Певненко_АА_ВКР_презентация

1.

Московский физико-технический институт
Физтех-школа радиотехники и компьютерных технологий
ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА МАГИСТРА
Устранение помеховых сигналов при измерении
диаграмм обратного рассеяния в безэховых камерах
с неудовлетворительными безэховыми условиями
Студент гр. М01-402б: Певненко Александр Александрович
Научный руководитель: к.т.н. Елизаров Сергей Валерьевич
Москва, 2026

2.

2
Актуальность
• Измерение ЭПР в безэховых камерах (БЭК) — базовый
инструмент оценки радиолокационной заметности объектов.
• Малозаметные объекты имеют ЭПР 10⁻²–10⁻³ м² (−20…−30
дБм²): полезный сигнал сопоставим по уровню с помехами.
Проблема
• Помеха ≈ сигнал цели по уровню
• Значительная часть российских БЭК (в т.ч. на предприятиях
ОПК) обладает неудовлетворительной безэховостью: помехи
−10…−15 дБ.
• Помехи в ближней зоне неотделимы по
дальности
• Замена радиопоглощающего покрытия дорога — сопоставима со
стоимостью изделия.
• → нужен метод без модернизации
камеры
• Классические методы (стробирование, фильтрация, вычет фона)
не подавляют переотражения в ближней зоне и не дают
информации о природе помехи.
Певненко А.А. • ВКР магистра • МФТИ, 2026
• Природа помехи неизвестна оператору

3.

Цель и задачи работы
Цель
Разработка гибридного метода устранения помеховых сигналов при измерении ДОР в БЭК с неудовлетворительными
условиями, обеспечивающего расхождение измеренной и теоретической ЭПР эталонного цилиндра не более Δ ≈ 1,5 дБ.
Задачи:
• Аналитический обзор БЭК, методов измерения ЭПР и подавления помех.
• Математическая модель эксперимента с эталонным полым цилиндром (один торец открыт).
• Сигнальный конвейер: ISAR-фокусировка + адаптивная селекция по дальности и пеленгу.
• Программный интерфейс к визуально-языковой модели (VLM) для классификации помех.
• Веб-приложение для демонстрации метода и пополнения набора данных замеров.
• Верификационные измерения в БЭК ПАО «Радиофизика», оценка Δ и сравнение с классикой.
Певненко А.А. • ВКР магистра • МФТИ, 2026
3

4.

4
Источники помеховых сигналов в БЭК
Стационарные (камера)
• Остаточные отражения стен, пола,
потолка
• Стыки покрытия, дверь
• Штатные коммуникации
Нестационарные (оснастка)
• Пилон и поворотная установка
• Кабели, опорная плита
• Паразитные переотражатели у мишени
По механизму
• Зеркальное переотражение → точка на
РЛИ
• Многолучёвость «цель–пол–цель» →
сдвиг по дальности
• Дифракция на кромках → протяжённый
штрих
Ключевое свойство: каждый источник жёстко привязан к дальности R = c·τ/2 → положение помех предсказуемо по геометрии
камеры и используется как априорная информация при классификации.
Певненко А.А. • ВКР магистра • МФТИ, 2026

5.

Классические методы и их ограничения
Метод
Ограничение
Временное стробирование
Не разделяет помехи ближе ½·c/B (для 4 ГГц — 3,75 см)
Частотная фильтрация / окна
Потеря разрешения по дальности
Фоновое вычитание
Чувствительно к дрейфу среды, предел −20…−25 дБ
Адаптивные фильтры (LMS/RLS)
Трудно построить качественный опорный канал
Разложения (SVD, PCA, CLEAN)
Чувствительность к выбору порога/порядка
Общий недостаток: подавление в 1D (по дальности) и отсутствие информации о физической природе помехи.
Певненко А.А. • ВКР магистра • МФТИ, 2026
5

6.

6
Метод ISAR в метрологии ЭПР
• Регистрация комплексного отклика S(f, θ): матрица «частота ×
угол».
• Обратное 2D-БПФ → радиолокационное изображение (РЛИ) в
координатах «дальность – пеленг».
Преимущество перед 1D-обработкой
• Селекция помех в 2D (дальность + пеленг)
• Разрешение по дальности: Δr = c / (2·B) ≈ 3,75 см (B = 4 ГГц).
• Разделение помех, неразличимых по времени
• Разрешение по пеленгу: Δp = λ / (2·Δθ) ≈ 3 см (λ = 3 см, Δθ =
30°).
• Сохранение тонкой структуры ДОР (резонансы
полости)
• Источники помех локализуются как яркие отметки, отстоящие от
цели по 2 координатам.
• Обнуление помех на комплексном РЛИ + обратное 2D-БПФ →
восстановление ДОР без помех.
Певненко А.А. • ВКР магистра • МФТИ, 2026
• Работа со штатными данными ВАЦ без
доработки тракта

7.

Зачем визуально-языковая модель (VLM)
• Прямое применение детекторов (YOLO и др.) ограничено: реальных РЛИ-замеров мало (десятки–сотни на камеру) —
недостаточно для обучения сети «с нуля».
• VLM — предобученная многомодальная модель: вход «изображение + текстовый запрос», выход — текстовый ответ;
решает задачи открытого распознавания.
• Специализация достигается промптом с описанием геометрии установки и примерами разметки — без сбора
большого датасета.
Один и тот же рассеиватель классифицируется по контексту запроса:
• переотражение от стены / многолучевой отклик / дифракция на кромке — в зависимости от указанной геометрии камеры;
• роль модели — формализация экспертных знаний оператора БЭК (режим «эксперт-диалог»);
• выбор: LLaVA-1.6-Mistral-7B (HuggingFace API) — основная, Claude 3 Sonnet — альтернативная.
Певненко А.А. • ВКР магистра • МФТИ, 2026
7

8.

8
Предлагаемый гибридный метод: конвейер
1. Регистрация данных
(амплитуда / фаза)
2. Вычет фона
(пустая камера)
3. TD-обработка
(временны́е ворота)
4. Восстановление
в дальнюю зону
8. Восстановление ДОР
и оценка метрик
7. Обнуление помех
+ обратное 2D-БПФ
6. VLM-селекция
помех по РЛИ
5. ISAR-фокусировка
(2D-БПФ + окна)
Сигнальная часть (этапы 1–5, 7) + аналитическая часть на базе VLM (этап 6, выделен). Полная обработка сессии — 30–80 с на
ноутбуке без GPU.
Певненко А.А. • ВКР магистра • МФТИ, 2026

9.

9
VLM-классификация: классы помех и промпт
target
wall_reflection
мишень — не удаляется; компактно у центра, max
амплитуда
переотражение от стены/пола/потолка/двери
Структура промпта
• Контекст: «РЛИ, полученное методом ISAR в
БЭК»
• Система координат (X — дальность, Y — пеленг)
multipath
многолучёвость «цель–пол–цель», сдвиг по дальности
• Геометрия: положение антенны, размеры зоны,
класс РПМ
edge_diffraction
дифракция на кромках — протяжённая отметка
• Карта «дальность – источник» по чертежам
камеры
• Few-shot: 1–2 примера эталонной разметки
mount_scatter
рассеяние от оснастки (пилон, кабели, плита)
• Ответ — строго в формате JSON (bbox, class,
confidence)
При сбое JSON — консервативное правило по умолчанию.
Певненко А.А. • ВКР магистра • МФТИ, 2026

10.

10
Программная реализация и веб-приложение
• Монорепозиторий: code/{processing, simulation, vlm, app,
scripts}.
Сервисы Docker Compose
• Сигнальная часть — Python (NumPy, SciPy, scikit-image);
расчёт ДОР — «Cylindr2» (ФО + ГТД).
app
веб-интерфейс Streamlit
8501
vlm-cloud
прокси к HuggingFace API
8001
vlm-local
локальная VLM (CUDA)
8002
portainer
управление контейнерами
9000
nginx
обратный прокси
80
• Веб-приложение — Streamlit:
– Загрузка данных (автодетекция формата)
– Анализ: ДОР, РЛИ, таблица помех, ручная коррекция
– Сравнение: измерение vs расчёт, метрики
– Экспорт: CSV, JSON, PDF-отчёт
• Развёртывание — Docker Compose.
Облачный режим — без GPU; локальный режим — GPU ≥ 16
ГБ, ответ 1–2 с.
Певненко А.А. • ВКР магистра • МФТИ, 2026

11.

11
Экспериментальная установка
• БЭК ПАО «Радиофизика», диапазон 1–18 ГГц, зона 9 × 6 × 6 м.
• Заявленная безэховость −30 дБ; фактический фон −18…−24 дБ
→ «неудовлетворительная безэховость».
• ВАЦ, рупорные антенны (6,5 м от центра вращения), поворотная
установка (турникет), пилон.
• Эталон: полый цилиндр D = 0,30 м, L = 0,90 м (алюминий
АМг6), один торец открыт.
• Калибровка по сфере Ø 100 мм (σ = −21 дБм²).
• Диапазоны S, C, X, Ku; 401 частотная точка; шаг по углу 0,1°.
Геометрическая модель эталонного полого цилиндра
Певненко А.А. • ВКР магистра • МФТИ, 2026

12.

12
Результат: РЛИ полого цилиндра с помехами
Идентифицированные отметки
• Мишень: X = 0, Y = 0
• Пилон: Y = +0,4 м (−18 дБ)
• Стена: X = +1,8 м (−22 дБ)
• Многолучёвость: X = +0,12 м (−16 дБ)
• Положение согласуется с картой «дальность
– источник» по геометрии камеры.
Рисунок 5.4 — РЛИ полого цилиндра (X-диапазон), координаты «дальность – пеленг»
Певненко А.А. • ВКР магистра • МФТИ, 2026

13.

13
Сравнение методов подавления помех
Большой полый цилиндр, X-диапазон
Метод
Δ, дБ
ε, дБ
Время, с
BG — фоновое вычитание
5,8
2,9
5
• Выигрыш относительно
стробирования: 1,9 дБ.
TG — временно́е стробирование
3,2
1,4
8
• Стабильно укладывается в Δ ≤ 1,5 дБ
даже при усложнённой картине помех.
ISAR-A — автоселекция
2,1
1,1
32
ISAR-VLM — метод работы
1,3
0,7
75
• Гибридный метод — наименьшая
погрешность.
• В локальном режиме время — 30 с.
Выигрыш в точности относительно классических методов составляет 1,5–2,0 дБ; целевая характеристика Δ ≤ 1,5 дБ достигается во
всех диапазонах S, C, X, Ku.
Певненко А.А. • ВКР магистра • МФТИ, 2026

14.

14
Сопоставление измерения и расчёта (ФО + ГТД)
S-диапазон
C-диапазон
X-диапазон
• Корреляция измеренной и расчётной ДОР: r = 0,93–0,98 по диапазонам.
• Резонансы внутренней полости (доп. лепестки в S, C) сохранены: положение ±1°, амплитуда ±1,5 дБ — метод не подавляет
физически значимые особенности ДОР.
Певненко А.А. • ВКР магистра • МФТИ, 2026

15.

15
Количественные результаты
Δ ≤ 1,5 дБ
PSR: 18 → 38 дБ
F1 = 80 %
r = 0,93–0,98
погрешность ЭПР
во всех диапазонах
отделимость цели
(+12 дБ к стробированию)
качество VLMклассификации помех
корреляция с расчётом
ФО + ГТД
Качество VLM-классификации по классам
Класс
Полнота, %
Точность, %
F1, %
wall_reflection
92
85
88
multipath
78
82
80
edge_diffraction
65
71
68
mount_scatter
88
79
83
среднее
81
79
80
Певненко А.А. • ВКР магистра • МФТИ, 2026
Лучшие классы —
wall_reflection и
mount_scatter (чёткое
пространственное
расположение).
edge_diffraction —
направление дальнейшего
улучшения.

16.

Выводы
• Предложен и апробирован гибридный метод устранения помех при измерении ДОР в БЭК с неудовлетворительными
условиями: ISAR-фокусировка + VLM-классификация помех.
• Разработана система из 5 классов источников помех (target, wall_reflection, multipath, edge_diffraction, mount_scatter) для
промптов VLM и обучения классификатора.
• Реализован программный комплекс и веб-приложение (Streamlit + Docker Compose).
• Эксперимент в БЭК ПАО «Радиофизика» (полый цилиндр, диапазоны S, C, X, Ku):
– погрешность ЭПР Δ ≤ 1,5 дБ — выигрыш 1,5–2,0 дБ относительно классики;
– качество классификации F1 = 80 %; корреляция с расчётом 0,93–0,98.
• Достоверные измерения малозаметных объектов достигнуты без модернизации инфраструктуры камеры — только
сигнально-аналитическими средствами.
• Дальнейшее: улучшение класса edge_diffraction, бистатические схемы, дообучение собственной VLM на накопленном
наборе данных.
Певненко А.А. • ВКР магистра • МФТИ, 2026
16

17.

Спасибо за внимание!
Певненко Александр Александрович, гр. М01-402б
Научный руководитель — к.т.н. Елизаров С.В.
МФТИ, Физтех-школа РКТ, 2026