« М.Г. Ерошенков Радиолокационный мониторинг МОСКВА 2004 УДК 621.396 ...»

• вхождения в новую область бизнеса;
• диверсификации в родственные сферы бизнеса;
• диверсификации в неродственные сферы бизнеса;
• продажи и ликвидации бизнеса;
• восстановления и экономии и реструктуризации портфеля.

Первые три включают в себя способы диверсификации, последние три - стратегии для усиления позиций уже диверсифицированной компании.

Использование фирмой стратегии диверсификации становится ее конкурентным преимуществом при условии высокого уровня взаимодействия руководящего состава компании, ее отделов и подразделений. В рамках управления маркетингом осуществляется синтетическое взаимодействие, казалось бы, не относящихся друг к другу направлений, поскольку единое маркетинговое управление направлено на регулирование позиционно-деятельностного поведения организации и, следовательно, учитывает все проявления руководящего воздействия руководителей различных уровней и направлений.

Особенно важно это положение для фирмы в условиях ее вхождения в новые области бизнеса.

Стратегия вхождения в новые области бизнеса

Эта деятельность фирмы может протекать в одной из трех форм: поглощение, создание новой компании или путем образования совместного предприятия.

Поглощение компанией уже существующей фирмы является наиболее популярным способом диверсификации и имеет преимущество в быстроте проникновения на целевой рынок. В то же время этот способ диверсификации помогает компании преодолеть барьеры вхождения, требующие ликвидации технологического отставания, установления связей с поставщиками, обеспечения такого объема производства, чтобы быть в состоянии конкурировать с другими фирмами по себестоимости продукции, осуществления крупных вложений в рекламу и каналы сбыта с целью обеспечения признания торговой марки и гарантированного сбыта. Вопрос о покупке готовой компании на целевом рынке далеко не праздный. Однако поиск нужной компании для приобретения иногда может вызвать затруднения. Фирма, нацеленная на приобретение, оказывается перед дилеммой: купить либо благополучную компанию по высокой цене, либо аутсайдера по более низкой.

С одной стороны, если покупающая фирма испытывает недостаток в знаниях, необходимых для успешной работы в данной отрасли, но обладает большим капиталом, то для нее лучше купить сильную, перспективную компанию, пока цена остается в разумных пределах. С другой стороны, если покупатель считает возможным трансформировать слабую фирму в сильную и соответственно располагает необходимыми средствами, ноу-хау и терпением, слабая компания может стать лучшим вариантом для долгосрочного инвестирования.

Владельцы растущих и сильных компаний обычно запрашивают высокую цену, отражающую перспективы фирмы с точки зрения рентабельности. Очень сложно найти сильную компанию в привлекательной отрасли по цене, которая позволяет рассчитывать на соответственно высокие прибыли.

Диверсификация «с нуля» предполагает создание новой компании в выбранной отрасли под общим управлением материнской компании. Вновь созданная фирма должна не только преодолеть входные барьеры, но и осуществлять инвестиции в новые производственные мощности, проводить работу по развитию источников сырья, найму и обучению персонала, созданию каналов сбыта, формированию потребительской базы и т.д.

Создание новой компании является наиболее привлекательным вариантом в следующих случаях:

• для этого имеется достаточно времени;
• фирмы-конкуренты не реагируют должным образом на попытки новичка завоевать рынок;
• выход на рынок таким путем обходится дешевле, чем покупка другой компании;
• фирма уже располагает необходимым для эффективного функционирования опытом;
• создание новых производственных мощностей не будет негативно воздействовать на соотношение спроса и предложения в данной сфере бизнеса;
• целевая отрасль наполнена относительно небольшими фирмами, так что молодой компании не придется напрямую соперничать с более крупными и могущественными конкурентами.

Создание совместных предприятий может дать полезный эффект по меньшей мере в трех типах ситуаций:

1.Совместное предприятие позволяет взяться за то, что рискованно или неэкономично делать в одиночку.

2. Совместные предприятия удобны, когда объединение ресурсов двух или более независимых организаций создает структуру с более значительными конкурентными преимуществами, необходимыми для достижения успеха. В подобных случаях каждый партнер вносит в общее дело свою долю специфических знаний и ресурсов, которых нет у другого, что особенно важно;

3. Создание совместных предприятий с иностранными партнерами иногда является единственной возможностью преодолеть импортные квоты, обойти тарифы, учесть национальные политические интересы и культурные традиции. Экономические, конкурентные и политические реалии, существующие в каждой стране, часто заставляют иностранную компанию объединяться с местной фирмой в целях получения доступа на национальный рынок. Местные фирмы предлагают иностранным партнерам необходимый опыт, специалистов в области управления и маркетинга, а также доступ к каналам распределения. Однако совместные предприятия зачастую должны решить сложный вопрос о том, как распределять усилия между партнерами и кто обладает правом контроля.

При диверсификации фирма может остановить свой выбор на родственной сфере бизнеса. Существование стратегического соответствия в хозяйственном портфеле диверсифицированной фирмы вместе с мастерством корпоративного руководства создает при диверсификации в родственные сферы бизнеса эффект конкурентного преимущества. Чем больше выгоды, извлекаемые из стратегического соответствия, тем больше конкурентное преимущество, получаемое от осуществления этого вида диверсификации, и, следовательно, родственная диверсификация удовлетворяет требованиям критерия «дополнительных выгод» и увеличивает доходность акций компаний.

Стратегия диверсификации
в родственные сферы бизнеса

Позволяет сохранить уровень существующей деловой активности, использовать конкурентное преимущество за счет передачи опыта и мастерства или более низких издержек производства и реализации товаров, а также разделить риски инвестирования с фирмами из родственных отраслей.

Экономия на масштабах деятельности достигается тогда, когда централизованное руководство двумя или большим количеством предприятий обходится дешевле, чем при их раздельном функционировании. Экономия от управления широкомасштабным торгово-производственным комплексом с большим ассортиментом товаров может возникать за счет снижения издержек производства и торговли при правильном распределении ресурсов или объединении усилий в соответствующих торгово-производственных звеньях, а оптимизация схем обслуживания вероятна в результате использования единой товарной марки для различных товаров. Чем больше экономия на масштабах деятельности связана с особенностями функционирования диверсифицированной компании, тем выше потенциал для создания конкурентного преимущества на базе более низких издержек.

Диверсификация в родственные сферы бизнеса нацелена прежде всего на приобретение дополнительных конкурентных преимуществ от слияния компаний, которые в дальнейшем ведут к увеличению рыночной цены акций, расширению сферы влияния, лоббированию ценовой политики и Т.д.

Направление и степень дифференциации деятельности фирмы определяются на основе сопоставления внутренних и внешних обстоятельств, сопровождающих ее функционирование. Высокая степень диверсификации достигается крупными фирмами, обладающими значительными ресурсами и высокоорганизованной структурой и стремящимися значительно расширить поле своей деятельности и захватить новые рынки. Средние и мелкие фирмы не ориентируются на высокую степень диверсификации, поскольку, как отмечалось ранее, это требует значительных затрат, а используют стратегии диверсификации для страховки от неудач в сфере основного бизнеса.

Стратегии диверсификации
в неродственные сферы бизнеса

Для фирмы - это альянс преимущественно с производственно-ориентированной компанией. Решение о диверсификации в тот или иной вид производственной деятельности является результатом поиска и приобретения выгодных производств. Основным положением непрофильной диверсификации выступает то, что любая компания, которая может быть приобретена на выгодных финансовых условиях и имеет хорошие перспективы получения прибыли, представляет собой выгодное направление для диверсификации.

Различают три основных типа компаний, проводящих диверсификацию в неродственные сферы бизнеса:

1. компании, чья стоимость занижена. В этом случае существуют возможности для приобретения этих компаний по ценам ниже рыночных, что дает возможность впоследствии продать компанию по более высокой цене;
2. компании, испытывающие финансовые затруднения. Такие фирмы зачастую могут быть приобретены по договорным ценам; при этом их деятельность перестраивается с помощью финансовых ресурсов материнской компании либо могут стать объектами долгосрочного капиталовложения в инвестиционном портфеле материнской компании (за счет их высокой доходности или потенциального притока наличных средств), либо быть проданными с прибылью;
3. компании, имеющие большие возможности для роста, но лишенные возможности инвестирования. Стратегия диверсификации в неродственные сферы бизнеса служит прежде всего получению стабилизированных норм прибыли по компании в целом, улучшению финансового состояния фирмы и повышению доходности акций.

Однако такой вид диверсификации доставляет немало хлопот менеджерам по оценке конкурентных сред, привлекательности того или иного сегмента товарного рынка, требует усиления торгово-технологических функций, создает достаточно сложную конкурентную позицию для компании и Т.п.

Согласование стратегических целей различных предприятий и блоков диверсификационной компании является одним из самых важных моментов, так как требует оценки конкурентных преимуществ уже диверсифицированной компании и ценностного портфеля всей корпорации. Диверсификация в бизнесе весьма привлекательна при кооперации торговых производственных функций, позволяет распределять и варьировать предпринимательский риск, концентрируя финансовые ресурсы в привлекательных торгово-ассортиментных зонах расширять ассортимент, формировать товарную политику и политику цен и Т.д.

Последовательность шагов по осуществлению выбранной стратегии диверсификации непременно включает мероприятия по комплексному отслеживанию эффективности каждого из направлений. Такой подход позволяет своевременно выявить несоответствие результатов деятельности компании по выбранному направлению показателей целеполаганию компании. При этом необходимо произвести оценку сложившейся ситуации и принять решение либо об изменении условий осуществления этой деятельности, либо о ее прекращении, что в общем не означает сужения диверсификации, но требует перераспределения ресурсов фирмы и соответствующих изменений в структуре ее организации.

Стратегии продажи и ликвидации бизнеса

Вопрос о продаже того или иного предприятия следует рассматривать в случае, если выяснится, что данное направление не соответствует стратегической политике корпорации или оно утратило свою привлекательность.

Как правило, от подобных направлений желательно избавиться побыстрее, если не требуется дополнительного времени для приведения их в порядок. Чем больше предприятий находится в портфеле диверсифицированной компании, тем вероятнее возникновение потребности сбыть предприятия с плохими показателями или слабой совместимостью. Полезным принципом для определения необходимости и времени продажи предприятия является ответ на вопрос: «Если бы мы не занимались этой деятельностью, хотели бы мы внедриться в нее сейчас?». И если ответ отрицателен, необходимо рассматривать возможности продажи такого предприятия.

Избавиться от предприятия можно двумя способами. Материнская компания может просто выйти из этого бизнеса как в финансовом, так и в административном плане, сохранив часть акций или полностью избавившись от них. Корпорация может также продать предприятие на сторону, но в этом случае необходимо найти покупателя. Как правило, продажу не следует рассматривать с такой точки зрения: «Кому бы мы могли сбыть этот бизнес и сколько мы можем за него получить?». Наоборот, гораздо разумнее спросить себя: «Для кого данное предприятие может оказаться удачным приобретением и на каких условиях оно будет для них приемлемо?». Те организации, для которых покупка такого предприятия является несомненным благом, скорее всего, заплатят за него наивысшую цену.

Из всех возможных стратегических альтернатив ликвидация является наименее приятной и наиболее болезненной процедурой, особенно для компаний, занимающихся одним-единственным бизнесом, поскольку для них она означает полное прекращение своего существования. Для многоотраслевой, многопрофильной корпорации ликвидация одного из направлений менее драматична.

В безвыходных ситуациях ранняя ликвидация удовлетворяет интересам акционеров больше, чем банкротство. Продолжение работы предприятия, не соответствующего интересам корпорации, лишь истощает ее ресурсы. Это может также испортить ее репутацию и разрушить карьеру многих менеджеров. К сожалению, зачастую бывает сложно отличить бессмысленную гонку от потенциального возрождения. Особенно это касается ситуаций, когда в разумную оценку вмешиваются эмоции.

Корпоративные стратегии восстановления,
экономии и реструктуризации портфеля

Корпоративные стратегии восстановления, экономии и реструктуризации портфеля применяются, когда руководству корпорации требуется изменить ситуацию на предприятиях с ухудшающимися показателями. Тяжелое финансовое положение может быть вызвано значительной убыточностью одной или более дочерних компаний, ведущей к снижению финансовых показателей корпорации в целом, сложной экономической ситуацией, неблагоприятно влияющей на многие дочерние фирмы, высоким уровнем задолженности или неудачными, не оправдавшими ожиданий приобретениями.

Корпоративная стратегия восстановления делает акцент на возрождение убыточных предприятий, а не на избавление от них. Целью такой стратегии является оздоровление корпорации в целом путем разрешения проблем тех предприятий, которые вносят наибольший вклад в снижение совокупных показателей.

Стратегия восстановления приемлема в тех случаях, когда причины ухудшения деятельности фирмы носят краткосрочный характер; убыточные предприятия относятся к привлекательным отраслям с перспективами стабилизации, и избавление от них не имеет смысла в долгосрочном периоде.

Стратегия компании после диверсификации

Итогом предыдущих рассуждений явлется формулировка стратегических возможностей компании после диверсификации:

• расширение и развитие сферы деятельности;
• завоевание позиций в новых сферах бизнеса или областях, в которых компания еще не работала;
• продажа отдельных слабых предприятий для улучшения финансовых возможностей компании и снижения риска;
• реструктуризация портфеля реальных товаров и услуг;
• моделирование конкурентных преимуществ за счет гибкого маневрирования стратегиями диверсификации.

9.7. Развитие теории и практики
радиолокационного мониторинга

Общие направления развития
радиолокационного мониторинга

Представляется наиболее перспективным развитие средств радиолокационного мониторинга в следующих направлениях^[299] :

• разработке унифицированных малогабаритных радаров (в том числе многочастотных) с модульной архитектурой и изменяемыми режимами зондирования;
• создании распределенных (сетевых) систем тематической обработки данных радиолокационного зондирования с привлечением всей доступной априорной информации, знаний и опыта;
• разработке и внедрении космических и самолетных средств подповерхностного зондирования L, Р и УКВ диапазонов, а также радаров-интерферометров, предназначенных для создания цифровых моделей местности на базе ЗР-ГИС;
• активном внедрении экономических принципов маркетинга, учет запросов рынка, разработку бизнес-планов.

Несомненно, что реализация описанной выше стратегии совершенствования методов и средств аэрокосмического радиолокационного мониторинга будет более успешной в условиях долгосрочного международного сотрудничества развитых мировых держав.

Исследования последних лет показывают, что информативность дистанционного радиолокационного мониторинга существенно повышается при тематической обработке данных радиолокационного мониторинга в различных диапазонах волн и с различными видами поляризаций. Поэтому перспективной представляется разработка многочастотного поляриметрического комплекса радиолокаторов на базе ранее разработанных радиолокаторов в военных целях. Данный проект позволит использовать высококвалифицированных научных и инженерных сотрудников, имеющих большой опыт и высокую квалификацию по разработке радиолокационной техники военного назначения, в частности радиолокационных станций бокового обзора с синтезированной антенной. Успешное завершение проекта может найти продолжение в создании летающей лаборатории (или их небольшой серии) для использования как в коммерческих, так и в научных целях.

Развитие математической теории и алгоритмов обработки

Значительное конкурентное преимущество дают усилия по развитию математической теории, алгоритмов и вычислительных устройств обработки радиолокационных изображений, которые целесообразно сосредоточить в следующих направлениях:

• разработка математических моделей распространения электромагнитного излучения в неоднородных средах (атмосфера, растительный покров, почва) и математических моделей отражения в интересах исследования георадарного зондирования Земли (включая подповерхностное зондирование);
• разработка и исследование математических моделей обучающихся распознающих систем, осуществляющих обработку радиолокационных изображений;
• исследование методов решения некорректных задач в интересах разработки эффективных алгоритмов обнаружения целей, оценивая их координат и условиях многоцелевой обстановки и распознавания;
• исследование и разработка быстрых вычислительных систем и алгоритмов, ориентированных на реализацию в параллельных вычислительных устройствах на основе элементной базы высокой степени интеграции, для формирования радиолокационных изображений.

Развитие систем радиолокационного
распознавания целей

Системы автоматического радиолокационного распознавания целей могут быть разработаны для радиолокаторов обзора и для радиолокаторов сопровождения.

Использование систем распознавания целей в радиолокационных станциях обнаружения позволяет:

• автоматически определять класс радиолокационных целей, находящихся в зоне действия радиолокатора, выявлять замысел противника;
• автоматически выбирать наиболее опасные цели;
• своевременно обнаруживать пуски ракет и принимать меры защиты;
• оптимизировать целераспределение и целеуказание при выдаче информации на средства поражения.

Использование систем распознавания целей в РЛС сопровождения позволяет:

• исключить ведение огня по ложным целям;
• оперативно оценивать эффективность применения оружия;
• своевременно обнаруживать пуски ракет и принимать меры защиты от них;
• производить адаптацию контура наведения ракеты на цель с учётом потенциальных манёвренных возможностей цели;
• оптимизировать процесс выбора типов боеприпасов, ракет и их расход;
• производить адаптацию режима работы радиовзрывателя средства поражения в зависимости от класса поражаемой цели;
• уточнять границы зоны пуска и поражения с учётом класса и потенциальных маневренных возможностей сопровождаемой цели.

Естественной основой для радиолокационного распознавания целей разных классов (типов) являются различия в физических характеристиках этих целей, а также в параметрах их движения. Зондирующий сигнал радиолокатора при отражении от цели получает вторичную модуляцию. Характеристики и параметры такой модуляции образуют радиолокационный портрет цели. Радиолокационный портрет цели представляет собой распределение отраженного от нее сигнала по пространству, поляризации, частоте, времени. Поскольку цели разных классов (типов) отличаются друг от друга формой, параметрами движения, то и их радиолокационные портреты имеют различия.

Принцип работы системы распознавания основан на выделении и совместной комплексной обработке радиолокационного портрета цели и информации о координатах и параметрах движения цели.

В зависимости от характеристик радиолокатора могут быть использованы следующие виды радиолокационных портретов целей: мощностной, поляризационный, спектральный, дальностный, частотно-коррелированный, картинный, флуктуационный.

За несколько десятилетий работы в области радиолокационного распознавания воздушных и наземных целей в РАН накоплен большой опыт в области разработки и внедрения систем распознавания в существующие и разрабатываемые РЛС. Разработаны и испытаны универсальные алгоритмы оптимального комплексного использования всех существующих сигнальных и траекторных признаков целей для:

• низковысотного обнаружителя 5Н67Е;
• трёхкоординатной РЛС обзора 19Ж6;
• наземных переносных радиолокаторов обзора 1РЛ133, 1РЛ136;
• станции обнаружения целей и станции наведения ЗРК ТОР-М1, ЗРК «Бук», СНР С-75;
• радиолокатора подсвета целей ЗРК С-200;
• радиолокатора подсвета и наведения ЗРК С-300;
• других образцов радиолокационной техники.

Институты РАН совместно с партнерами проводят:

• исследование возможностей внедрения систем автоматического радиолокационного распознавания в конкретные образцы радиолокационной техники;
• предварительный анализ потенциальной эффективности радиолокационного распознавания классов (типов) целей в конкретных образцах радиолокационной техники;
• разработку систем радиолокационного распознавания для любых типов современных и перспективных зенитных, морских, противоракетных, авиационных, артиллерийских и других радиолокаторов обнаружения и сопровождения.

Разрабатываемые системы радиолокационного распознавания воздушных и наземных целей обеспечивают автоматическое распознавание находящихся в зоне действия РЛС целей в реальном масштабе времени с вероятностью правильного распознавания классов целей 0,8...0,99 в зависимости от числа распознаваемых классов (типов) целей и отношения сигнал-помеха.

Ниже приведены примеры разработанных и испытанных в полигонных условиях систем распознавания для РЛС обнаружения и сопровождения целей.

Система распознавания типов целей для низковысотного обнаружителя 5Н67Е предназначена для автоматического распознавания классов и типов радиолокационных целей. Система распознавания позволяет распознать следующие классы целей: реактивный самолет, винтовой самолет, вертолет, крылатая ракета, ложная цель. Время распознавания - от 3 до 6 секунд. Вероятность правильного распознавания - не менее 0.85 при отношении сигнал/помеха по планерной спектральной составляющей 18дБ.

Система распознавания радиолокационных целей для РЛС 19Ж6. Предназначена для автоматического распознавания классов радиолокационных целей. Автоматически определяет класс цели: самолет, вертолет, ракета, воздушный шар с вероятностью правильного распознавания не менее 0,8.

Система распознавания классов целей для станции обнаружения целей ТОР-М1. Предназначена для автоматического распознавания классов сопровождаемых радиолокационных целей. Обеспечивает автоматическое определение следующих классов целей: винтовой БПЛА, тяжёлый турбореактивный самолёт, лёгкий турбореактивный самолёт, турбореактивный БПЛА, крылатая ракета, ракета, воздушный шар, ангел-эхо, тяжелый турбовинтовой самолет, легкий винтовой самолет, вертолет.

Вероятность правильного распознавания не менее 0,7, время распознавания - не более 3с.

Система распознавания классов целей для ЗРК «Бук» предназначена для:

• определения класса цели (самолет, вертолет, ракета) с вероятностью правильного распознавания);
• определения наличия групповой цели;
• определения начала маневра цели;
• определения момента пуска ракеты с самолета;
• определения факта перенацеливания РЛС на помеху;
• определения факта поражения цели.

Система автоматического распознавания классов и типов целей для радиолокатора подсвета целей С-20. Применение аппаратуры автоматического распознавания обеспечивает:

• определение класса цели - самолет, вертолет, ракета (Д > 0,72Дmax; Р > 0,92);
• определение типа цели - МиГ-21, F-16, Ми-8, АН-24 и Т.д. (Д > 0,7Дmax; Р > 0,85 при числе распознаваемых типов не менее 16(;
• определение наличия групповой цели;
• определение начала маневра цели;
• определение момента пуска ракеты с самолета;
• определение факта поражения цели.

Система автоматического распознавания классов целей для радиолокатора подсвета и наведения ЗРК С-300. Предназначена для автоматического определения класса цели. Система распознавания позволяет распознать следующие классы целей: тяжелый турбореактивный самолет, легкий турбореактивный самолет, винтовой самолет, вертолет, авиационная ракета, крылатая ракета, баллистическая ракета, ложная цель. Время распознавания - не более 3 секунд, вероятность правильного распознавания - не менее 0.92 при отношении сигнал/помеха 18дБ.

Система автоматического распознавания класса цели для станции наведения ЗРК ТОР-М. Система распознавания предназначена для автоматического определения класса цели, сопровождаемой станцией наведения. Система распознавания позволяет распознать на фоне мешающих отражений и шумовых помех следующие классы целей:

• крупный турбореактивный самолет (бомбардировщик, транспортный турбореактивный самолет);
• малоразмерный турбореактивный самолет (истребитель, истребитель-бомбардировщик, турбореактивный БПЛА);
• крупноразмерный винтовой самолет;
• малоразмерный винтовой самолет, малоразмерный БПЛА;
• вертолет;
• ракета:
• высотная ракета с высотой полета более 1000 м (ракета класса «Воздух-воздух» или «Воздух-поверхность»);
• маловысотная ракета с высотой полета менее 1000 м (крылатая ракета, противорадиолокационная ракета);
• ложная цель;
• нераспознанная цель.

Время распознавания составляет не более 1 секунды по каждой автоматически сопровождаемой цели. Вероятность правильного распознавания составляет величину не менее 0.8.

Развитие математического моделирования
радиолокационных систем

Разработка пакетов прикладных программ для моделирования входных и выходных сигналов основных систем радиолокатора в различных режимах работы при различных видах налетов и помеховых условий.

Пакеты прикладных программ предназначены для исследования влияния параметров подсистем на основные тактико-технические характеристики РЛС. Они могут быть использованы при проектировании радиолокационных систем, осуществлении параметрической оптимизации разработанной радиолокационной системы.

Применение пакетов прикладных программ существенно упрощает процесс проектирования радиолокатора и снижает затраты.

При моделировании учитываются статистические и корреляционные свойства всех составляющих принятого сигнала:

• сигналов, отраженных от воздушных или наземных целей с учетом вторичной модуляции элементами двигательных установок или вращающихся элементов (колёс, гусениц и Т.д.);
• мешающих отражений от земной поверхности (растительность, пустыня) и поверхности моря (спокойное и волнующееся);
• мешающие отражения от облаков дипольных отражателей и гидрометеоров с учётом постоянной и случайной составляющих скорости ветра;
• активных помехи с разными видами модуляции (уводящие по дальности, скорости, шумовые помехи с модуляцией амплитуды, фазы, амплитуды и фазы);
• несинхронных помех от соседних РЛС;
• внутренних шумов приёмника.

Рис. 9.11. Обекты моделирования радиолокационных систем

Рис. 9.12. Варианты моделирования радиолокационных систем

Моделирование РЛС сопровождения. Пакет обеспечивает моделирование входных сигналов и процесс их обработки в основных системах радиолокатора сопровождения. Основные моделируемые системы радиолокатора сопровождения:

• антенная система (фазированная антенная решетка);
• передающее устройство целевого канала;
• приемное устройство сигналов цели, включающее входные устройства;
• приемник обзора сигналов цели;
• дискриминатор измерителя дальности цели;
• дискриминатор измерителя радиальной скорости цели;
• дискриминатор измерителя азимута цели;
• дискриминатор измерителя угла места цели;
• цепи фильтрации и экстраполяции координат цели;
• антенна захвата ракеты;
• приемное устройство сигналов ракеты, включающее входные устройства;
• дискриминатор измерителя дальности ракеты;
• дискриминаторы измерителей угловых координат ракеты;
• цепи фильтрации и экстраполяции координат ракеты;
• алгоритмы управления режимами работы и параметрами систем РЛС;
• ракета.

Рис. 9.13. Режимы работы радиолокатора сопровождения.

Моделирование РЛС обнаружения

Моделирование входных сигналов и их обработку в основных системах радиолокатора обнаружения.

Рис. 9.14. Режимы работы радиолокатора обнаружения

Основные моделируемые системы радиолокатора обнаружения:

• антенная система;
• привод вращения антенны по азимуту;
• радиопередающая система;
• радиоприемная система;
• автообнаружитель, включающий согласованный фильтр, СДЦ, когерентный и некогерентный накопители; решающее устройство;
• устройство оценки координат целей;
• цепи фильтрации и экстраполяции координат сопровождаемых целей;
• автокомпенсатор активных помех;
• система стабилизации антенной системы РЛС;
• синхронизатор;
• алгоритмы управления режимами работы и параметрами систем РЛС.

Дополнительно к пакету прикладных программ имется:

• описание принципов построения пакета моделирования, включающее описание режимов работы моделируемых систем и их взаимодействие;
• описание математических моделей моделируемых систем;
• структуры программ с комментариями;
• инструкция по пользованию пакетом;
• исходные тексты программ с комментариями;
• исполняемые файлы.

Математическое моделирование может быть проведено для любых типов радиолокаторов.

Системы имитации сигналов радиолокационных станций. Системы имитации сигналов радиолокационной станции предназначены для синхронной имитации принятых сигналов и сигналов систем радиолокатора в сложной радиолокационной обстановке.

Они могут быть использованы для решения следующих задач:

• настройки, отладки и испытаний радиолокационной станции;
• тренировки операторов в условиях, близких к реальным;
• контроля работоспособности радиолокатора;
• оценки основных тактико-тактических характеристик радиолокатора.

Использование таких имитаторов при разработке радиолокатора позволяет существенно снизить расходы на проведение полигонных испытаний.

В состав имитируемых принятых сигналов входят:

• сигналы, отраженные от воздушных или наземных целей с учетом вторичной модуляции элементами двигательных установок или вращающихся элементов (колёс, гусениц и Т.д.);
• мешающие отражения от земной поверхности (растительность, пустыня) и поверхности моря (спокойное и волнующееся);
• мешающие отражения от облаков дипольных отражателей и гидрометеоров с учётом постоянной и случайной составляющих скорости ветра;
• активные помехи с разными видами модуляции (уводящие по дальности, скорости, шумовые помехи с модуляцией амплитуды, фазы, амплитуды и фазы);
• несинхронные помехи от соседних РЛС;
• внутренние шумы приёмника.

В состав имитируемых сигналов систем радиолокатора входят коды каналов обмена вычислительной системы РЛС (если она есть) и сигналы синхронизации.

При имитации моделируется движение целей, постановщиков помех и облаков мешающих отражателей. Может задаваться закон движения каждой из целей. Траектории и параметры движения радиолокационных объектов выбираются оператором с интерфейса пользователя.

Имитация радиолокационных сигналов и помех производится с учётом режима работы РЛС в цифровом или аналоговом виде в заданной точке приёмного тракта РЛС (имитация может производиться на видеочастоте, промежуточной частоте или СВЧ).

Все имитируемые радиолокационные сигналы являются случайными. При имитации учитываются:

• закон распределения сигнала (нормальный, модели Сверлинга и Т.д.);
• время задержки сигнала (зависит от дальности);
• мощность сигнала (зависит от дальности, отражающих свойств и ракурса объекта);
• корреляционные свойства сигнала (экспоненциальная, экспоненциально-параболическая и другие формы корреляционной функции);
• доплеровская частота сигнала;
• турбинная модуляция сигнала.

Имитируются любые типы летательных аппаратов с учётом статистических свойств сигналов с любой траекторией.

Количество имитируемых целей – до 50, число имитируемых постановщиков активных помех – до 10, число имитируемых постановщиков несинхронных импульсных помех – до 5.

В системы имитации входят:

• устройство сопряжения с РЛС, предназначенное для приёма из РЛС информации о текущих режимах работы РЛС и другой служебной информации и выдачи имитированных сигналов в приёмные тракты РЛС;
• вычислительное ядро на базе IBM PC, обеспечивающее моделирование сигналов и информации в соответствии с заданными исходными данными и отображение имитированных сигналов и информации, а также другой специальной информации;
• комплект тестового и прикладного программного обеспечения.

Системы имитации могут быть разработаны для РЛС сопровождения и РЛС обзора.

Организационно-технический аудит

Для применения современных экономических методов маркетинга и менеджмента, а также проведения технических инноваций, необходимо провести внутрикорпоративный организационно-технический аудит Корпорации. Для этого, по крайней мере на первом этапе, необходимы следующие действия менеджеров Корпорации.

1. Логически описать существующую функционально-организационную структуру Корпорации (описание подчиненности и краткое изложение функций, дублирующие функции, не эффективные функции).

2. Описать функционально-организационную структуру крупных подразделений Корпорации (заводы – месторасположение, описание основной продукции и имеющихся мощностей).

3. Описать разграничение существующей функционально-организационной структуры Корпорации на государственную (если она существует) и «иную» (четко очертить область пересечения функций управления, обозначить недостающие организационные блоки и др.).

4. Дать описание производственных ресурсов (в целом по Корпорации и каждому структурному подразделению):

• описать кратко каждый замкнутый производственный цикл (цикл полностью доведенный до конечного результата);
• описать кратко каждый незавершенный производственный цикл (не доведенный до полной автономии) + потребности, необходимые для завершенности цикла (финансовые средства, оборудование, люди, научные разработки, площади и др.);
• блок-схема расположения всех производств с указанием площади и количество задействованных сотрудников Корпорации (разделить по категориям – используемая или свободная, замкнутое или незавершенное производство и др.).

5. Описать характеристики основной продукции Корпорации и долю каждой продукции в объеме всего производства (если есть сравнение с мировыми аналогами).

6. Определить степень защищенности интеллектуальной собственности Корпорации и отдельной продукции.

7. Описать энергопотребление Корпорации - потребность и обеспеченность электроэнергией Корпорации (объем в целом и по каждому производству).

8. Описать обеспеченность водой (аналогично п.5).

9. Описать обеспеченность и потребность в различных энергоресурсах (газ, нефтепродукты, уголь, аналогично п.5).

10. Описать как хранятся или уничтожаются производственные отходы.

11. Описать наличие транспортных коммуникаций Корпорации и формы складских помещений (автомобильные дороги (промежуточное хранение), железная дорога, (промежуточное хранение), удаленность от аэропортов, речной транспорт), действующих на данный момент и их потенциал.

12. Описать обеспеченность Корпорации связью (качество, загруженность, возможность улучшения и модернизации).

13. Какое сырье используется для производства продукции Корпорации и обеспеченность сырьем, в каком объеме и как долго можно обеспечивать сырьем производство Корпорации.

14. Взаимодействие Корпорации с аналогичными (конкуренты) российскими и зарубежными организациями (СНГ и дальнее зарубежье).

15. Взаимодействие Корпорации с российскими и зарубежными организациями партнерами (СНГ и дальнее зарубежье).

16. Определить: как (на сколько процентов (на настоящий момент)) загружены производственные площади заводов Корпорации.

17. Определить:есть ли какие либо обоснования инвестиций (бизнес-планы) по производству продукции Корпорации (на сколько лет, количество занятых, возможный (условный) оборот).

18. Подробно описать социальный ресурс Корпорации, в том числе:

• количество занятых на Корпорации (подразделениях Корпорации);
• образованность сотрудников Корпорации (указать техническое или гуманитарное образование);
• возраст персонала занятого на Корпорации;
• количество управляющего персонала Корпорации (на настоящий момент);
• средняя заработная плата на Корпорации и в городе;
• социальная нагрузка Корпорации.

19. Подробно выяснить: если проводилась разработка программы сокращения затрат, то каковы ее основные параметры.

20. Четко сформулировать: как проводится подбор, переподготовка и обучения ключевого управленческого персонала.

Результаты данной работы будут иметь конфиденциальный характер (даже без учета закрытого характера производства военных радиолокаторов) на уровне коммерческой тайны, поэтому такая работа в полном масштабе не может быть поручена внешним по отношению к Корпорации исполнителям.

Совместные проекты с институтами
Российской академии наук

В течение 75-79 г.г. прошлого столетия под руководством ИРЭ РАН была создана многоцелевая самолёт-лаборатория на базе самолета ИЛ-18. Аппаратурный комплекс данного самолета включал приборы активного и пассивного зондирования в СВЧ и оптическом диапазоне длин волн. В 70-80-ые годы в целях решения ряда народно-хозяйственных проблем с борта самолёта-лаборатории были проведены исследования с применением активной и пассивной радиолокации, фотографирования в видимом и ИК-диапазонах, показавшие эффективность практического использования радиофизических дистанционных методов:

• в сельском хозяйстве (влажность почв, биомасса растительности);
• в океанологии (температура океана, скорость приводного ветра, обнаружения нефтяных загрязнений);
• в гляциологии (высота снежного покрова, водный эквивалент снега, возраст льда);
• в лесном хозяйстве (классификация лесных массивов, обнаружения лесных и торфяных пожаров) и др.

В начале 90-х годов в МНИИПе (ВЕГА) был создан уникальный многочастотный поляриметрический авиационный комплекс дистанционного зондирования с синтезированной апертурой и цифровой адаптивной обработкой информации «ИМАРК». С помощью РСА «ИМАРК» ИРЭ РАН совместно с МНИИПом была показаны новые возможности применения радиолокационных систем для поверхностного и под поверхностного зондирования: определение уровня грунтовых вод, обнаружение водных линз на большой глубине в пустынных районах Средней Азии, органических загрязнений от выбросов рек и др.

На основе теоретических и экспериментальных работах, выполненных в ИРЭ РАН, предлагается проведение исследовательских работ в направлениях, в которых уже имеется определенный опыт. Исследования с борта самолёта-лаборатории и с Земли проработки радиоаппаратуры для новых применений показали эффективность при решении следующих задач радиолокационного мониторинга:

• определения пожароопасных мест возгорания торфа. Наиболее перспективным является установка радиометрического оборудования на малую авиацию. В настоящее время Институт обладает радиометрами с антенными системами, которые можно установить на самолёты и вертолёты. Развитие сотовой связи, беспроводных компьютерных сетей, беспроводных систем передачи данных требуют дополнительных исследований для уточнения выбора диапазона длин волн;
• определения мест разлива нефтепродуктов, фиксации наземных газо-нефтепроводов с пространственным разрешением 5 метров. Для обнаружения нефтяных линз до глубин залегания 50 м требуются дополнительные исследования;
• мониторинга в плане экологии в местах открытых приисков (восстановление растительного покрова, особенно в районах вечной мерзлоты), лесозаготовок (восстановление лесных массивов);
• обнаружения (поиска) пропавших самолётов и вертолётов в лесных массивах. На данный момент для подобной деятельности целесообразно использование многочастотного радиолокационного комплекса, функционирующего в рамках задач обороны страны;
• обнаружения мест утечки газов в газопроводах. Требуется использование СВЧ и ИК-аппаратуры. Предварительное рассмотрение показывает возможность создания эффективного средства определения состава газа (примесей) в газопроводах.

Совершенствование аэрокосмических радаров

В 1992 г. Россия вместе со 178 государствами подписала программные документы, определяющие согласованную политику мирового сообщества по обеспечению устойчивого развития и сохранения биосферы Земли. Концепция перехода Российской Федерации к устойчивому развитию, обеспечивающему сбалансированное решение социально-экономических задач, благоприятное состояние окружающей среды и сохранение природно-ресурсного потенциала с учетом интересов будущих поколений, утверждена Указом Президента от 01 апреля 1996 г. №440.

Важное место в реализации этой концепции занимают научно-технические вопросы, связанные с методами и средствами, позволяющими осуществлять мониторинг земной поверхности и оценивать состояние геотехнических систем. Такого рода мониторинг должен охватывать очень широкий спектр областей, связанных с жизнедеятельностью человека. Это вопросы климатологии и глобальных изменений, поиска полезных ископаемых и энергоносителей, контроля водных ресурсов, наблюдения прибрежных зон и океанов, сельского и лесного хозяйств, землепользования, состояния технических объектов, контроля чрезвычайных ситуаций и Т.д.

Состояние окружающей среды является неотъемлемой характеристикой качества жизни и уровня благосостояния населения. Уязвимость экосистемы напрямую зависит от степени промышленного техногенеза территории, поэтому вопросы минимизации техногенного воздействия на окружающую среду имеют глобальную значимость.

При построении систем мониторинга должны использоваться комплексные методы и средства дистанционного зондирования в сочетании с пространственно - распределенными системами сбора, обработки и обмена полученными данными.

Такого рода системы должны обеспечивать:

• получение в любое время года и суток и при любых метеоусловиях информации, ее комплексную обработку, селекцию и распределение между возможными потребителями;
• представление пользователям результатов по объектам и окружающей среде в целях обеспечения информационной и интеллектуальной поддержки баз данных пользователей;
• формирование и накопление сценариев типовых процессов, их возникновения и развития. Комплексная система должна базироваться на многоуровневой информации, получаемой с помощью наземных аэрокосмических средств.

При реализации программ мониторинга земной поверхности и разведки природных ресурсов наиболее часто используются аэрокосмические носители, оснащенные оптическими, инфракрасными, радиометрическими, магнитометрическими и Т.п. средствами, существенным недостатком которых является зависимость получения требуемой информации от погодных условий, времени года и суток. В настоящее время возможность получения информации в любое время года и суток в сложных метеоусловиях могут обеспечить только радиолокационные средства. При этом разрешающая способность современных радиолокаторов с синтезированной апертурой антенны (РСА) близка к разрешающей способности оптических средств, используемых в системах аэрокосмического мониторинга земной поверхности.

Традиционно средства мониторинга того или иного уровня создаются, в основном, под ту или иную конкретную задачу.

Новый подход, целесообразный в условиях существенных экономических ограничений, имеющих место в России, заключается^[300] в отходе от традиционных подходов, сосредоточив усилия на создании унифицированных всепогодных авиационных и космических средств мониторинга земной поверхности. Основные теоретические аспекты задач и методов мониторинга на основе использования многофункциональных радаров детально рассмотрены^[301] А.И. Канащенковым. В связи с этим Российская академия наук и ОАО «Корпорация «Фазотрон-НИИР» разработали концепцию и программу совместных работ по созданию и внедрению в практику авиакосмического радиолокационного комплекса зондирования земной поверхности в интересах различных отечественных и зарубежных организаций. ОАО «Корпорация «Фазотрон-НИИР» совместно с Российской академией наук провели соответствующие проработки по оценке возможности реализации предлагаемой концепции применительно к задачам осуществления аэрокосмического радиолокационного мониторинга.

Облик перспективного радара дистанционного зондирования. Корпорация «Фазотрон-НИИР» для решения задач дистанционного зондирования земной поверхности разработала малогабаритный, унифицированный многодиапазонный радиолокатор сверхвысокого разрешения с синтезированной апертурой антенны. Радиолокатор может быть реализован как в одночастотном исполнении (диапазон X или L), так и в двухчастотном совмещенном варианте (диапазоны X и L). При этом масса такого радарам с синтезированной апертурой в одночастотном варианте составляет не более 120 кг, а в совмещенном варианте не более 150 кг. В целом по сравнению с существующими традиционными подходами построения предлагаемый радар с синтезированной апертурой обладает следующими основными преимуществами:

• возможностью ввиду незначительных массогабаритных параметров размещения на всех видах аэрокосмических носителей (платформы малых космических аппаратов, самолеты, вертолеты и Т.п.);
• возможностью получения многополяризационной (В, Г, ВВ, ГГ, ВГ, ГВ) информации в одном (X-или L) или двух (X - и L) диапазонах радиочастот;
• возможностью размещения радара в негерметизированном контейнере, в том числе и при использовании на платформе малого космического аппарата;
• возможностью получения на борту, в том числе и малого космического аппарата, не только радиолокационной голографической информации для ее «сброса» и последующей наземной обработки, но и (в режиме реального времени) радиолокационного изображения земной поверхности;
• повышенной информационной надежностью работы комплекса (при двухчастотном варианте построения) за счет обеспечения получения информации при потере работоспособности одного из частотных каналов, что особенно важно при использовании космического носителя;
• отличием в двухдиапазонном варианте рабочих частот почти в 8 раз (А=3 см и 23 см), что позволяет получать радиолокационные изображения, существенно дополняющие друг друга расширяет круг возможных потребителей такого рода информации:
• обеспечением разрешающей способности наземных объектов при применении радаров с синтезированной апертурой космического базирования в пределе до 1 м (Х-диапазон) и 5 м (L-диапазон).

9.8. Стратегические направления развития российского бизнеса радиолокационного мониторинга

Проведенное исследование позволяет выделить основные стратегические направления развития росссийких фирм радиолокационного мониторинга:

1. Разработка единой унифицированной базовой математической платформы дистанционного мониторинга, включающей общую теорию и комплекс эффективных вычислительных алгоритмов решения общих задач мониторинга. Базовая математическая платформа позволяет: а) с единых позиций решать разнообразные задачи дистанционного мониторинга, б) комплексировать различные средства (оптические, радиолокационные, рентгеновские и Т.д.) дистанционного мониторинга на единой математической базе.

2. Применение уже производимых в Росси радаров при решении задач радиолокационного мониторинга, включая усовершенствование и модернизацию элементной базы и математического обеспечения.

3. Создание (на базе производимых фирмой радаров и в кооперации с партнерами) унифицированных всепогодных авиационных и космических средств мониторинга земной поверхности (включая радиолокационные карты и базы радиолокационных данных).

4. Разработка спектра разнообразных средств радиолокационного мониторинга в зависимости от востребованности рынка.

Каждое стратегическое (базовое) направление является прорывным и составляет фундаментальную основу развития всех остальных направлений, поэтому должно прорабатываться в первую очередь. Для его разработки необходимо привлечь ведущих российских математиков, чтобы получить уровень базовых математических результатов выше мирового. Это необходимо, если Корпорация хочет получить серьезное конкурентное преимущество на рынке средств радиолокационного дистанционного мониторинга.

Разработка единой математической платформы
дистанционного мониторинга

Каков же нам видится облик единой математической платформы дистанционного мониторинга?

В традиционных задачах радиолокации центральной проблемой является обнаружение и сопровождение одной или нескольких малоразмерных маневрирующих целей. С математической точки зрения, мы имеем дело с достаточно точечными (локализованными) случайными процессами. Задачи дистанционного мониторинга, как мы рассмотрели в данной монографии, являются значительно более разнообразными и зачастую просто не сводятся к традиционным радиолокационным задачам. Соответственно, затруднительно претендовать на разработку единой математической платформы дистанционного мониторинга только модификацией традиционных радиолокационных методов. Необходим переход на качественно новый уровень: от обработки сигнала – к обработке изображения, от математики случайных процессов – к математике случайных полей.

Итак, основной формой представления информации дистанционного мониторинга является изображение (радиолокационное, оптическое, инфракрасное и Т.д.), выступающее как результат проведенных измерений. Способы формирования и передачи изображений в общем случае используют:

• почти весь диапазон электромагнитного излучения (видимый свет, СВЧ, инфракрасные волны, ультрафиолетовые волны, рентгеновские лучи, гамма-лучи);
• упругие волны в сплошных средах.

При решении современных задач приходится использовать все больший объем информации об исследуемых объектах и явлениях, поступающей в систему обработки изображений. Чтобы извлечь эту информацию, необходимо совершенствовать способы и методы обработки изображений. Для этого применяется широкий набор радиотехнических и компьютерных средств. Несмотря на разнообразие этих средств, общими для них являются алгоритмы обработки, позволяющие решать следующие основные задачи:

• восстановление изображений - улучшение качества изображений, искаженных в процессе их формирования, передачи и регистрации;
• реконструкция изображений - восстановление по неполным данным. В составе этой проблемы особое место занимает задача реконструкции изображений по проекциям в целях компьютерной томографии внутренней структуры объектов;
• анализ, кодирование, сжатие, синтез изображений и ряд других.

В общей постановке мы видим полное математическое единство проблематики дистанционного мониторинга и компьютерной динамической томографии (томографии процессов).

Компьютерная томография широко применяется в различных областях:

• медицинская диагностика (исследования структуры головного мозга человека и др.);
• неразрушающий контроль (получение изображения внутренней структуры изделий произвольной сложности; измерение геометрических размеров внутренних узлов; обнаружение локальных дефектов и др.);
• астрофизика, сейсмология, исследования ионосферы и др.

Исходными данными для томографии являются результаты проекционных измерений исследуемых объектов. По способам получения этой информации томографические системы подразделяются на два типа:

1. трансмиссионные, в которых с помощью источника излучения, лежащего вне объекта или на его поверхности, осуществляется «просвечивание» объекта;
2. эмиссионные, где источником излучения служит сам объект или отдельные его части.

Для наблюдения проекций используются различные физические принципы, однако сущность их одинакова: взаимодействие излучения с веществом объекта и измерение результатов этого взаимодействия тем или иным способом. Столь общие свойства томографических систем позволяют выделить их типовые структуры и соответствующие им математические модели.

Для построения единой теории необходимо использовать достаточно общие модели наблюдения проекций, позволяющие с единых позиций формулировать методику решения задачи компьютерной томографии для широкого круга систем.

Главной процедурой в компьютерной томографии является реконструкция изображений по их проекциям. В настоящее время разработано большое число методов и алгоритмов решения этой задачи, зависящих как от типа модели наблюдения проекций, так и от используемой модели изображения. В общем случае, для задач радиолокационного мониторинга, изображения должны моделироваться случайными полями, поэтому основное внимание следует уделить статистическим методам реконструкции.

Существующие методы реконструкции изображений, принадлежащих случайному множеству, основаны на классических подходах теории статистических решений. Если априорные статистические характеристики изображений известны полностью (задана их априорная функция или функционал плотности распределения вероятности), то используется Байесов подход к реконструкции изображений. Этот подход является наиболее эффективным, однако он требует знания полных априорных статистических данных об изображении. При неполной априорной статистической информации надо использовать небайесовы подходы:

• метод максимального правдоподобия;
• метод максимальной энтропии;
• метод наименьших квадратов.

Эти подходы и методы применялись для решения задач реконструкции статических (постоянных во времени изображений).

В задачах радиолокационного мониторинга, особенно с использованием бортовых радиолокационных станций летательных аппаратов, изображения принципиально являются динамическими, Т.е. изменяющимися с течением времени.

Задача реконструкции динамических изображений возникла достаточно давно. Вследствие наличия динамики изображение внутренней структуры объекта подвержено временным изменениям. При наблюдении проекций от одного измерения к другому изображения изменяются, и в результате при реконструкции классическими методами они оказываются «смазанными». Для устранения этого эффекта предлагались различные методы компенсации перемещений элементов изображения. Несмотря на их разнообразие, смысловое содержание таких методов имеет единую основу. Последовательность измеренных проекций, полученная от изменяющегося во времени изображения, подвергается предварительной обработке с целью компенсации влияния перемещений на измеренные данные. Затем осуществляется реконструкция изображений стандартными методами. В целом, данное направление напрямую не связано с реконструкцией динамических изображений, а лишь устраняет влияние временных изменений на качество реконструкции. В основном эти методы используются в случаях, когда изменения носят периодический или квазипериодический характер.

В настоящее время интенсивно развивается другое направление, которое носит название «томография процессов». Это название подчеркивает, что производится исследование объектов, структура и параметры которых, изменяются во времени. Тем самым, это направление непосредственно связано с реконструкцией динамических изображений. Здесь следует выделить два подхода:

1. В первом предполагается наличие быстродействующей системы измерения, которая позволяет наблюдать совокупность проекций за короткое время, в течение которого изменениями структуры объекта можно пренебречь. Этот подход является последовательностью статических реконструкций, поскольку он не учитывает характера временных изменений изображения oт одного момента измерения совокупности проекций к другому. Хотя такая технология и позволяет реконструировать развертку динамического изображения во времени, в полной мере отнести ее к процессу динамической реконструкции нельзя;
2. Второй подход предполагает пространственно-временную реконструкцию динамических изображений и является сравнительно новой областью исследований в томографии процессов. Он вызван необходимостью реконструкции в реальном масштабе времени быстро меняющихся динамических изображений.

В основе методики решения задачи реконструкции лежат модели динамического изображения и наблюдения проекций, а также априорные данные о статистических характеристиках изображения и шумов. Естественным является представление моделей в пространстве состояний посредством векторных стохастических уравнений. Это дает возможность задачу реконструкции рассматривать как задачу оценивания многомерного случайного процесса по его проекционным наблюдениям. Основными методами решения этой задачи являются фильтр Калмана и рекуррентный метод наименьших квадратов. К данной задаче сводится задача оценивания случайных полей, как гауссовских, так и негауссовских.

Реконструкция динамических изображений на основе линейного фильтра Калмана рассматривалась в различных аспектах. Наиболее характерной является задача реконструкции в реальном масштабе времени, Т.е. синхронно с процессом наблюдения проекций. Как известно, в статистической теории оценивания такая задача называется фильтрацией. Ограниченные возможности этого подхода обусловлены двумя факторами:

• задача реконструкции относится к категории плохо определенных, необходимо решение вопросов регуляризации решения;
• априорные статистические характеристики изображений и помех часто оказываются недоступными.

В этих условиях приходится довольствоваться эмпирической информацией, а для решения задачи использовать рекуррентный метод наименьших квадратов.

Помимо фильтрации, в ряде случаев дистанционного мониторинга представляет интерес задача реконструкции с интерполяцией, например, когда момент времени оценивания изображения фиксирован, а наблюдение проекций продолжается; или, когда интерполяция осуществляется с постоянным запаздыванием относительно текущего момента измерения проекций.

При решении перечисленных и некоторых других задач важными являются вопросы повышения скорости сходимости процесса реконструкции и снижения вычислительных затрат. Для повышения скорости сходимости и снижения вычислительных затрат эффективны:

1. процедуры оптимального выбора последовательности проекций;
2. упрощение структуры модели динамических изображений, например, представление изображения в виде совокупностей участков с постоянными значениями интенсивностей.

Важной и наиболее сложной являемся задача реконструкции при нелинейных моделях изображений и наблюдений. Существует два подхода для ее решения, основанные на различных способах линеаризации задачи:

1. традиционным является подход с использованием расширенного фильтра Калмана, основанный на непосредственной линеаризации уравнений моделей;
2. при другом подходе используется способ статистической линеаризации с последующим применением алгоритма фильтра Калмана.

К нелинейным алгоритмам приводит и задача адаптивной реконструкции.

Несмотря на относительно большое число публикаций в периодических изданиях, в настоящее время отсутствует систематическое изложение методики решения задачи реконструкции динамических изображений. Предлагаемый нами общий подход основан на представлении модели динамического радиолокационного изображения в виде случайного поля, дискретного в пространстве и во времени. Предполагается, что подобное поле может быть описано многомерной марковской случайной последовательностью, а задача реконструкции динамических изображений по проекциям можно рассматривать как специальный случай марковской теории статистического оценивания. Специфика данной задачи состоит в необходимости учета следующих факторов:

• высокая размерность вектора изображения;
• некорректность задачи реконструкции;
• нестационарность модели наблюдения проекций.

Высокая размерность изображений является одной из принципиальных особенностей задачи их обработки, что предъявляет повышенные требования к производительности вычислительных систем. Большое значение при этом имеет и разработка алгоритмов реконструкции с минимальной вычислительной трудоемкостью. Для обработки динамических изображений подобными свойствами обладают алгоритмы рекуррентного типа. Представление изображения в виде марковской случайной последовательности позволяет получать рекуррентные алгоритмы реконструкции, используя марковскую теорию статистического оценивания и, в частности, теорию фильтра Калмана. Векторно-матричная форма записи этих алгоритмов облегчает возможность их реализации на вычислителях с параллельной архитектурой.

Некорректность задач восстановления изображений широко известна. Томографическая реконструкция являемся задачей некорректной по своей сути, что многократно отмечалось в литературе применительно к статическим изображениям. В теории статистического оценивания понятие некорректности тесно связано с так называемой наблюдаемостью. Использование этого понятия в задаче реконструкции дает возможность оценивать степень ее некорректности в случаях как статических, так и динамических изображений.

Томографическая реконструкция изображений основана на измерениях проекций внутренней структуры объекта с различных ракурсов, когда наблюдения производятся последовательно во времени и каждое из них соответствует определенной геометрии взаимного положения измерительной системы и объекта. Иначе говоря, процесс наблюдения проекций является нестационарным. Марковская теория статистического оценивания позволяет синтезировать алгоритмы реконструкции статических и динамически изображений в условиях нестационарного наблюдения.

Таким образом, предлагаемая методология исследований, основанная на теории марковских случайных последовательностей и теории статистического оценивания, позволяет решать задачу нахождения алгоритмов реконструкции динамических изображений с учетом ее характерных особенностей.

Создание экспертных систем обработки информации

Развитие второго стратегического направления видится в создании систем обработки с привлечением всей доступной априорной информации, знаний и опыта. Фундаментальной основой таких систем должна стать единая унифицированная базовая математическая платформа дистанционного мониторинга – результат усилий по развитию первого стратегического направления. При разработке математического обеспечения многопрофильных распределенных (сетевых) систем тематической обработки данных радиолокационного зондирования при развитии данного стратегического направления представляется целесообразным сосредоточить усилия на решении следующих задач:

• разработка математических моделей распространения электромагнитного излучения в неоднородных средах (атмосфера, растительный покров, почва) и математических моделей отражения в интересах исследования георадарного зондирования Земли (включая подповерхностное зондирование);
• разработка и исследование математических моделей обучающихся распознающих систем, осуществляющих обработку радиолокационных изображений;
• исследование методов решения некорректных задач в интересах разработки эффективных алгоритмов обнаружения целей, оценивания их координат и условиях многоцелевой обстановки и распознавания;
• исследование и разработка быстрых вычислительных систем и алгоритмов, ориентированных на реализацию в параллельных вычислительных устройствах на основе элементной базы высокой степени интеграции, для формирования радиолокационных изображений и Т.д.

Развитие данного направления расширит не только спектр возможности решаемых задач, но и позволит качественно улучшить характеристики основной продукции Корпорации.

Организационно-техническим средством интеграции имеющихся радиолокационных средств и новых математических методов обработки радиолокационной информации могло бы стать создание или оснащение самолёта-лаборатории (или легких пилотируемых или беспилотных летательных аппаратов) системами радиолокационного мониторинга. Представляется целесообразным использовать опыт Института радиотехники и электроники Российской академии наук и сосредоточить – по крайней мере, на первых порах - усилия на комплексном решении следующих задач радиолокационного мониторинга:

• определения пожароопасных мест возгорания торфа. Наиболее перспективным является установка радиометрического оборудования на малую авиацию. В настоящее время существуют радиометры с антенными системами, которые можно установить на самолёты и вертолёты. Развитие сотовой связи, беспроводных компьютерных сетей, беспроводных систем передачи данных требуют дополнительных исследований для уточнения выбора диапазона длин волн;
• определения мест разлива нефтепродуктов, фиксации наземных газо-нефтепроводов с пространственным разрешением 5 метров. Для обнаружения нефтяных линз до глубин залегания 50 метров требуются дополнительные исследования;
• мониторинга в плане экологии в местах открытых приисков (восстановление растительного покрова, особенно в районах вечной мерзлоты), лесозаготовок (восстановление лесных массивов);
• обнаружения (поиска) пропавших самолётов и вертолётов в лесных массивах. На данный момент для подобной деятельности целесообразно использование многочастотного радиолокационного комплекса, функционирующего в рамках задач обороны страны;
• обнаружения мест утечки газов в газопроводах. Требуется использование СВЧ и ИК-аппаратуры. Предварительное рассмотрение показывает возможность создания эффективного средства определения состава газа (примесей) в газопроводах.

Создание унифицированных всепогодных средств
радиолокационного мониторинга

Для развития третьего стратегического направления требуется кооперация с заинтересованными структурами (партнерами), в том числе и в лице государства, для решения глобальных задач с применением радиолокационных методов. Данное направление, помимо совершенствования математических средств обработки и хранения радиолокационных изображений, требует и совершенствования радиолокационной аппаратуры, а именно – создания малогабаритного унифицированного многодиапазонного радиолокатора сверхвысокого разрешения с синтезированной апертурой антенны. Перспективный радиолокатор должен быть реализован как в одночастотном исполнении (диапазон X или L), так и в двухчастотном совмещенном варианте (диапазоны X и L). При этом масса такого радара с синтезированной апертурой в одночастотном варианте должна составлять не более 120 кг, а в совмещенном варианте не более 150 кг. В целом по сравнению с существующими традиционными подходами построения указанный радар с синтезированной апертурой должен обладать следующими основными преимуществами:

• возможностью ввиду незначительных массогабаритных параметров размещения на всех видах аэрокосмических носителей (платформы малых космических аппаратов, самолеты, вертолеты и Т.п.);
• возможностью получения многополяризационной (В, Г, ВВ, ГГ, ВГ, ГВ) информации в одном (X-или L) или двух (X - и L) диапазонах радиочастот;
• возможностью размещения радара в негерметизированном контейнере, в том числе и при использовании на платформе малого космического аппарата;
• возможностью получения на борту, в том числе и малого космического аппарата, не только радиолокационной голографической информации для ее «сброса» и последующей наземной обработки, но и (в режиме реального времени) радиолокационного изображения земной поверхности;
• повышенной информационной надежностью работы комплекса (при двухчастотном варианте построения) за счет обеспечения получения информации при потере работоспособности одного из частотных каналов, что особенно важно при использовании космического носителя;
• отличием в двухдиапазонном варианте рабочих частот почти в 8 раз (А=3 см и 23 см), что позволяет получать радиолокационные изображения, существенно дополняющие друг друга расширяет круг возможных потребителей такого рода информации;
• обеспечением разрешающей способности наземных объектов при применении радаров с синтезированной апертурой космического базирования в пределе до 1 м (Х-диапазон) и 5 м (L-диапазон).

Кооперация с партнерами позволит не только расширить спектр решаемых задач, но и расширит рынок сбыта основной продукции Корпорации.

Диверсификация бизнеса

Четвертое стратегическое направление - диверсификация бизнеса, а именно переход ведущих россйских фирм радиолокационного мониторнга на «гражданские рельсы», предложение продукции и услуг не оборонного характера. Это направление наиболее перспективно, но и наиболее трудоемко. Его развитие требует не только совершенствования имеющихся математических и технических средств и технологий, но и активного применения современных экономических методов менеджмента и маркетинга для реструктуризации деятельности фирмы в целом. Базовый этап такой работы – проведение внутрикорпоративного организационно-технического аудита (основные этапы аудита изложены в монографии).

Заключение

Материалы, представленные в данной монографии, позволяют обосновано утверждать, что наиболее перспективными для бизнеса радиолокационного мониторинга настоящее время являются следующие направления:

1. Радиочастотная идентификация (RFID). Данное направление потребует разработки не только математических методов и алгоритмов радиолокационного мониторинга, но и всего спектра требуемой продукции. В связи с развитием логистики крупных торговых сетей, рынок радиочастотной идентификации является большим и быстрорастущим. Постепенно RFID-метки (по мере их удешевления) не только заменят «штрих-коды», но и войдут во многие сферы повседневной жизни. Сферы применения различны и будут отличаться лишь возможностью комплексного решения поставленных задач. Одной из составляющих данного направления будет развитие бытовых радиотехнических устройств, особенно для проектов «Умный дом»

2. Радиоволновая биодиагностика и неразрушающий контроль. Усовершенствование математических методов обработки радиолокационного сигнала позволит разработать устройства для осуществления радиолокационного мониторинга биосферы Земли в части, касающейся здоровья человека, особенно – диагностических комплексов (радиотомографы, газоразрядная (ТВЧ) диагностика). Работы в данном направлении проводят многие разработчики, но важной составляющей успеха в данном направлении (помимо создания алгоритмов и математического аппарата) является минимизация диагностических комплексов, а, следовательно, доступность указанных комплексов. Важным направлением будет являться определение воздействия на организм человека электромагнитных волн различной длины и полей различной интенсивности (и, возможно, создание индивидуального средства мониторинга биорадиолокационной обстановки).

3. Георадары. Данное направление очень перспективно, но ограничено характеристиками применяемых радаров, в основном по причине их наземного базирования. В развитии этого направления наиболее перспективны георадары, устанавливаемые на летательные аппараты. Приведем лишь некоторые области применения: радиолокационный мониторинг гидросферы Земли (поиск воды); радиолокационный мониторинг геофизики Земли (природные ресурсы); подповерхностный радиолокационный мониторинг (включая биорадиолокационный – поиск людей под завалами).

4. Системы безопасности. Особенно актуальным в последнее время стало применение средств дистанционного мониторинга для обеспечения безопасности. Это: обнаружение мин, поиск тайников и спрятанных складов боеприпасов, создание сканирующих устройств для контроля прохождения и транспортировки грузов и Т.д.

В монографии описаны многочисленные направления и примеры решения разнообразных задач радиолокационного мониторинга. Исходя из интересов и возможностей конкретной россйсикой компании, занимающейся радиолокационным мониторингои, необходимо выделить наиболее перспективные направления диферсификация бизнеса. По каждому направлению, на основе результатов организационно-технологического аудита и маркетинговых исследований соответствующих секторов рынка радиолокационного мониторинга, можно разработать бизнес-планы выхода Корпорации в данный сектор рынка. При этом – в зависимости от сектора – следует использовать различные стратегии корпоративного выхода на рынок, подробно рассмотренные в монографии.

Литература

Монографии и диссертации