Оптимальна нелінійна фільтрація стохастичних процесів у радарі для рятувальників

Предмет і мета роботи. Використанню оптичних датчиків для виявлення і рятування людей, які постраждали під час природних та техногенних катастроф, часто заважають оптично непрозорі перешкоди – дим, туман, сніг, завали цегляних та бетонних уламків. Електромагнітні хвилі дециметрового діапазону добре проникають крізь ці перешкоди, відбиваються від тіла постраждалої людини і повертаються до приймача радара. Завдяки процесам дихання та серцебиття фаза відбитого зондувального сигналу отримує доплерівську модуляцію, яка є інформаційним сигналом. Предметом дослідження є інформаційні сигнали та їх властивості. Мета роботи – створення оптимальних методів і алгоритмів оброблення випадкових процесів задля оперативного виявлення та ідентифікації постраждалих людей при рятувальних операціях.

Метод і методологія роботи. Методом стохастичного аналізу флуктуаційних доплерівських спектрів відбитих зондувальних сигналів встановлено, що інформаційні сигнали мають властивості умовних марковських процесів.

Результати роботи. Досліджено проблему оптимальної нелінійної фільтрації умовних марковських процесів у радарі для рятувальників. Для зменшення маскуючого ефекту завад, спричинених нестаціонарними шумами та відбиттями зондувального сигналу від нерухомих об’єктів, запропоновано оптимальний адаптивний фільтр. Як критерій оптимальності використано функцію мінімальної середньої квадратичної помилки, поточне значення якої обчислюється в режимі реального часу у міру накопичення статистики. Коефіцієнти фільтрів обчислюються за рекурентним алгоритмом найскорішого спуску.

Висновок. На реальних радіолокаційних сигналах було показано, що оптимальна фільтрація під час обробки сигналів у системах, призначених для виявлення живих людей за їх диханням та сигналами серцевого ритму, полегшує інтерпретацію спостережуваних сигналів.