm, xác suất phát tăng lên, đồng thời phát mục tiêu mà có hệ số K giống với hệ số K nhiễu biển, điều mà thực sử dụng hệ số K Đề xuất thuật toán phát mục tiêu mặt biển sử dụng độ lệch chuẩn độ phân cực DoP Đánh giá so sánh khả phát mục tiêu mặt biển sử dụng hệ số DoP độ lệch chuẩn độ phân cực DoP Kết hiệu phương pháp sử dụng σDoP cao so với sử dụng DoP toán phát mục tiêu mặt biển Có thể giảm xác suất báo động lầm, tăng xác suất phát mục tiêu đồng thời có khả phát mục tiêu có hệ số DoP giống với hệ số DoP nhiễu biển B Hướng phát triển luận án Tiếp tục nghiên cứu sử dụng độ lệch chuẩn tham số phân cực khác toán phát mục tiêu mặt biển bề mặt khác Khi có thêm tham số phát khác khảo sát đánh giá khả phát mơ hình mục tiêu đa để tìm tham số phát tốt nhất; Nghiên cứu xây dựng liệu tham số phân cực mục tiêu biển thực tế làm sở xây dựng thuật toán phát nhận dạng mục tiêu mặt biển dựa theo tham số phân cực xác 26 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC SỬ DỤNG TRONG LUẬN ÁN Pham Trong Hung, Nguyen Trung Thanh, Pham Minh Nghia, "New Algorithm for detecting target on the Background Clutter Using Polarimetric Parameter", REV Journal on Electronics and Communications", Vol 6, No 3–4, July– December, 2016 Phạm Trọng Hùng, Đào Chí Thành, Nguyễn Đơn Nhân, "Hàm phân bố xác suất hai chiều phân cực-năng lượng toán nâng khả phát mục tiêu", Tạp chí Nghiên cứu khoa học Công nghệ quân sự, Đặc san đa, 8-2016, trang 42-50 Pham Trong Hung, Nguyen Manh Cuong, Nguyen Van Hai, “Performance improvement of target detection in sea clutter by examing the dispersion of polarimetry coefficient K”, Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) #12 (57), 2018, pp 4-10 ISSN 2411-6467, DOI: 10.31618/ESU.2413-9335.2019.1.62 Phạm Trọng Hùng, Nguyễn Mạnh Cường, “Sử dụng độ tản mát độ phân cực DoP nhằm nâng cao chất lượng phát mục tiêu bề mặt nền”, Tạp chí Khoa học Kỹ thuật, HVKTQS, 8-2019, trang 47-56 Hung P.T., Cuong N.M., Hai N.T., Chien V.D “Evaluation of the ability of target detection on the background clutter using the standard deviation of polarization parameters”, Евразийский Союз Ученых (ЕСУ) #5 (62), 2019, pp 16-22 ISSN 2411-6467, DOI: 10.31618/ESU.2413-9335.2019.1.62 27 ... thống đa phân cực Các đóng góp luận án: Một số đóng góp luận án tóm tắt sau: Đưa thuật toán nâng cao chất lượng phát mục tiêu mặt biển sử dụng độ lệch chuẩn hệ số elip phân cực K Sử dụng tham số phát. .. đóng góp vào việc nâng cao khả phát mục tiêu có diện tích phản xạ hiệu dụng bé bề mặt đặc biệt mặt biển, đề tài ? ?Nâng cao chất lượng phát vật thể nhỏ mặt biển sử dụng đa phân cực? ?? mang tính cấp... thuật toán nâng cao chất lượng phát mục tiêu mặt biển sử dụng độ lệch chuẩn độ phân cực DoP mục tiêu đa Sử dụng tham số phát σDoP có khả tăng chất lượng phát mục tiêu mặt biển giảm đáng kể xác