МЕТРИКИ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ОБНАРУЖЕНИЯ РАДИОЛОКАЦИОННЫХ ЦЕЛЕЙ

Введение.

Вопрос оценки качества алгоритмов обнаружения и сопровождения целей в системах на основе наземной радиолокационной станции (РЛС) обзорного типа рассмотрен в работах [1-3]. В данной работе приводится список метрик оценки качества обнаружения радиолокационных целей, основанных на сравнении данной целевой обстановки с эталоном.

Описание целевой системы.

В данном документе рассматривается системы на основе РЛС с последовательным одноканальным круговым обзором. Диаграмма направленности антенны (ДНА) вращается в вертикальной плоскости (вокруг вертикальной оси), осуществляя последовательный обзор сектора ответственности Θa . Если Θa < 2𝜋, то обзор называют секторным; если Θa = 2π - круговым [4]. При секторном обзоре наблюдается чередование направления вращения антенны: вращение в сторону увеличения номера азимута сменяется вращением в сторону его уменьшения.  Будем  называть  эти  направления  вращения  антенны  соответственно  положительным  и отрицательным.

Описание метрик

1)    Чувствительности и специфичность

Для оценки качества обнаружения предлагается использовать две метрики: чувствительность и специфичность. Подобные метрики для систем видеонаблюдения были предложены в [6]. Рассмотрим Табл.1.

Тогда чувствительность   и специфичность алгоритма на данной последовательности определяется следующим образом:

Метрика чувствительности (𝑆𝑒) равна вероятности правильного обнаружения цели для данной тестовой последовательности. Значение специфичности (𝑆𝑝) дополняет вероятность ложной тревоги до единицы (по определению [4], пункт 16.
1). В случае отличия значений данных метрик от единицы, можно сделать вывод о наличии пропущенных (для чувствительности) и ложных целей (для специфичности).
2) Пространственная точность определения координат Также предлагается использовать метрику оценку точности определения координат целей.

Для подсчѐта значения этой метрики используются такие понятия, как пересечение и объединение ограничивающих секторов кольца (аналог ограничивающих прямоугольников для полярной системы координат, см. Рисунок 1).


Значение метрики находится как среднее значение отношений площади пересечения к площади объединения обнаруженного и эталонного ограничивающего сектора кольца для каждой верно обнаруженной отметки цели.

n - количество верно обнаруженных отметок целей,   - площади фигур, образуемых соответственно пересечением и объединением ограничивающих секторов колец проверочных (GT) и обнаруженных (ST) отметок целей (Рисунок 2).

1)    Временная точность обнаружения координат

На практике может возникнуть ситуация, когда алгоритм обработки радиолокационной информации не справляется с потоком поступающей информации. При этом, информация о целях, выдаваемая алгоритмом обнаружения может запаздывать относительно входного потока. Для покрытия задачи оценки качества алгоритмов обнаружения и сопровождения радиолокационных целей, требуется также учитывать этот случай. Количественно данная метрика может быть выражена как усреднѐнная во всем обнаруженным отметкам целей величина отношения сектора, который прошла ДНА с момента появления до обнаружения цели от полного обзора антенны:

Как видно из формулы (1), для расчѐта значения данной метрики должно быть известно положение ДНА при обнаружении цели.

Вывод.

В работе был приведѐн перечень из четырѐх метрик оценки качества обнаружения радиолокационных целей, затрагивающих различные виды ошибок обнаружения: пропуск и ложная тревога, ошибка определение координаты, запаздывание при обнаружении цели.

 

Список литературы

1.      А.Б. Муравьев. Метрики оценки качества алгоритмов обработки радиолокационных сигналов // Теоретические и прикладные аспекты современной науки: сборник научных трудов по материалам V Международной научно-практической конференции 30 ноября 2014 г.: в 6 ч. / Под общ. ред. М.Г. Петровой. - Белгород: ИП Петрова М.Г., 2014. - Часть III. - 268 c. - cc 109 — 112;

2.      А.Б. Муравьев. Обзор методов оценки качества обнаружения и сопровождения целей в следящих системах // 18-я Международная телекоммуникационная конференция молодых ученых и студентов «Молодежь и наука». Секция 31. 2014;

3.      А.Б. Муравьев. Исследование на тему «Оценка качества обнаружения и сопровождения радиолокационных целей наземных РЛС обзорного типа» // Авиация и космонавтика 2014. - cc 404- 406;

4.      Ю.М. Казаринов. Радиотехнические системы [Текст]: [учебник для радиотехн. вузов и фак.] Ю.М. Казаринов, Ю.А. Коломенский, Ю.К. Пестов [и др.] / под ред. Ю.М. Казаринова; Ю.М. Казаринов, Ю.А. Коломенский, Ю.К. Пестов [и др.]. 1968;

5.      Я.Д. Ширман. Радиоэлектронные системы: основы построения и теория [Текст]: справ. / Я.Д. Ширман, Ю.И.Лосев, Н.Н.Минервин и др.; под ред. Я.Л. Ширмана. - М. : ЗАО "МАКВИС", 1998. - 826 с. : ил. - 3500 экз. - ISBN 5-93152-001-5 : Б. ц.;

6.      Tim Ellis. Performance Metrics and Methods for Tracking in Surveillance. / Third IEEE International Workshop on Performance Evaluation of Tracking and Surveillance, June, Copenhagen, Denmark, 2002, pp26-31.