×
10.07.2019
219.017.a9af

СПОСОБ НАХОЖДЕНИЯ СОПРЯЖЕННЫХ ВЕКТОРОВ НАПРАВЛЕНИЙ НА ДВИЖУЩИЕСЯ ОБЪЕКТЫ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002694023
Дата охранного документа
08.07.2019
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к пассивным системам радиовидения миллиметрового диапазона длин волн, предназначенным для наблюдения за малоразмерными движущимися объектами. Технический результат изобретения заключается в возможности повысить вероятность обнаружения всех движущихся объектов и точность определения их пространственных координат. Для радиометрической системы, состоящей из двух взаимно удаленных радиометров со сканирующими по пространству антеннами, орты направлений на объекты образуются линией визирования антенн и запоминаются в угловых координатах азимута и угла места элементов матриц радиоизображений. При движении объектов орты получают неучтенное приращение, что приводит к ошибкам сопряжения и определения пространственных координат объектов. Способ позволяет находить сопряженные пары ортов векторов направлений на объекты в системе двух радиометров в условиях движущихся объектов и случайных помех за счет определения скорости изменения координат ортов с учетом моментов времени их образования.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к пассивным системам радиовидения миллиметрового диапазонов длин волн [1], предназначенным для наблюдения за малоразмерными движущимися объектами. При обнаружении объектов [1], определении дальностей до них и оценивании пространственных координат в пассивной системе двух и более наблюдателей первоочередной задачей является поиск сопряженных пар ортов векторов направлений на соответствующие объекты, если число этих объектов больше одного.

В оптических систем видимого и инфракрасного диапазонов длин волн орты направлений на объекты формируются прохождением лучей через фокусы оптических линз, которые отображаются в матрицах изображений практически мгновенно. Поэтому время получения изображений мало по сравнению с временем перемещения объектов в поле видимости.

Для радиометрической системы, состоящей из двух радиометров с синхронно сканирующими по пространству антеннами, орты направлений на объекты образуются линией визирования антенн и запоминаются в угловых координатах азимута и угла места элементов матриц радиоизображений (РИ). При известной скорости построчного сканирования вычисляются и запоминаются моменты времени формирования ортов. Для сопряженных ортов направлений на один и тот же объект моменты времени их образования в общем случае отличаются. Это объясняется как движением объектов, так и различной ориентацией систем координат радиометров.

Наряду с изображениями объектов в матрицах РИ присутствуют изображения ложных образований, обусловленных помехами, и соответственно имеются ложные орты случайных направлений. В связи с этим требуется разработка способа поиска сопряженных векторов направлений на объекты и определения их пространственных координат, учитывающего движение объектов и наличие случайных помех.

В качестве прототипа рассмотрим способ нахождения сопряженных пар векторов [2, с. 182-186] в системе двух наблюдателей, основанный на свойстве компланарных векторов. Применительно к радиометрической системе способ заключается в следующем.

1. Для двух радиометров, взаимно удаленных на базовое расстояние d0, формируются орты i-x и j-x направлений на объекты a(i), и b(j), где ma и mb - число ортов в первом и втором радиометрах.

2. Рассматриваются i-e, j-е варианты соединения ортов в пары. Для каждого i-го, j-го варианта вычисляется показатель J(i, j) необходимого условия сопряжения:

представляющий модуль смешанного произведения трех векторов: вектора a(i); вектора b'=Pb(j), где Р - матрица поворота осей координат при переходе в систему координат первого радиометра; τ - орт базового вектора d=d0τ, указывающего направление от первого радиометра ко второму.

3. Показатель (1) сравнивается с малым положительным числом ε. Если J(i, j)>ε, то данный вариант соединения ортов отвергается. Если J(i, j)≤ε, то i-й, j-й вариант считается правдоподобным, так как, если векторы а(i) и b(j) являются сопряженными (направлены на один и тот же объект), то указанные три вектора лежат в одной плоскости, и их смешанное произведение близко к нулю (с точностью до ошибок сопряжения).

4. Из всех пар соединения ортов выбираются неповторяющихся пар с наименьшими значениями показателей (1).

5. Для каждой выбранной пары сопряженных ортов а(i) и b(j) вычисляются оценки дальностей до соответствующего объекта ra(i) и rb(j), а также векторы оценок пространственных координат объекта Ma(i)=ra(i)a(i) и Mb(j)=rb(j)b(j) в системах координат двух радиометров.

Данный способ обладает следующими недостатками.

1. Способ не учитывает движение объекта на промежутке времени между двумя моментами ta(i) и tb(j), ta(i)≠tb(j), образования ортов а(i) и b(j), из-за чего нарушается условие компланарности векторов..

2. Близость показателя (1) к нулю не всегда означает сопряжение векторов а(i) и b(j), то есть принадлежность одному объекту, так как в одной плоскости могут лежать векторы, не принадлежащие одному объекту. Поэтому требуется дополнительная проверка на достаточность сопряжения.

Заявляемое техническое решение направлено на устранение этих недостатков.

Технический результат предлагаемого технического решения достигается применением способа нахождения сопряженных векторов направлений на движущиеся объекты, который заключается в формировании i-x, j-x пар ортов a(i) и b(j) векторов направлений на объекты в системах координат двух взаимно удаленных на базовое расстояние d0 сканирующих радиометров, вычислении в системе координат первого радиометра смешанного произведения векторов a(i), b(j) и орта τ базового вектора и сохранении тех i-x, j-x неповторяющихся пар ортов, для которых модуль смешанного произведения не превышает малого положительного числа, отличающийся тем, что в последовательности периодов сканирования, начиная со второго, для каждой пары векторов a(i), b(j) вычисляется приращение Δa(i) для орта а(i) умножением длины промежутка времени между двумя моментами времени образования пары ортов a(i) и b(j) на вектор скорости изменения координат орта a(i), определяемый за один период сканирования радиометра, после чего для измененного орта a(i), орта b(i) и орта τ вычисляют их смешанное произведение и, если модуль смешанного произведения не превышает малого положительного числа, то находят в системах координат радиометров оценки дальностей до объекта ra(i), rb(j), векторы пространственных координат объекта Ma(i)=ra(i)a(i), Mb(j)=rb(j)b(j) и вычисляют показатель сопряжения по формуле: и, если показатель I(i, j) не превышает заданного порога, то вектор Ma(i) и показатель I(i, j) запоминают в отдельных массивах в последовательности периодов сканирования, после чего по истечении заданного числа периодов из указанных массивов извлекают неповторяющиеся группы запомненных векторов пространственных координат объектов с наименьшими суммарными значениями показателей.

Алгоритмически способ сводится к следующим операциям.

1. В первом периоде сканирования (n=1, n - номер периода) радиометров формируются орты i-х и j-x направлений an(i), и bn(j), где ma и mb - число ортов в радиометрах.

1.1. Рассматриваются i-e, j-e варианты соединения ортов в пары. Для каждого i-го, j-го варианта вычисляется показатель J(i, j) необходимого условия сопряжения по формуле (1), который сравнивается с порогом зависящим от модуля разности моментов времени образования ортов Δt=ta(i)-tb(j). Если J(i,j)>α, то данный вариант соединения ортов отвергается.

1.2. Если J(i,j)≤α, то i-я, j-я пара считается перспективной. Ей присваивается g-й номер группы перспективных векторов, к которой будут присоединяться другие векторы в последующих периодах сканирования (нумерация g - в порядке выполнения неравенства, Gn - число групп в n-м периоде). Запоминаются: момент времени T(g)=ta(i) образования орта a(i); начальное значение показателя правдоподобия I(g)=0 g-й группы; орт A(g)=ak(i) или номер орта ia(g)=i.

2. Во втором и последующих периодах (n=2, 3,…,N) сканирования радиометров также формируются орты i-x и j-x направлений an(i), и bn(j),

2.1. Рассматриваются i-e, j-e варианты соединения ортов в пары. Каждая i-я, j-я пара ортов an(i) и bn(j) ставятся в соответствие сформированным в предыдущем (n-1)-м периоде g-м группам Для орта an(i) вычисляется вектор скорости изменения координат орта за один период сканирования:

νn(i)=(1/Δt)⋅[an(i)-A(g)], Δt=ta(i)-Tb(g).

Вычисляется приращение орта Δan(i)=[tb(j)-ta(i)]⋅νn(i) и орт an(i) меняется прибавлением к нему приращения Δan(i).

2.2. Для измененного орта an(i) и орта bn(j) вычисляется показатель J(i, j) необходимого условия сопряжения по формуле (1), который сравнивается с малым положительным числом ε. Если J(i, j)>ε, то данный вариант соединения ортов отвергается.

2.3. Если J(i, j)≤ε, то для an(i) и bn(j) вычисляются оценки дальностей и по формуле, полученной на основе минимизации показателя (2) по ra(i) и rb(j). Вычисляются оценки векторов координат предполагаемых объектов: и

2.4. Вычисляется показатель достаточного условия сопряжения I(i, j) по формуле (2), который сравнивается с порогом β. Если I(i, j)>β, то i-я, j-я пара векторов далее не рассматривается.

2.5. Если I(ρ)≤β, то орт an(i) прикрепляется к g-й группе, давая ей продолжение под новым ρ-м номером (нумерация ρ - в порядке выполнения неравенства, Ln - число групп, сформированных в n-м периоде). Для ρ-й группы запоминаются: момент времени образования орта T(ρ)=ta(i), сам орт А(ρ)=an(i) или номер орта ia(ρ)=i; вектор оценок пространственных координат Причем векторы, присоединенные к g-й группе в предыдущих периодах 2, 3,…, n-1, переписываются в массив M(s, ρ), Вычисляется суммарный показатель правдоподобия ρ-й группы: I(ρ)=I(g)+I(i, j).

2.6. Если g-я группа не получает подтверждения в n-м периоде, то фиксируется пропуск наблюдения и проверяется подтверждение в следующем (n+1)-м периоде. При этом используется определенная логика сброса неподтвержденных групп. Орты an(i) и bn(j), не вошедшие в состав подтвержденных групп, рассматриваются как начальные данные для вновь появляющихся объектов. Для них выполняются операции п. 1 и осуществляется анализ на подтверждение в последующих периодах сканирования.

2.7. По окончании операций в n-м периоде, где меняются обозначения: номер группы ρ меняется на g, число групп Ln - на Gn.

3. После выполнения операций п. 2 в последнем N-м периоде среди LN ρ-х групп выделяются групп, которые характеризуются наименьшими значениями показателей I(ρi), и не имеют общих векторов в массиве М(n, ρ), Вначале выделяется номер ρ1 группы с наименьшим показателем I(ρ1), этот номер исключается из дальнейшего рассмотрения в массивах I(ρ) и М(n, ρ). Затем выделяется номер ρ2 и т.д. Допускается возможность выделения групп с минимальным количеством π общих векторов (например, π=1 или 2).

4. Для выделенных групп у оценки векторов пространственных координат объектов M(n, ρi), передаются на алгоритм определения траекторных параметров движения обнаруженных объектов и их сопровождения ( - оценка числа m).

Предложенный способ позволяет находить сопряженные пары ортов векторов направлений на объекты в системе двух радиометров в условиях движущихся объектов и случайных помех. Это дает возможность повысить вероятность обнаружения всех движущихся объектов и точность определения их пространственных координат по сравнению с методами, не учитывающими движение объектов. Способ может найти применение в существующих радиотехнических и оптических системах пассивного видения при наблюдении за несколькими объектами.

Литература

1. Пассивная радиолокация: методы обнаружения объектов / Под ред. Р.П. Быстрова и А.В. Соколова. М.: Радиотехника, 2008. 320 с.

2. Цифровая обработка изображений в информационных системах: учеб. пособие / И.С. Грузман, B.C. Киричук и др. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2002. 352 с.

Способ нахождения сопряженных векторов направлений на движущиеся объекты, заключающийся в формировании i-x, j-x пар ортов (i) и b(j) векторов направлений на объекты в системах координат двух взаимно удаленных на базовое расстояние d сканирующих радиометров, вычислении в системе координат первого радиометра смешанного произведения векторов (i), b(j) и орта τ базового вектора d=dτ и сохранении тех i-x, j-x неповторяющихся пар ортов, для которых модуль смешанного произведения не превышает малого положительного числа, отличающийся тем, что в последовательности периодов сканирования начиная со второго для каждой пары векторов (i), b(j) вычисляется приращение Δ(i) для орта (i) умножением длины промежутка времени между двумя моментами времени образования пары ортов (i) и b(j) на вектор скорости изменения координат орта (i), определяемый за один период сканирования радиометра, после чего для измененного орта (i), орта b(i) и орта τ вычисляют их смешанное произведение и, если модуль смешанного произведения не превышает малого положительного числа, то находят в системах координат радиометров оценки дальностей до объекта r(i), r(j), векторы пространственных координат объекта M(i)=r(i)(i), M(j)=r(j)b(j) и вычисляют показатель сопряжения по формуле:I(i, j)=||M(i)-PM(j)-d||, где Р - матрица поворота осей координат, и, если показатель I(i, j) не превышает заданного порога, то вектор M(i) и показатель I(i, j) запоминают в отдельных массивах в последовательности периодов сканирования, после чего по истечении заданного числа периодов из указанных массивов извлекают неповторяющиеся группы запомненных векторов пространственных координат объектов с наименьшими суммарными значениями показателей.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 88 items.
25.08.2017
№217.015.aafb

Способ восстановления изображений в двухканальной сканирующей системе

Изобретение относится к пассивным двухканальным сканирующим системам наблюдения с двумя приемниками, работающими в оптическом, инфракрасном или миллиметровом диапазонах длин волн. Технический результат направлен на восстановление пропущенных строк и столбцов искомой матрицы изображения с целью...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002612323
Дата охранного документа: 07.03.2017
25.08.2017
№217.015.ac0f

Способ формирования изображений объектов в двухканальной радиометрической системе

Изобретение относится к пассивным системам радионаблюдений за объектами с помощью двухканального сканирующего радиометра, работающего в миллиметровом диапазоне длин волн, и может быть использовано также в оптических системах инфракрасного диапазона. Технический результат направлен на повышение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002612193
Дата охранного документа: 03.03.2017
25.08.2017
№217.015.c638

Ионный источник для электростатического ракетного двигателя

Изобретение относится к области электростатических ионных двигателей. Ионный источник содержит ионные и электронные эмиттеры, изготовленные из серебра высокой степени чистоты в виде конусов или пирамид, выполняющих роль резервуаров рабочего вещества, причем поверхность ионных эмиттеров покрыта...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002618761
Дата охранного документа: 11.05.2017
25.08.2017
№217.015.d0ba

Способ увеличения скорости электрического ветра и устройство для его осуществления

Изобретение относится к системам продувки и очистки воздуха от пылевых, бактериальных и химических загрязнений в бытовых помещениях, производственных цехах, медицинских кабинетах, овощехранилищах и т.д. Способ увеличения скорости электрического ветра, заключающийся в подаче постоянного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002621386
Дата охранного документа: 05.06.2017
26.08.2017
№217.015.de01

Автокомпенсатор доплеровских сдвигов фазы помех

Изобретение относится к радиолокационной технике и предназначено для автокомпенсации доплеровских сдвигов фазы пассивных помех. Предложен автокомпенсатор доплеровских сдвигов фазы помех, содержащий блок оценивания фазы, первый блок задержки, первый и второй блоки комплексного умножения, блок...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002624795
Дата охранного документа: 06.07.2017
26.08.2017
№217.015.de06

Способ обработки последовательности изображений для автоматического обнаружения танкера и оценивания его траекторных параметров при дозаправке в воздухе на фоне звездного неба

Изобретение относится к области цифровой обработки изображений и может быть использовано в бортовых системах технического зрения, предназначенных для дозаправки в воздухе летательных аппаратов, в том числе и беспилотных, методом штанга-конус на фоне звездного неба. Технический результат –...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002624828
Дата охранного документа: 07.07.2017
26.08.2017
№217.015.df5a

Способ определения знака разности частот и устройство для его реализации

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в дискретных системах автоматики для получения информации о знаке разности частот двух импульсных колебаний. Технический результат - повышение быстродействия. Способ определения знака разности частот основан на анализе знака и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002625054
Дата охранного документа: 11.07.2017
26.08.2017
№217.015.df6a

Способ формирования периодических двуполярных колебаний с заданным фазовым сдвигом и устройство для его реализации

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для формирования периодических колебаний с заданным фазовым сдвигом. Достигаемый технический результат - реализация регулируемого фазового сдвига двуполярных колебаний одинаковых частот в диапазоне [0, 2] с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002625047
Дата охранного документа: 11.07.2017
26.08.2017
№217.015.e15e

Позиционно-чувствительный датчик для измерения амплитудно-временных параметров и профиля импульсного электронного пучка

Изобретение относится к датчикам для измерения тока электронного пучка и может найти применение в исследовательских и промышленных установках. Позиционно-чувствительный датчик для измерения амплитудно-временных параметров и профиля плотности тока импульсного электронного пучка содержит нижнюю...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002625601
Дата охранного документа: 17.07.2017
26.08.2017
№217.015.edba

Вычислитель для компенсации помех

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для выделения сигналов движущихся целей на фоне пассивных помех при групповой перестройке несущей частоты зондирующих импульсов. Технический результат заключается в повышении эффективности выделения сигналов движущихся целей....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002628907
Дата охранного документа: 22.08.2017
Showing 1-10 of 31 items.
27.11.2014
№216.013.0b00

Способ измерения координат элементов земной поверхности в бортовой четырехканальной доплеровской рлс

Изобретение относится к радиолокации, а именно к бортовым радиолокационным системам наблюдения за земной поверхностью (радиовидению) на базе четырехканальной доплеровской радиолокационной станции с четырехэлементной антенной решеткой. Достигаемый технический результат - измерение координат...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002534224
Дата охранного документа: 27.11.2014
20.01.2015
№216.013.1fb5

Способ формирования трехмерного изображения земной поверхности и воздушной обстановки с помощью антенной решетки

Изобретение относится к бортовым радиолокационным системам наблюдения за земной поверхностью и воздушной обстановкой, работающим в режиме реального луча на базе плоской антенной решетки. Достигаемый технический результат - формирование трехмерного изображения объектов отражения в зоне обзора с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002539558
Дата охранного документа: 20.01.2015
10.04.2015
№216.013.3c77

Способ измерения угловых координат воздушных целей с помощью доплеровской рлс

Изобретение относится к радиолокации, а именно к радиолокационным станциям (РЛС) наблюдения за воздушной обстановкой, работающим в режиме узкополосной доплеровской фильтрации. Технический результат направлен на однозначное измерение угловых координат обнаруженных воздушных целей в зоне...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002546967
Дата охранного документа: 10.04.2015
27.11.2015
№216.013.9550

Способ формирования трехмерного изображения земной поверхности в бортовой доплеровской рлс с линейной антенной решеткой

Изобретение относится к радиолокации, а именно к бортовым радиолокационным системам (РЛС) наблюдения за земной поверхностью на базе доплеровской радиолокационной станции с линейной антенной решеткой. Достигаемый технический результат - формирование трехмерного изображения поверхности в зоне...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002569843
Дата охранного документа: 27.11.2015
10.01.2016
№216.013.9f10

Способ формирования трехмерного изображения земной поверхности в бортовой четырехканальной доплеровской рлс

Изобретение относится к радиолокации, а именно к бортовым радиолокационным системам наблюдения за земной поверхностью на базе доплеровской радиолокационной станции (РЛС) с четырехэлементной антенной решеткой. Достигаемый технический результат - формирование трехмерного изображения поверхности в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002572357
Дата охранного документа: 10.01.2016
13.01.2017
№217.015.7b59

Способ восстановления изображений объектов по разреженной матрице радиометрических наблюдений

Изобретение относится к радиотеплолокации, а именно к радиотеплолокационным системам наблюдения за объектами с помощью радиометра со сканирующей по азимуту и углу места антенной. Достигаемый технический результат направлен на восстановление изображений объектов при шаге сканирования антенны...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002600573
Дата охранного документа: 27.10.2016
13.01.2017
№217.015.8d73

Способ восстановления изображений при неизвестной аппаратной функции

Изобретение относится к радиотеплолокации, а именно к радиотеплолокационным системам наблюдения за объектами с помощью сканирующего радиометра, а также может быть использовано в радиолокации, радиоастрономии и в оптико-электронных системах. Достигаемый технический результат - нахождение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002604720
Дата охранного документа: 10.12.2016
25.08.2017
№217.015.aafb

Способ восстановления изображений в двухканальной сканирующей системе

Изобретение относится к пассивным двухканальным сканирующим системам наблюдения с двумя приемниками, работающими в оптическом, инфракрасном или миллиметровом диапазонах длин волн. Технический результат направлен на восстановление пропущенных строк и столбцов искомой матрицы изображения с целью...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002612323
Дата охранного документа: 07.03.2017
25.08.2017
№217.015.ac0f

Способ формирования изображений объектов в двухканальной радиометрической системе

Изобретение относится к пассивным системам радионаблюдений за объектами с помощью двухканального сканирующего радиометра, работающего в миллиметровом диапазоне длин волн, и может быть использовано также в оптических системах инфракрасного диапазона. Технический результат направлен на повышение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002612193
Дата охранного документа: 03.03.2017
26.08.2017
№217.015.d622

Способ определения аппаратной функции радиометра

Изобретение относится к радиотеплолокации, а именно к пассивным системам наблюдения за объектами с помощью сканирующего радиометра, и может быть использовано для получения радиотеплового изображения различных объектов. Технический результат изобретения заключается в определении корректной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002622899
Дата охранного документа: 21.06.2017
+ добавить свой РИД