Визуальный когнитивный контроль радиотехнических сигналов систем космического назначения

Разработан и исследован метод когнитивного графического представления временных последовательностей, позволяющий визуально классифицировать радиотехнические сигналы и оценивать степень их зашумленности. Метод опирается на построение упорядоченного по информационной значимости набора признаков. В свою очередь, информативность определяется формальным вкладом признака в качество распознавания типа сигнала. Построение когнитивных образов проводится, таким образом, в несколько этапов: 1) определение числовых признаков типовых сигналов, 2) ранжирование и отбор наиболее информативных признаков, 3) построение когнитивных графических образов, визуализирующих многомерный вектор признаков сигнала, 4) интерпретация когнитивных образов оператором. Для построения когнитивно-графических образов сигналов используется метод интегрального контурного представления «полярная развертка». Всего вычисляется сорок информативных параметров сигнала (признаков). Для повышения селективности полярной развертки признаки ранжированы в порядке убывания информативности методами Add и Del. Введена операция вычитания сигналов, определенная над их информативными параметрами. С целью повышения качества визуального распознавания в когнитивные образы добавлены монохромные полутона. Для усиления восприятия в контурные представления разностных образов введены цветояркостные компоненты. Чувствительность когнитивных образов к существенным зашумлениям сигналов выражается в изменении формы, полутона и цветояркостного представления полярных разверток. Приведено сравнение качества распознавания сигналов с помощью метрик и визуального распознавания полярных разверток. В заключительной части даны рекомендации оператору, принимающему решение, по типу и степени зашумления радиотехнического сигнала.

The method of cognitive graphical information presentation is developed, allowing to classify radiotechnical signals and estimate the degree of noise. The method is based on the construction of features set ordered by information significance. In turn, informativeness is determined by the formal contribution of the feature to the quality of signal type recognition. The construction of cognitive images is carried out in several stages: 1) determination of numerical characteristics of typical signals, 2) ranking and selection of the most informative characteristics, 3) construction of cognitive graphic images visualizing a multidimensional vector of signal features, 4) operator's interpretation of cognitive images. The method of integral contour representation polar scan is used to construct cognitive-graphic images of signals. A total of forty informative parameters of the signal (features) are calculated. To increase the polar scan selectivity, the features are ranked in informativeness descending order by the Add and Del мethods. The operation of signals subtraction defined over their informative parameters is introduced. With the goal to improve the visual recognition quality, monochrome halftones have been added to cognitive images. To improve perception of the contour representation of difference images color components have been introduced. The sensitivity of the cognitive images to substantial noise signals is expressed through changes in polar scan forms, tones and colorful presentation. The comparison of signals recognition quality by using metrics and polar scan visual recognition is provided. The recommendations are given to the decision-making operator on the type and noise degree of the radio signal in the final part.