Способ обнаружения и сопровождения целей циклически работающей системой наблюдения, состоящей из нескольких разнородных приемных каналов



 


Владельцы патента RU 2558276:

Акционерное общество "Концерн "Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" (RU)

Изобретение относится к области создания систем наблюдения, состоящих из нескольких разнородных приемных каналов. Существо предлагаемого изобретения состоит в том, что если условию идентичности наблюдаемой и комплексной цели удовлетворяет несколько комплексных целей, то из них выбирается та, которая сформирована из тех же целей в отдельных каналах наблюдения, что и комплексная цель, продолжение траектории которой ищется. В случае отсутствия такой цели за продолжение траектории комплексной цели (ее сопровождение) принимается та комплексная цель, для которой норма вектора разности в среднем минимальная по всем идентифицированным с ней наблюдаемым целям. В результате комплексирование векторов идентификационных параметров наблюдаемых целей производится с выбранной таким образом комплексной целью. Техническим результатом является повышение качества сопровождения целей в системах наблюдения, состоящих из нескольких разнородных приемных каналов.

 

Изобретение относится к области создания систем наблюдения, состоящих из нескольких разнородных приемных каналов, и может быть применено в любых системах наблюдения, состоящих из нескольких разнородных приемных каналов, например, в гидроакустических комплексах и многопозиционных радиолокационных комплексах.

Примером такой системы является многопозиционный радиолокационный комплекс (РЛК) либо гидроакустический комплекс (ГАК), в состав которых входит несколько каналов наблюдения (пассивных, активных, активно-пассивных).

В каждом канале таких систем путем циклической обработки информации, поступающей от приемных антенн, обнаруживаются и сопровождаются цели. Причем обнаружение и сопровождение целей осуществляется на основе циклического траекторного анализа, заключающегося в построении трасс целей во времени и пространстве и вероятностной оценке их регулярности.

Каждый канал функционирует независимо. Однако для обеспечения объективности освещения окружающей обстановки, а именно взаимно однозначного соответствия наблюдаемых целей и физических объектов, в системе должен быть предусмотрен механизм идентификации целей, наблюдаемых в разных каналах наблюдения, но являющихся одним физическим объектом. Физический объект в этом случае будет являться комплексным, т.е. объектом, обнаруженным с использованием нескольких каналов наблюдения. Описание вариантов этого механизма (аналогов предлагаемого изобретения) приведены в [1, 2, 3], однако всем им свойственен общий недостаток - низкая эффективность идентификации целей в условиях сближения или пересечения их траекторий.

Наиболее близкий аналог изобретения (прототип) описан в работе [3]. Способ, описанный в прототипе, заключается в следующем: по каждой цели на каждом цикле ее трассового анализа вычисляется вектор идентификационных параметров (ИП), позволяющих сопоставлять цели, наблюдаемые по разным каналам, на предмет их соответствия одному и тому же физическому объекту. Например, для режима шумопеленгования ГАК к ИП относятся: координаты целей (пеленг, дистанция); частоты характерных узкополосных (дискретных) составляющих в спектре ее шума и в спектре амплитудной огибающей шума, обусловленные особенностями шумоизлучения целей различных классов; абсциссы максимумов в корреляционной функции принимаемого широкополосного шума, обусловленные многолучевым распространением сигнала и др. Для целей, наблюдаемых на текущем цикле обработки по разным каналам, вычисляется разность их идентификационных параметров:

где Xi,k - k-й параметр вектора идентификационных параметров i-й цели;

Xj, k- k-й параметр вектора идентификационных параметров j-й цели;

ΔXi,j,k - разность k-x параметров векторов идентификационных параметров i-й и j-й целей.

Модуль разности векторов ИП сравнивается с векторным порогом ΔXk/por той же размерности, что и вектор ИП. Если для каждого k-го параметра ИП выполняется условие:

то принимается решение, что i-я и j-я цели являются одним и тем же физическим объектом, в противном случае - разными.

Все цели, наблюдаемые по разным каналам, по которым принято решение, что они являются одним и тем же физическим объектом, формируют так называемую комплексную цель (КЦ) со своим вектором ИП, сформированным на основе объединения векторов ИП целей, формирующих данную КЦ. Все сформированные таким образом КЦ включаются в массив КЦ, наблюдаемых на текущем цикле. В этот массив также включаются цели, наблюдаемые по единственному каналу.

Для сопровождения комплексных целей во времени и пространстве строятся их траектории. Для этого для каждой КЦ из массива КЦ, наблюдаемых на предыдущем цикле, ищется соответствующая ей комплексная цель из массива КЦ, наблюдаемых на текущем цикле. Это достигается описанным выше способом. Т.е. вычисляется разность ИП каждой пары КЦ, одна из которых наблюдалась на предыдущем цикле, а другая на текущем цикле. Эта разность сравнивается с векторным порогом той же размерности (отличным по величине от ΔXk/por в сторону увеличения по каждому k-му ИП). Если при сравнении выполняется условие (2), то принимается решение, что для КЦ, наблюдавшейся на предыдущем цикле, найдено продолжение на текущем цикле.

Если условие (2) выполняется для нескольких КЦ, наблюдающихся на текущем цикле, то из них выбирается та, которой соответствует минимальное значение нормы модуля разности векторов ИП цели, наблюдавшейся на предыдущем цикле, и цели, наблюдающейся на текущем цикле.

Недостатком аналогов и прототипа является то, что они не позволяют выявить продолжение траектории КЦ (ее сопровождение) в условиях одновременного наблюдения большого количества КЦ, когда одни и те же наблюдаемые цели могут быть идентифицированы с несколькими комплексными. Объясняется это тем, что условие (2) в этом случае может выполняться для нескольких КЦ, наблюдаемых на текущем цикле, что приводит к невозможности выбора продолжения КЦ (ее сопровождения), т.е. к ошибке сопровождения цели.

Экспериментальное сравнение разных вариантов усовершенствования алгоритма поиска продолжения траектории КЦ (ее сопровождение) привело к выводу, что наилучший эффект достигается при доверии к качеству траекторного анализа целей в каждом отдельном канале наблюдения. Такой подход справедлив, поскольку наблюдение в каждом отдельном канале осуществляется в более однородных условиях и при наличии меньшего числа целей, чем наблюдение в канале комплексных целей.

Задачей изобретения является усовершенствование способа выбора продолжения трассы комплексной цели.

Существо предлагаемого изобретения состоит в том, что с учетом справедливости предположения о качестве траекторного анализа, если условию (2) удовлетворяет несколько целей, то из них выбирается та, которая сформирована из тех же целей в отдельных каналах наблюдения, что и КЦ, продолжение траектории которой ищется.

В случае отсутствия такой цели за продолжение траектории КЦ (ее сопровождение) принимается та КЦ, для которой норма вектора разности (1) в среднем минимальная по всем идентифицированным с ней наблюдаемым целям.

В результате комплексирование векторов идентификационных параметров наблюдаемых целей производится с выбранной таким образом комплексной целью.

Для решения поставленной задачи в способ обнаружения и сопровождения целей циклически работающей системой наблюдения, состоящей из нескольких разнородных каналов наблюдения, включающих на каждом цикле обработки траекторный анализ и оценку векторов идентификационных параметров наблюдаемых целей, причем в системе наблюдения на текущем цикле обработки производится вычисление модулей элементов вектора разности векторов идентификационных параметров всех возможных пар наблюдаемых целей и принятие решения об идентичности целей в паре по минимуму нормы вектора разности идентификационных параметров [4], введены следующие новые признаки:

1) если в элементе массива идентифицированных целей присутствует несколько целей, то за сопровождаемую на текущем цикле комплексную цель принимается та из них, вектор идентификационных параметров которой на предыдущем цикле обработки является результатом комплексирования векторов идентификационных параметров тех и только тех наблюдаемых целей, которые включены в данный элемент массива идентифицированных целей на текущем цикле;

2) при отсутствии такой комплексной цели за сопровождаемую на текущем цикле комплексную цель принимается та комплексная цель, для которой среднее значение нормы вектора разности идентификационных параметров по всем наблюдаемыми целям, включенным в данный элемент массива идентифицированных целей, минимально, причем комплексирование векторов идентификационных параметров проводится по всем наблюдаемым целям и той комплексной цели, которая принята за сопровождаемую цель для данного элемента массива идентифицированных целей.

Таким образом, отличием заявляемого изобретения от прототипа является то, что в качестве продолжения КЦ выбирается не та из КЦ, наблюдающихся на текущем цикле, которой соответствует минимальное значение нормы модуля разности векторов ИП, а та, которая сформирована из тех же целей в отдельных каналах наблюдения, что и КЦ, продолжение траектории которой ищется.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение качества сопровождения целей в системах наблюдения, состоящих из нескольких разнородных приемных каналов.

Предлагаемый способ был проверен компьютерным моделированием и отработкой на натурных данных, что подтверждает заявляемый технический результат.

Список литературы

1. Шейнман Е.Л. Анализ алгоритмов идентификации сигналов в многоканальной информационной системе // Сборник «Гидроакустика» / СПб: ОАО «Концерн «Океанприбор», 2009, №10, с. 69-85.

2. Кузьмин С.З. Основы теории цифровой обработки радиолокационной информации // М.: Сов. радио, 1974, с. 417-423.

3. Автоматизация обработки, передачи и отображения радиолокационной информации / Под ред. В.Г. Корякова // М.: Сов. радио, 1975, с. 134-138.

4. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников // М.: Наука, 1973, с. 366.

Способ обнаружения и сопровождения целей циклически работающей системой наблюдения, состоящей из нескольких разнородных каналов наблюдения, включающих на каждом цикле обработки траекторный анализ наблюдаемых целей, результатом которого является массив наблюдаемых целей, для каждой из которых оценивается вектор идентификационных параметров, причем в системе наблюдения на текущем цикле обработки производится вычисление модулей элементов вектора разности векторов идентификационных параметров всех возможных пар наблюдаемых, а также комплексных целей, когда в каждой паре присутствует либо комплексная и наблюдаемая цель, либо наблюдаемые цели из разных каналов наблюдения, поэлементное сравнение с вектором заданных порогов, и при значениях ниже пороговых принятие решения об идентичности целей в паре наблюдаемых целей, либо наблюдаемой и комплексной целей, объединение всех комплексных и наблюдаемых целей в массив идентифицированных целей, каждый элемент которого состоит либо из наблюдаемых и/или комплексных целей, каждая из которых идентична хотя бы с одной из целей, содержащихся в данном элементе, либо из наблюдаемых или комплексных целей, не идентифицированных ни с одной другой наблюдаемой либо комплексной целью, затем для каждого элемента массива идентифицированных целей создается комплексная цель, оценка вектора идентификационных параметров которой является результатом комплексирования векторов идентификационных параметров всех целей данного элемента множества, причем в случае нахождения в данном элементе множества комплексных целей вновь созданная комплексная цель является сопровождением на текущем цикле этой комплексной цели, а в случае отсутствия в элементе массива идентифицированных целей комплексной цели обнаруживается новая комплексная цель, отличающийся тем, что в случае, если в элементе массива идентифицированных целей присутствует несколько комплексных целей, то за сопровождаемую на текущем цикле комплексную цель принимается та из них, вектор идентификационных параметров которой на предыдущем цикле обработки является результатом комплексирования векторов идентификационных параметров только тех наблюдаемых целей, которые включены в данный элемент массива идентифицированных целей на текущем цикле, а в случае отсутствия такой комплексной цели за сопровождаемую на текущем цикле комплексную цель принимается та комплексная цель, для которой среднее значение минимума нормы вектора разности идентификационных параметров по всем наблюдаемым целям, включенным в данный элемент массива идентифицированных целей, минимально, причем комплексирование векторов идентификационных параметров проводится по всем наблюдаемым целям и той комплексной цели, которая принята за сопровождаемую цель для данного элемента массива идентифицированных целей.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области гидроакустических навигационных систем и может быть использовано для мобильного навигационного обеспечения подводных роботов, в том числе работающих в ледовых условиях.

Изобретение относится к гидроакустике и предназначено для обнаружения объектов и измерения дистанции до них при взрывном источнике зондирующих сигналов. Изобретение позволяет определить дальность обнаружения и обеспечить скрытность приемного устройства.

Изобретение предназначено для использования в системах управления движением судов (СУДС) при осуществлении оператором управления проводкой судна по сложным фарватерам.

Система демодуляции сигнала относится к области демодуляции модулированного по фазе или по частоте сигнала и может использоваться для обнаружения движения объекта.

Изобретение относится к водолазной технике, а именно к аппаратуре звукоподводной связи и пеленгования, используемой водолазами. Пеленгатор водолаза, совмещенный со станцией звукоподводной связи, состоит из генератора импульсов и двух идентичных приемных каналов импульсов, каждый из которых имеет свою антенну, установленную слева или справа от водолаза.

Изобретение относится к области гидролокации и предназначено для обнаружения подводных целей в прибрежных мелководных областях. .

Изобретение относится к области подводной навигации, а именно к определению координат подводного объекта. .

Изобретение относится к радиотехнике, преимущественно к радиолокации объектов, и, в частности, может быть использовано для подповерхностного зондирования внутренних органов человека и животных в процессе ультразвуковых исследований.

Изобретение относится к гидроакустике, в частности к гидроакустическим навигационным системам, работающим при наличии отражающих границ раздела, а более конкретно к определению координат преимущественно подводных подвижных аппаратов.

Изобретение относится к области радиолокации, лазерной локации и оптики, в частности к обнаружению, определению параметров движения и сопровождению сверхзвукового малозаметного низколетящего над водной поверхностью объекта (СМНО).

Использование: изобретение относится к средствам, обеспечивающим безопасность при выполнении водолазных работ различного назначения. Сущность: система определения местоположения водолаза включает аппаратуру двух маяков и судна, дрейфующих в акватории выполнения водолазных работ. Аппаратура судна и маяков включает систему спутниковой навигации, гидроакустические приемопередатчики и приемопередатчики по радиоканалу. Аппаратура водолаза включает гидроакустический приемопередатчик. Маяки передают на судно свои координаты, и на судне определяют дистанции до каждого из маяков. Излучив с судна запросный сигнал по гидроакустическому каналу и получив ответный сигнал от маяков, используя данные о расстояниях судно-маяк, на судне определяют текущую скорость звука. Аппаратура водолаза в автоматическом режиме, приняв излученный с судна сигнал, ненаправленно излучает сигнал, который принимается аппаратурой маяков и судна, причем аппаратура маяков ретранслирует по гидроакустическому каналу принятый от водолаза сигнал вместе с временем приема этого сигнала. Используя значение текущей скорости звука, данные о времени излучения запросного сигнала и времени приема ответных сигналов от водолаза, на судне определяют дистанции между водолазом и маяками и между водолазом и судном. По этим дистанциям определяют координаты водолаза, наносят на дисплей, соединяя координаты водолаза в траекторию его движения. Изобретение может быть использовано не только для профессиональных водолазов, но и для обеспечения погружения дайверов-любителей, которые не имеют полнолицевой маски со средствами телефонной связи с судном обеспечения. Система и способ могут быть также использованы для контроля местоположения группы водолазов и для автоматизированного контроля местоположения подводных аппаратов, работающих в зоне действия гидроакустических средств маяков. Технический результат: обеспечение контроля местоположения водолаза с визуализацией этого местоположения, повышение точности определения координат водолаза и упрощение аппаратуры водолаза. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Группа изобретений относится к методам и средствам защиты космических объектов от высокоскоростных метеоритных или техногенных частиц. Способ осуществляют устройством в виде набора акустических датчиков (АКД), подключенных к измерительно-расчетному блоку, и высокочастотных антенн. Последние размещены вблизи поверхности гермоотсека, а АКД - в его объеме. При пробое корпуса объекта фиксируют моменты прихода к АКД звуковой волны, а по электромагнитным сигналам антенн - момент пробоя гермоотсека. Координаты места пробоя находят, исходя из системы уравнений, выражающих расстояния места пробоя от АКД, определяемые по указанным моментам времени. Из множества АКД выбирают четвёрки с миним. временами прихода звуковой волны. Технический результат группы изобретений направлен на уменьшение погрешности определения координат места пробоя при ограничении количества АКД. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх