پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته فناوری اطلاعات

دانشگاه شیراز

دانشكده آموزشهای الکترونيکی

پایان‌نامه كارشناسي ارشد در رشته مهندسی فناوری اطلاعات (طراحی و تولید نرم‌افزار)

عنوان:

کلاسه‌بندی رادارهای کشف شده توسط سیستم‌های جنگ الکترونیک

استاد راهنما:

دكتر محمدهادی صدرالدینی

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده درج نمی گردد

تکه هایی از متن به عنوان نمونه :

فهرست مطالب:

فصل 1- مقدمه……………………. 1

1-1- پیشگفتار………………….. 2

1-2- اهداف پایان‌نامه…………………… 3

1-3- مسائل و معضلات مربوط به موضوع…………………… 5

1-4- ساختار پایان‌نامه…………………… 7

فصل 2- مروری بر تحقیقات انجام‌شده………………….. 9

فصل 3- مراحل انجام کار………………….. 14

3-1- جمع‌آوری داده‌ها …………………..16

3-2- پیش‌پردازش داده‌ها………………….. 17

3-2-1- انتخاب و کاهش ویژگی‌ها با بهره گیری از PCA…………………….

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را در شماره بندی انتهای صفحه بخوانید              

3-3- الگوریتم‌های کلاسه‌بندی مورد بهره گیری …………………..21

3-3-1- شبکه عصبی پرسپترون چند لایه(MLP)…………………..

3-3-2- شبکه عصبی شعاع مبنا………………….. 24

3-3-3- بردار ماشین تکیه گاه(SVM) …………………..

3-4-ارزيابي روش‌هاي کلاسه‌بندي……………………. 43

فصل 4- شبیه‌سازی……………………. 44

4-1- مقدمه…………………… 45

4-2- انتخاب ویژگی‌ها …………………..45

4-3- شبیه‌سازی با پرسپترون چند لایه…………………… 46

4-4- شبیه‌سازی با بردار ماشین تکیه‌گاه …………………..48

4-5- شبیه‌سازی با شبکه عصبی شعاع مبنا………………….. 53

فصل 5- نتیجه‌گیری و پیشنهادات…………………….. 58

5-1- نتيجه‌گيري و جمع‌بندي……………………. 59

5-2- پيشنهادات و كارهاي آینده………………….. 59

فهرست منابع……………………. 60

چکیده:

همواره در یک محیط عملیاتی جنگ الکترونیک پالس‌های متعددی از رادارهای فعال در منطقه موجود می‌باشد. يكي از روش‌های تشخيص تهديدات هوايي، دريايي و زميني، بهره گیری از تحليل سيگنال راداري می باشد كه توسط این‌گونه تهديدات حمل می شوند. ازآنجایی‌که رادار به عنوان یکی از مهم‌ترین حسگرها در این حوزه مورد بهره گیری قرار می‌گیرد، لذا شناسایی دقیق و سریع رادارهای موجود در یک منطقه عملیاتی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار می باشد.

برای شناسایی رادارها، واحد پردازش اطلاعات تأثیر مهمی را بر عهده دارد که یکی از بخش‌های مهم این واحد، کلاسه‌بندی رادارهای کشف شده می‌باشد. در اين تحقيق از الگوریتم SVM برای این مقصود بهره گیری شده می باشد که با در نظر داشتن نتایج به‌دست‌آمده از شبیه‌ سازی‌ها و مقایسه آن با چند روش دیگر، الگوریتم مذکور بهترین کارایی را دارد.

فصل اول: مقدمه

1-1- پیشگفتار

در دنیای امروزی، اطلاعات به عنوان یکی از فاکتورهای تولیدی مهم پدیدار شده می باشد. درنتیجه کوشش برای استخراج اطلاعات از داده‌ها توجه بسیاری از افراد دخیل در صنعت اطلاعات را به خود جلب نموده می باشد. پیشرفت‌های حاصله در علم اطلاع‌رسانی و فناوری اطلاعات، فنون و ابزارهای جدیدی را برای غلبه بر رشد مستمر و تنوع بانک‌های اطلاعاتی تأمین می‌کنند. این پیشرفت‌ها هم در بعد سخت‌افزاری و هم نرم‌افزاری حاصل‌شده‌اند.

داده‌کاوی یکی از پیشرفت‌های اخیر در راستای فن‌آوری‌های مدیریت داده‌هاست. داده‌کاوی مجموعه‌ای از فنون می باشد که به شخص امکان می‌دهد تا ورای داده‌پردازی معمولی حرکت کند و به استخراج اطلاعاتی که در انبوه داده‌ها مخفی و یا پنهان می باشد کمک می کند.

سیستم‌های پشتیبان الکترونیکی یا ESM[1]، سیستم‌های منفعل هستند که تشعشع امواج تولیدی را از بسیاری از سیستم‌ها، دریافت و ویژگی‌های هر یک از پالس‌های دریافت شده را اندازه‌گیری می‌کنند و سپس پالس‌هایی که متعلق به ساتع کننده‌ای مشابه باشند را برای تعیین و استخراج پارامترها و ویژگی‌های رادار کشف شده دسته‌بندی می‌کنند و هدف آن جستجو، ره‌گیری، مکان‌یابی و تحلیل سیگنال‌های راداری در دیده‌بانی و مراقبت از منطقه نظامی می‌باشد ]5[ ]6[ ]9[ ]11[.

به‌طورکلی سیستم‌های شناسایی رادار داراي چهار جزء اصلی شامل آنتن، گیرنده، پردازشگر(شامل پردازش سيگنال و داده) و نمایشگر می‌باشد و اقدام کلاسه‌بندی و تفکیک رادارها در قسمت نمايشگر این سیستم‌ها با مقايسه با آرشيو اطلاعات راداري انجام می گردد]19[.

در یک محیط جنگ الکترونیک، رشته پالس‌های مربوط به رادارهای فعال در محیط با هم ادغام شده و توسط گیرنده‌های سیستم شنود راداری دریافت می شوند. این رشته پالس‌ها دارای ویژگی‌های متفاوتی هستند که آن‌ها را از هم مجزا می‌سازند. این ویژگی‌ها با در نظر داشتن نوع رادار و تهدیدها، متفاوت خواهد بود.

ویژگی‌های مربوط به هر رادار با چند پارامتر اصلی مشخص می شوند که این پارامترها شامل جهت[2]، زمان دریافت پالس[3]، فرکانس، عرض پالس[4] و دامنه پالس[5] می باشد]14[ ]16[ ]17[ که با جمع‌آوري تعداد زيادي از اين ركوردها و مؤلفه‌های مشخصه مي‌توان يك مجموعه داده مرجع و كارآمد تشكيل داد كه براي شناسايي، پيش‌بيني، دسته‌بندي و برچسب‌گذاری رادارها از آن بهره گیری مي‌گردد.

شما می توانید مطالب مشابه این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید                     

 1-2-  اهداف پایان‌نامه

با در نظر داشتن گستردگي آماري داده‌ها و انواع رادارهاي موجود، مسئله برچسب‌گذاری رادارهای استخراج شده، چالشي جدي می باشد. در صورت اكتشاف پارامترهای عملیاتی يك رادار توسط سیستم‌های شنود راداری موجود در يك منطقه عملياتي، مي‌بايست بر اساس پایگاه داده موجود، نام و نوع آن رادار تشخيص داده گردد تا بتوان عمليات مناسبي را جهت غیرفعال كردن آن رادار انجام داد. در حال حاضر برای انجام این کار از پردازش‌هاي قياسي بهره گیری می گردد تا رکوردی که بیشترین شباهت با رادار کشف شده توسط نرم‌افزار دارد مشخص گردد که برای انجام این کار از يك مدل رياضي خيلي ساده‌انگارانه خطي بهره گیری می گردد كه بر اساس آن توسط نیروی خبره، یک ضريب به هر پارامتر آن رادار اختصاص می‌یابد و با عملیات ریاضی خیلی ساده‌ای، راداری که بیشترین شباهت به رادار مکشوفه دارد استخراج می گردد و بنابراين فرآيندي زمان‌بر و کم‌دقت می باشد و همچنين به سطح تخصص و تجربه فرد خبره نيز بستگی دارد و علاوه بر آن رادارهای بسیار متنوع و متفاوتی هست که برای هرکدام از آن‌ها بایستی ضرایب متفاوتی را اعمال نمود.

همان‌گونه كه مشخص می باشد نيروي انساني تأثیر عمده‌ای در فرآيند فوق‌الذکر دارد، هدف از انجام اين پایان‌نامه كاهش تأثیر نيروي انساني و خطاهايي می باشد كه مي‌تواند از اين منبع سرچشمه بگيرد. بنابراين و با در نظر گرفتن صورت‌مسئله یادشده، بهره گیری از الگوریتم‌های کلاسه‌بندی[6] در داده‌کاوی[7] ابزار مناسبي جهت تشخيص، تبيين و استخراج اطلاعات مطلوب از مجموعه داده جمع‌آوری‌شده مي‌باشد.

در سیستم‌های مخابراتی نظامی تکنیک‌های پیشرفته‌ای برای شنود و پردازش سیگنال‌های بلادرنگ بکار می‌رود که برای تصمیم‌گیری‌های مربوط به عملیات جنگ الکترونیک و سایر عملیات تاکتیکی حیاتی‌اند. امروزه ضرورت سیستم‌های هوشمند با تکنیک‌های پردازش سیگنال مدرن، به‌خوبی احساس می گردد. وظیفه اصلی چنین سیستم‌هایی شناخت رادارهای موجود در محیط عملیاتی و طبقه‌بندی آن‌ها بر اساس آموخته‌های قبلی سیستم و انجام عملیات لازمه با سرعت بالا و بلادرنگ می‌باشد بخصوص در مواردی که سیگنال دریافت شده مربوط به یک تهدید آنی مانند موشک می باشد و بایستی سیستم‌های جنگ الکترونیک در کوتاه‌ترین زمان ممکن پاسخ لازم را به عنوان هشداردهنده بدهند.

هدفی که به دنبال آن هستیم بهره گیری از نتایج این پژوهش در کلاسه‌بندی اطلاعات استخراج شده توسط سیستم‌های شنود راداری می‌باشد که این امر بعد از مرحله پیش‌پردازش سیگنال ورودی و انتخاب صحیح الگوریتم‌های دسته‌بندی، محقق می گردد. عملیات پیش‌پردازش می‌تواند دربرگیرنده حذف نویز ، تخمین فرکانس حامل، توان سیگنال و نویز، همسان‌سازی و… می‌باشد که به دلیل وجود مباحث مخابراتی از بحث ما خارج می‌باشد. پس از پردازش و استخراج مشخصات سیگنال ورودی و ذخیره‌سازی در بانک اطلاعاتی سیستم نوبت به تشخیص نوع رادار کشف شده با تکیه‌بر اطلاعات موجود و آموزش قبلی سیستم می باشد. در این راستا مطالعه روش‌های معتبر کلاسه‌بندی داده‌ها در یک قالب مشخص، و از میان آن‌ها انتخاب روش بهینه مهم برای سیستم‌های شنود می‌باشد. ازآنجایی‌که آیتم زمان در چنین سیستم‌هایی بسیار مهم و حیاتی می باشد پس انتخاب روشی مؤثر، بهینه و سریع به‌مقصود کلاسه‌بندی و هدایت روش‌های ECM[8] برای این‌گونه تجهیزات نظامی دارای جایگاه خاصی می‌باشد.

1-3- مسائل و معضلات مربوط به موضوع

در حال حاضر فرآیند جداسازی پالس‌های راداری معمولاً یک یا چند پارامتر مربوط به یک پالس(مانند شکل 1-1) را در نظر می‌گیرند. به گونه مثال برای جداسازی پالس‌ها در گیرنده و نسبتدادن آن به راداری مشخص و معلوم، در حالات تک پارامتری، پارامتر زمان دریافت پالس مورد بهره گیری قرار می‌گیرد. در حالات دوم، پارامترهای دیگر نیز مورد بهره گیری قرار می‌گیرند. لذا با در نظر داشتن مطالب ذکرشده روش‌های جداسازی پالس‌ها به دو روش تکپارامتری و چندپارامتری تقسیم می شوند.]3[

اما در عملیات کلاسه‌بندی راداری ما مجبوریم تا چندین پارامتر از آن پالس کشف شده را مورد مقایسه و ارزیابی قرار دهیم برخلاف روش تکپارامتری که سرعت بالایی دارد روش دوم یا چندپارامتری پیچیدگی کار را بالابرده که در این صورت سرعت تحت‌الشعاع دقت سیستم قرار خواهد گرفت. علاوه بر اين موضوع در هنگامی‌که تعداد پالس‌ها زياد گردد طریقه ارزيابي و تشخيص رادار از روي چندين پارامتر پيچيده می گردد.

البته می‌توانیم بر اساس روش تکپارامتری کلاسه‌بندی را انجام دهیم اما در این صورت به علت وجود تعداد رادارهای زیاد در یک منطقه و پیشرفت روزافزون رادارها در ارسال الگوهاي رفتاري متفاوت در يك يا چندين پارامتر خودشان در هرلحظه، دسته‌بندی‌های انجام شده بسیار متنوع و زیاد خواهند گردید که باعث به وجود آمدن مشکلاتی در این زمینه می گردد. علیرغم مسائل و معضلات مربوط بهروش‌های تکپارامتری، این روش‌ها در محیط‌های ساده و نه‌چندان شلوغ و پیچیده نسبت به روش‌های چند پارامتری دارای سرعت بالاتری خواهند بود. در ادامه توضيح داده خواهد گردید كه روش تکپارامتري جوابگوی تمام الگوهاي رفتاري رادارها (مانند Stagger, Jitter) نخواهد بود.

فرض کنید که بخواهیم مثلاً بر اساس فقط پارامتر فرکانس کلاسه‌بندی انجام گردد. در این حالت فرض كنيم كه سيستم پالس‌های چندین رادار را كشف كرده و اطلاعات آن‌ها را استخراج نموده می باشد، تداخلي بين آن‌ها به وجود نيامده و الگوي رفتاري فرکانس همه آن‌ها نیز ثابت بوده باشد آنگاه ممکن می باشد كه این انتخاب روش براي کلاسه‌بندی مناسب باشد. اما اگر الگوي رفتاري فرکانس پالس رادار دریافتی از نوع Agile یا از نوع Diversity باشد در این صورت به دلیل ماهيت همان الگوي رفتاري خروجي شامل چندین رادار می گردد درصورتی‌که درواقع تمامی این فرکانس‌ها مربوط به یک رادار بوده می باشد. با در نظر داشتن توضيحات گفته‌شده بالا همین موضوع برای پارامتر [1]PRI نیز صادق می باشد چراکه به علت تنوع الگوهای رفتاري PRI این مسئله نیز مشکلي به‌مانند فركانس را به وجود می‌آورد (بعضی از انواع الگوهاي معروف و متداول PRI شامل: Stable, Jitter, Stagger, Dwell&Switch, Periodical می باشد). پس نیاز می باشد تا برای کلاسه‌بندی سیگنال‌های راداری از روش چندپارامتري بهره گیری گردد که در این صورت رادارها بر اساس چندین مشخصه پالس‌هایشان کلاسه‌بندی می شوند و باعث محدودتر شدن دسته‌ها و درنتیجه بالاتر رفتن سرعت جستجوها و مقایسه‌ها در مراجعات بعدی خواهد گردید.

[1] Pulse repetition interval

[1] Electronic Support Measure

[2] Directional Of Arrival (DOA)

[3] Time Of Arrival (TOA)

[4] Pulse width (PW)

[5] Pulse Amplitude (PA)

[6] Classification

[7] Data Mining

[8] Electronic Counter Measure

***ممکن می باشد هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود اما در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل و با فرمت ورد موجود می باشد***

متن کامل را می توانید دانلود نمائید

زیرا فقط تکه هایی از متن پایان نامه در این صفحه درج شده (به گونه نمونه)

اما در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه

 با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند

موجود می باشد

تعداد صفحه : 79

قیمت : چهارده هزار و هفتصد تومان