Совместный проект по увеличению эффективности работы предприятий
Тематические издания
Получение и продвижение информации
Тематические выставки
Новости
г. Форум "Передовые технологии России" Подписка на новости Поиск на сайте
НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ, ДОСТУПНЫЕ ДЛЯ ПОЛЬЗОВАТЕЛЕЙ, ЗАРЕГИСТРИРОВАННЫХ В СИСТЕМЕ АБОНЕНТСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯРегистрация...

Инновационные методы и средства обнаружения и распознавания малозаметных объектов в технических и живых системах

Главная страница        >> Наука + промышленность: проблемы и перспективы Материалы 2003 - 2004 г.г.

А.Н. Ануашвили, д.т.н., д.п.н.
Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН


Введение

Обнаружение и распознавание малозаметных ("невидимых") объектов, процессов и явлений становится исключительно актуальной проблемой в связи с развитием современного терроризма. Террориста обнаружить и распознать исключительно трудно — он имеет естественную и искусственную маскировки. Естественным образом террорист замаскирован своим особым неосознанным психологическим состоянием (убийца и самоубийца одновременно). Кроме того, террорист может замаскироваться искусственно специальными маскирующими средствами. В данной работе предлагаются два вида инновационных технологий, основанные на одном научном открытии. Первая технология позволяет построить охранные устройства нового поколения, способные обнаруживать искусственно замаскированные ("невидимые") подвижные объекты, в том числе людей. Вторая технология позволяет бесконтактным дистанционным методом распознать психологическое состояние человека (его естественную маскировку) и оперативно (за 1 мин.) определить прогноз его поведения в экстремальной ситуации.

1. Охранные устройства нового поколения

1.1. Актуальность проблемы создания охранных устройств нового поколения в связи с терроризмом.

Проблема обнаружения подвижных объектов при охране больших открытых территорий (аэропорты, морские порты, береговая охрана, дачные поселки, сельскохозяйственные угодия, важные объекты) обусловливается следующими факторами:

  • Объекты (цели) становятся малозаметными вследствие применения специальных технологий, напр., "Стелс", при этом применяются маскирующие материалы, которые делают объект малозаметным, малоконтрастным по отношению к фону.
  • При решении охранных задач больших открытых территорий главной проблемой является слабая отражающая способность объекта или отсутствие контраста между объектом и фоном.

Традиционные способы обнаружения основаны на двух подходах:

  • Телевизионные системы наблюдения с автоматическим обнаружением подвижных объектов (людей, транспортных средств) путем обработки и распознавания телевизионных изображений наблюдаемой местности. Эти системы имеют существенные недостатки. Мало эффективны при плохой видимости — туман, снег, дождь, плохое освещение — и при слабом контрасте или отсутствии контраста между фоном и объектом. Под фоном подразумевается поверхность и предметы, вдоль которых движется объект.
  • Системы обнаружения, построенные на основе радиолокаторов с использованием эффекта Доплера (изменения частоты отраженного от подвижного объекта зондирующего излучения). В этом случае погодные условия не мешают, но эти системы малоэффективны,если объект слабо отражает (или не отражает) радиоизлучение, при малом контрасте между объектом и фоном и зависят от направления движения объекта (Эффект Доплера не возникает, если объект движется в направлении, перпендикулярном направлению зондирующего луча).

Разработчики пытаются преодолеть эти недостатки путем увеличения чувствительности приемника, мощности генератора излучения и мощности вычислительных средств.

Но все дошло до своего предела — указанные традиционные подходы исчерпали свои возможности — делать более мощные излучатели и более мощные вычислители и алгоритмы неэффективно, т.к. по мере усложнения систем снижается их надежность. Существующие средства обнаружения уступают средствам противодействия — замаскированные под фоном слабо рассеивающие подвижные объекты исключительно трудно обнаруживаются. Эта проблема особенно обостряется в связи с современным терроризмом.

1.2. Предлагаемый подход к решению проблемы обнаружения слабо рассеивающих, малоконтрастных подвижных объектов.

Используемый в диссертации подход к решению проблемы обнаружения слабо рассеивающих, малоконтрастных подвижных объектов основан на научном открытии "Закономерность проявления подвижности объекта" (Диплом № 55, выдан 30.05.1997г. на основании постановления РАН от 18.02.1992 г.), сделанном в Институте проблем управления РАН (авторы: академик И.В. Прангишвили, доктора технических наук А.Н. Ануашвили и В. В. Маклаков).

Смысл открытия заключается в так называемом фоновом принципе получения информации и управления. Фоновый принцип обнаружения заключается в том, что подвижный объект обнаруживают путем анализа излучения фона, вдоль которого движется объект. Для реализации фонового принципа и обнаружения подвижного объекта независимо от его видимости, необходимо зарегистрировать фоновое излучение когерентно, то есть организовать в приемнике колебания такой же частоты с известной фазой.

Фоновый принцип позволяет совершенно по новому подойти к проблеме обнаружения и дополнить традиционный Доплеровский канал обнаружения в случаях, когда последний работает неэффективно, а именно — когда объект не отражает излучение, движется перпендикулярно к диаграмме направленности антенны (ДНА), и действует шумовая помеха.

Сущность фонового метода обнаружения заключается в том, что объект обнаруживают по излучению фона. Излучение фона регистрируют когерентно, усредняют по времени и таким образом формируют когерентную компоненту фона. Затем следят за этой когерентной компонентой. При появлении в поле зрения объекта наблюдаемая когерентная компонента уменьшается существенно — стремится к нулю, что и является информационным сигналом обнаружения. Уменьшение когерентной компоненты происходит вследствие нарушения подвижным объектом согласованности между параметрами системы обнаружения и фонового излучения.

Эффективность фонового метода обнаружения заключается в следующем:

  1. не зависит от отражающей способности (ЭПР) объекта,
  2. не зависит от направления движения объекта,
  3. не зависит от активной шумовой помехи, а пассивная шумовая помеха помогает, т.к. усиливает когерентную компоненту фона.

Эти преимущества доказаны экспериментально с помощью макетного образца, построенного на базе стандартного локатора в виде дополнительного канала обнаружения.

Главным условием для применения фонового метода обнаружения является возможность когерентного приема излучения, рассеянного обратно от фона — подстилающей поверхности (ионосферы, поверхности земли, морского дна и т.п.). Эта проблема технически успешно решена, в особенности в системах с синтезированием апертуры.

Объяснение преимущества фонового принципа обнаружения заключается в следующем. Традиционно сигналом считается излучение, отраженное от объекта, а излучение, отраженное от фона считается помехой. Поэтому систему обнаружения настраивают, приспосабливают, согласовывают с параметрами движущегося объекта и с параметрами излучения, отраженного от движущегося объекта. Техническое осуществление этого подхода исключительно сложно из-за движения объекта: параметры, с которыми нужно согласовать систему обнаружения, все время меняются случайным образом (в особенности, фаза излучения). Фоновый принцип подразумевает обнаружение по фоновому излучению, которое является источником информационного сигнала обнаружения и которое в традиционном подходе считается помехой и подавляется, игнорируется. Поэтому при реализации фонового принципа систему обнаружения согласовывают с параметрами фона и фонового излучения, что значительно проще, т. к. фон является малоподвижным относительно объекта. Кроме того все противодействия, помехи придуманы для традиционного подхода — они маскируют объект, излучение объекта, а противодействие для фонового принципа пока не придумано — никто пока не знает, как маскировать фон.

Таким образом, преимущества фонового метода обнаружения объясняется новой идеей, новым взглядом на проблему обнаружения. Все традиционные методы относятся к локационным методам обнаружения, т.к. основаны на приеме отраженного от объекта излучения. Фоновый принцип обнаружения дает начало новому подходу к проблеме обнаружения — нелокационным методам обнаружения.

2. Видео-компьютерная система психодиагностики и психокоррекции

Видео-компьютерная система предназначена для объективной, оперативной и бесконтактной психодиагностики в задачах управления персоналом и распознавания состояний человека. Актуальность проблемы обостряется в связи с современным терроризмом. Разработка основана на следующих научных положениях:

  • Установлена закономерная связь между колебательными процессами в мозге и психологическим типом человека. В частности, установлено, что психологический тип человека меняется в зависимости от степени согласованности (когерентности) колебательных процессов в двух полушариях головного мозга человека.
  • Установлена закономерность отражения двух полушарий головного мозга человека на его лице. В частности, установлено, что состояние полушарий отражается, главным образом, в фазовом портрете лица человека (а не в физиогномическом, как считали ранее). Кроме того, установлено, что состояние правого полушария отражается на правой стороне лица, а левого — на левой (а не крест на крест, как считали ранее).
  • Установлено свойство психофизиологической саморегуляции человека на основе биологической обратной связи. Если человек созерцает образное отображение двух полушарий своего головного мозга, то на основе биологической зрительной обратной связи происходит синхронизация работы двух полушарий (повышение когерентности колебательных процессов в двух полушариях головного мозга).
  • На основе установленных закономерностей разработаны научные основы психологии, объективная типология, объективные методы оперативной психодиагностики и психокоррекции.

Видео-компьютерная психодиагностика и психокоррекция основана на определении функциональной асимметрии двух полушарий головного мозга путем анализа изображения лица человека, которое вводится в компьютер с помощью видеокамеры. Компьютер определяет:

  1. доминирование одного из полушарий головного мозга на основе разности амплитуд колебательных процессов, происходящих в правом и левом полушариях;
  2. степень согласованности (когерентности) этих колебательных процессов между собой.

По этим значениям компьютер относит данного человека к одному из 49 психологических типов и выдает психологическую характеристику, профессиональную характеристику, прогноз поведения в экстремальной ситуации, прогноз при ухудшении состояния и рекомендации по гармонизации личности.

Кроме того, с помощью видеокамеры компьютер строит два новых лица человека. Один портрет составлен из правых половин лица, другой— из левых. Если человек одновременно созерцает эти два своих лица и проявленные на них подсознательные чувства, то на основе зрительной биологической обратной связи происходит синхронизация работы полушарий, психофизиологическая саморегуляция, стабилизируются психические процессы, выравниваются логические и интуитивные способности, повышается степень гармонии личности — степень психологической защиты от жизненных потрясений и болезней. Следует отметить, что в результате такой психокоррекции происходят также физиологические (физические) изменения: меняется форма лица - лицо становится более симметричным, уменьшаются психосоматические расстройства.

Процесс видео-компьютерной психодиагностики и психокоррекции занимает 5-10 минут. Последующие анализы позволяют наглядно проявить процесс повышения гармонии личности.

Одним из существенных преимуществ данного метода является возможность исследования человека в прошлом. Исследование ранних фотографий, начиная с самого раннего детства, позволяет выявить периоды психических травм и динамику развития расстройств. При коррекции с помощью синтезированных из ранних фотографий портретов происходит восстановление лучшего из прежних состояний. Человек возвращается к своей "жизненной программе", наблюдается процесс омоложения (если человек преждевременно постарел в силу жизненных обстоятельств). На метод получен медицинский патент по заявке № 2001109209 от 10.04.01.

Видео-компьютерная психодиагностика и психокоррекция практически применяется для управления персоналом и тренинга специалистов в: Государственной службе РФ (в/ч 33949), Генеральном штабе ВС РФ, Государственном унитарном предприятии «Центр экстремальной медицины» гостехкомиссии при президенте РФ, Государственном Таможенном Комитете, ВВС — Центре подготовки космонавтов, МВД МЧС, а также для психодиагностики, психокоррекции, психологической совместимости и семейной психотерапии: в медицинских центрах и клиниках в более чем 40 городах России и за рубежом.


 

 Последние поступления

Поиск на сайте

Направить запрос

Абонементное обслуживание

Главная страница        >> Наука + промышленность: проблемы и перспективы Материалы 2003 - 2004 г.г.

Наверх