Способ определения дальности до движущегося воздушного объекта методом пассивной локации

Изобретение относится к области измерения расстояний. Способ определения дальности до движущегося воздушного объекта методом пассивной локации включает получение оптического изображения движущегося воздушного объекта; преобразование полученного изображение в цифровое; распознавание изображения по оцифрованному изображению, определение параметров изображения с учетом проекционных искажений; определение дальности до движущегося объекта как произведение фокусного расстояния оптической системы на соотношение фактического линейного размера к длине изображения движущегося воздушного объекта с учетом проекционных искажений. Для получения оптического изображения используют телевизионную систему высокой четкости, причем учет проекционных искажений ведется с использованием значения ракурса вычисляемого как арктангенс отношения размеров вертикальной к горизонтальной проекции линии, соединяющей концы крыльев, а фактические линейные размеры движущегося воздушного объекта определяют путем идентификации его типа по конструктивным особенностям его изображения и использования специализированной базы данных. Технический результат заключается в расширении возможностей навигации движущихся объектов за счет измерения дальности до движущегося воздушного объекта пассивными локационными средствами с использованием автоматизированного вычислительного алгоритма, исключающего ошибки, связанные с человеческим фактором. 2 ил.

 

Изобретение относится к способам определения дальности до движущего воздушного объекта, например, самолета, пассивной оптической локацией, а именно к способам определения дальности по измерению характеристик изображений.

Известен способ лазерной локации RU 2456637, опубл. 20 07 2012. Технический результат достигается тем, что в способе лазерной локации, включающем сканирование пространства последовательностью лазерных сигналов, генерируемых лазерным локатором, регистрацию рассеянных и/или отраженных объектом лазерных сигналов, определения расстояния до объекта по времени задержки между излученными и принятыми сигналами, а углового положения объекта - по направлению соответствующего излученного сигнала, в качестве генерируемого лазерным локатором сигнала используют цуг, по меньшей мере, двух импульсов с изменяемыми промежутками времени между импульсами и/или соотношением амплитуд импульсов в каждом цуге.

Недостатком данного способа является то, что использование активных излучающих средств - лазера демаскирует факт локации движущегося воздушного объекта.

Известен триангуляционный способ измерения дальности до объекта, в котором используется несколько пассивных оптических средств, размещенных на местности на определенном расстоянии. Измеренные значения углов наблюдения объектов в каждом пассивном канале (количество каналов не менее двух) и известное базовое расстояние между ними, путем решения треугольника, находим высоту треугольника, которая соответствует дальности до самолета Теоретические основы радиолокации. / Я.Д. Ширман, В.Н Голиков, И.Н. Бусыгин и др.; Под ред. Я.Д. Ширмана. - М.: Сов. радио, 1970. - 559 с.

Недостатком способа является необходимость использования многопозиционной системы размещения пассивных измерительных устройств.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ, в котором при известном размере местного предмета расстояние до него определяется с помощью меток, нанесенных в поле зрения прибора, например, бинокля http://voennizdat.ru/index/0-474. Шкала меток - тысячные1 (1тысячная - угловая величина, равная 1/1000 радиана или центральному углу, опирающемуся на дугу, равную 1/6000 части окружности). Для определения дальности до объекта необходимо в тысячных измерить угол У, под которым виден предмет и используя формулу 1 по известному размеру предмета В определяется расстояние до объекта.

Д - определяемое расстояние до объекта в метрах;

В - известная высота (длина, ширина) объекта в метрах;

У - измеренная угловая величина в тысячных, под каким виден объект.

Недостатком способа является приблизительность определения дальности из-за погрешности зрительного восприятия конкретного человека.

Задачей заявляемого способа является преодоление указанных недостатков.

Техническим результатом заявляемого способа является расширение возможностей навигации движущихся объектов, в частности за счет измерения дальности до движущегося воздушного объекта пассивными локационными средствами с использованием автоматизированного вычислительного алгоритма, исключающего ошибки связанные с человеческим фактором.

Технический результат достигается за счет осуществления заявляемого способа при помощи телевизионной системы высокой четкости с формированием оптического изображения движущегося воздушного судна; преобразования полученного изображения в цифровое; вычислению по оцифрованному изображению длины изображения с учетом проекционных искажений; идентификации типа движущегося воздушного объекта с определением его фактические линейные размеры по конструктивным особенностям движущегося воздушного объекта, используя специализированную базу данных; определении дальности до движущегося воздушного объекта как произведение фокусного расстояния оптической системы на соотношение фактического линейного размера к длине изображения движущегося воздушного объекта с учетом проекционных искажений.

Сущность способа измерения дальности поясняется Фиг. 1 и Фиг. 2.

Фиг. 1. Определение угла ориентации θ траектории полета самолета по концевым точкам крыла.

Фиг. 2. Определение дальности до самолета по его изображению.

Рассмотрим заявляемый способ на примере определения дальности до самолета.

Ориентация самолета в полете относительно оптической системы не влияет на точность измерения диаметра фюзеляжа. Используется геометрическое свойство проекций цилиндра, что какой бы не была его ориентация относительно наблюдателя, всегда найдется проекция, сечение которой будет точно соответствовать его диаметру. Диаметр фюзеляжа самолета фиксированная величина и составляет для различных типов самолетов, например, Airbus - dф: 3,95; 5,64; 6,0; 7,14 м.

Определения дальности до самолета по диаметру фюзеляжа dф осуществляется по формуле:

где Do - дальность до самолета;

dи - размер изображения диаметра фюзеляжа на матрице ФПУ;

dф - диаметр фюзеляжа;

Рассмотренному способу определения дальности свойственны следующие недостатки, связанные с тем, что появляются погрешности вычисления связанные с некоторым изменением dф по длине самолета, т.к. форма фюзеляжа не является цилиндрической. Необходимость определения малого размера изображения диаметра фюзеляжа на матрице ФПУ, также вносит погрешность в определение дальности до самолета.

Размер длины фюзеляжа Lф обычно более чем на порядок больше диаметра фюзеляжа dф, что снижает погрешность определения размера изображения длины фюзеляжа Lи на матрице ФПУ по сравнению с определением размера изображения диаметра фюзеляжа на матрице ФПУ dи.

В заявляемом способе наилучшая точность измерения дальности достигается на линии наблюдения, перпендикулярной траектории полета самолета.

Определение дальности до самолета по длине фюзеляжа Lф осуществляется по формуле

где Do - дальность до самолета;

Lф - длина фюзеляжа самолета;

Lи - размер изображения длины фюзеляжа на матрице ФПУ;

f - фокусное расстояние оптической системы.

Если самолет имеет ракурс наблюдения θ>100, то необходимо восстановить истинный размер изображения по формуле:

где

Параметры а и b определяются при обработке оцифрованного изображения самолета Фиг. 1, а Lи

- размер изображения длины фюзеляжа на матрице ФПУ.

Способ осуществляется следующим образом: при помощи телевизионной системы высокой четкости формируют видеокадр изображения самолета в поле зрения оптической системы; оцифровывают изображение; измеряют размер изображения фюзеляжа самолета на матрице фотоприемного устройства и вычисляют длину изображения с учетом проекционных искажений, используя формулы 4 и 5; определяют его конструктивные особенности: число и расположение двигателей, одно или двух палубный фюзеляж и, сравнивая их с соответствующими значениями в базе данных, идентифицируют тип самолета и его модификацию; по геометрическим размерам вычисляют значение дальности до самолета по формуле (3).

Пример 1 осуществления способа для определения дальности до самолета.

На фото - приемной матрице оптико-электронного блока формируется изображение самолета. С фотоприемной матрицы сформированный видеокадр изображения оцифровывается, считываются в запоминающее устройство, и передается далее в блок обработки и измерения характеристик (деталей) изображения самолета Фиг. 1. Вертикальные и горизонтальные белые линии определяют положение самолета на матрице ФПУ.

Определяются параметры изображения необходимые для дальнейших вычислений: а=31 мм, b=45 мм, Lи=8,8 мм.

Определяется ракурс наблюдения

Производится восстановление истинного размера изображения

Сравнением соотношений линейных параметров инвариантных к масштабу: по отношению ширины фюзеляжа к его длине, по отношению размаха крыла к длине фюзеляжа самолета, по числу двигателей с данными соответствующих баз данных, осуществляют идентификацию типа самолета - A3 80-800. Информация о типе самолета поступает в блок базы метрических данных, из которого в вычислительный блок поступает значение длины и диаметра фюзеляжа самолета в метрах - Lф=73 м.

Фокусное расстояние примененной оптической системы 1,0 м, длина фюзеляжа 73,0 м. Значение дальности до самолета: D0=f*Lф/Lи,

D0=1,0*73,0/0,002208=33061 м.

Заявленный способ позволяет работу оптико-электронных локационных средств делать скрытной, так как исключает использование активных излучающих средств локации и повысить точность навигации.

Способ определения дальности до движущегося воздушного объекта методом пассивной локации, включающий получение оптического изображения движущегося воздушного объекта; преобразование полученного изображение в цифровое; распознавание изображения по оцифрованному изображению, определение параметров изображения с учетом проекционных искажений; определение дальности до движущегося объекта как произведение фокусного расстояния оптической системы на соотношение фактического линейного размера к длине изображения движущегося воздушного объекта с учетом проекционных искажений, отличающийся тем, что для получения оптического изображения используют телевизионную систему высокой четкости, причем учет проекционных искажений ведется с использованием значения ракурса вычисляемого как арктангенс отношения размеров вертикальной к горизонтальной проекции линии, соединяющей концы крыльев, а фактические линейные размеры движущегося воздушного объекта определяют путем идентификации его типа по конструктивным особенностям его изображения и использования специализированной базы данных.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области радионавигации. Техническим результатом является обнаружение препятствий, находящихся в окружающей среде подвижного аппарата.

Изобретение относится к области лазерной локации. Устройство для определения местоположения источника электромагнитного излучения содержит системы нацеливания и ослабления, регистратор, выходное устройство обработки.
Изобретение относится к области навигации. Устройство и способ обнаружения препятствий предназначено для оснащения подвижного аппарата, перемещающегося параллельно опорной плоскости, и содержит: три горизонтальных излучателя электромагнитных пучков, проходящих в трех виртуальных плоскостях; три датчика изображений, выполненных с возможностью охвата поля.

Изобретение относится к средствам информирования и ориентации инвалидов по зрению при их передвижении по городской территории. Способ состоит в размещении на стационарных объектах стационарных радиоинформаторов и размещении на инвалидах носимых абонентских устройств, автоматической передаче носимым абонентским устройством в радиоэфир сигнала запроса, по получении которого каждый стационарный радиоинформатор, находящийся в данный момент в зоне действия абонентского устройства, передает в радиоэфир ответ, содержащий его персональные данные, а абонентское устройство поочередно получает и запоминает полученные ответы от всех стационарных радиоинформаторов, находящихся в данный момент в зоне действия этого абонентского устройства, и автоматически направляет сигнал запроса на передачу информации стационарному радиоинформатору, который по получении этого сигнала запроса передает в радиоэфир сообщение о стационарном объекте, на котором он установлен, а абонентское устройство воспроизводит полученную от этого стационарного радиоинформатора информацию в виде звуковых повторяющихся сообщений.

Изобретение относится к средствам для ориентации инвалидов по зрению. Способ информирования инвалидов о прибывающих на остановку транспортных средствах общего пользования состоит в размещении на транспортных средствах общего пользования радиомодулей, пультов водителей и звукоизлучателей и размещении на инвалидах носимых абонентских устройств, при этом абонентское устройство инвалида автоматически передает в радиоэфир сигнал запроса, после чего радиомодуль каждого транспортного средства, находящегося в данный момент в зоне действия абонентского устройства, по получении сигнала запроса передает в радиоэфир ответ на полученный сигнал запроса, абонентское устройство поочередно получает и запоминает полученные ответы от всех радиомодулей, находящихся в данный момент в зоне действия этого абонентского устройства, и автоматически направляет сигнал запроса на передачу информации радиомодулю транспортного средства, который по получении этого сигнала запроса на передачу информации передает в радиоэфир сообщение о транспортном средстве, на котором он установлен, а абонентское устройство воспроизводит полученную от этого радиомодуля информацию в виде звуковых повторяющихся сообщений, затем радиомодуль выбранного инвалидом транспортного средства передает на пульт водителя сигнал для водителя и подает команду на установленный на транспортном средстве звукоизлучатель, который воспроизводит звуковой сигнал ориентирования, по которому инвалид определяет необходимое направление движения к открытой двери транспортного средства.

Изобретение относится к средствам для обеспечения жизнедеятельности инвалидов по зрению, а именно предназначено для получения информации и облегчения ориентации незрячих людей в пространстве.

Изобретение относится к вычислительной технике и может использоваться для измерения координат световых объектов для получения параметров траекторий их движения. .

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для автоматизации полетов строем. .

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к устройствам для ориентирования слепых в окружающем пространстве. .

Изобретение относится к приспособлениям для облегчения жизнедеятельности инвалидов по зрению. .

Способ поиска оптических и оптико-электронных приборов основан на использовании дистанционно пилотируемого аппарата, который осуществляет сканирование зоны поиска по определенной траектории.

Изобретение относится к нашлемным системам целеуказания и индикации и предназначено для работы во всех режимах боевого применения пилотов днем и ночью. Заявленная нашлемная система целеуказания и индикации содержит систему меток, нашлемное визирное устройство, соединенное с блоком управления формированием индикации и обработки информации, связанным с камерой наблюдения, имеющей жесткую фиксацию.

Изобретение относится к области сравнения цифровых изображений. Технический результат – повышение оперативности сравнения пар цифровых изображений наблюдаемых сцен.

Группа изобретений относится к средствам отслеживания пассажиров на аттракционе. Технический результат заключается в расширении арсенала средств.

Изобретение относится к области оптической локации и касается системы импульсной лазерной локации. Система содержит импульсный лазер, выходную оптическую систему передающего канала, фотоприемное устройство регистрации момента лазерного импульса, однокоординатное сканирующее устройство, оптический объектив фотоприемного устройства, вычислительное устройство, массив фотоприемных устройств, а также волоконно-оптический жгут, который с одной стороны обращен торцами волокон к соответствующим фотоприемникам массива фотоприемных устройств, а с другой стороны торцы волокон жгута обращены к выходу оптического объектива фотоприемного устройства и расположены в его фокальной плоскости, причем выход фотоприемного устройства регистрации момента излучения лазерного импульса подключен на вход синхронизации вычислительного устройства, вход синхронизации лазера подключен к выходу синхронизации вычислительного устройства, а выходы фотоприемников массива фотоприемных устройств подключены к измерительным входам дальности вычислительного устройства.

Изобретение относится к области лазерной локации, физической оптике и может быть использовано в системах пассивной локации для определения местоположения светящихся объектов в различных диапазонах электромагнитных волн.

Изобретение относится к области квантовой электроники и может быть использовано в системах траекторных измерений, а также в системах точного определения направления на источники оптического излучения техники воздушного базирования.

Группа изобретений относится к способу и устройству для отслеживания состояния движущегося объекта и к системе для быстрой инспекции транспортного средства. Способ и устройство для отслеживания состояния движущегося объекта позиционирует и измеряет скорость движущегося объекта посредством использования лазерного сканера.

Однозрачковая мультиспектральная оптическая система со встроенным лазерным дальномером содержит общий входной канал, спектроделительную пластинку, отражающую спектральный диапазон оптического канала и пропускающую спектральный диапазон тепловизионного канала.

Активно-импульсный телевизионный прибор ночного видения содержит блок наблюдения, телевизионный канал, блок управления и синхронизации, импульсный инфракрасный осветитель и блок деления частоты.

Группа изобретений относится к области для определения качества обжимного соединения проводника. Устройство измерения обжимного соединения содержит блок обработки сигналов, дальномерное сенсорное устройство на основе использования оптического излучения и механизм перемещения, который перемещает сформированное обжимное соединение и дальномерное сенсорное устройство друг относительно друга.

Изобретение относится к области измерения расстояний. Способ определения дальности до движущегося воздушного объекта методом пассивной локации включает получение оптического изображения движущегося воздушного объекта; преобразование полученного изображение в цифровое; распознавание изображения по оцифрованному изображению, определение параметров изображения с учетом проекционных искажений; определение дальности до движущегося объекта как произведение фокусного расстояния оптической системы на соотношение фактического линейного размера к длине изображения движущегося воздушного объекта с учетом проекционных искажений. Для получения оптического изображения используют телевизионную систему высокой четкости, причем учет проекционных искажений ведется с использованием значения ракурса вычисляемого как арктангенс отношения размеров вертикальной к горизонтальной проекции линии, соединяющей концы крыльев, а фактические линейные размеры движущегося воздушного объекта определяют путем идентификации его типа по конструктивным особенностям его изображения и использования специализированной базы данных. Технический результат заключается в расширении возможностей навигации движущихся объектов за счет измерения дальности до движущегося воздушного объекта пассивными локационными средствами с использованием автоматизированного вычислительного алгоритма, исключающего ошибки, связанные с человеческим фактором. 2 ил.

Наверх