Способ идентификации и классификации объекта

Изобретение относится к способу идентификации и классификации объекта. Технический результат - осуществление более быстрой идентификации и классификации объектов за счет предварительного задания N базовых классов, упорядоченных N-мерным вектором V. Способ содержит следующие этапы: регистрируют предмет, по меньшей мере, одним настроенным на него физическим детектором, по выходному сигналу детектора посредством формирования порогового значения, а также анализирующего устройства обнаруживают, по меньшей мере, один объект, определяемый как односвязная область, имеющая определенные физические свойства, однозначно отличающие его от других объектов, по выходному сигналу на основании предварительно задаваемых свойств объект идентифицируют и/или классифицируют, из выходного сигнала для объекта выводят несколько различных физических признаков, на основании выведенных физических признаков объект соотносят по меньшей мере с одним из N предварительно заданных базовых классов, N базовых классов в предварительно заданной последовательности упорядочивают в N-мерный вектор V, который соотносят с объектом, причем элементы v1vN вектора V указывают на принадлежность объекта к соответствующему базовому классу, в зависимости от вектора V объект соотносят с производным классом, который выбирают из справочной базы данных, причем в случае принадлежности объекта к соответствующему базовому классу элементу v₁…v_N вектора присваивают двоичное значение "1", в противном случае - двоичное значение "0". 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

 

Изобретение относится к способу идентификации и классификации объекта.

В рамках данного заявки объект определяется как превышающий предварительно задаваемое пороговое значение выходной сигнал детектора, например акустического или оптического детектора, или радарного детектора (РЛС), или комбинации подобных детекторов.

Из DE 19731111 В4 известен соответствующий способ идентификации и классификации объекта указанного типа, в котором объект идентифицируется и/или классифицируется на основании предварительно задаваемых свойств из выходного сигнала, а также работающей по векторному принципу схемы.

Раскрытый в DE 19731111 В4 способ базируется на применении так называемых индикаторов. Они в существенной степени независимы от выходных сигналов используемых физических детекторов. Индикатор является абстрактным понятием для предварительно задаваемого свойства и/или предварительно задаваемого поведения (характера) фактического предмета, например летательного аппарата или судна, который регистрируется как объект по меньшей мере одним настроенным на него детектором, например радиолокационной станцией.

Таким образом, индикатор является абстрактным понятием для предварительно задаваемой, важной для идентификации качественной и количественной информации. Затем каждому индикатору присваивается тенденция, которая соответствует базовой тождественности индикатора. Затем индикаторы отображаются как векторы в многомерном векторном пространстве.

Идентификация объекта подобным способом требует очень больших вычислительных мощностей, так как имеется многомерное векторное пространство.

Задачей изобретения является разработка способа указанного типа, который, в отличие от уровня техники, является менее требовательным к вычислительной мощности и, тем самым, имеет возможность более быстрого осуществления.

Данная задача решена посредством указанных в п. 1 формулы изобретения этапов обработки. Предпочтительный вариант выполнения способа указан в зависимом пункте формулы изобретения.

Предлагаемый в изобретении способ идентификации и классификации объекта характеризуется тем, что регистрируют предмет по меньшей мере одним настроенным на него физическим детектором, по выходному сигналу по меньшей мере одного детектора по меньшей мере посредством формирования порогового значения, а также анализирующего устройства обнаруживают по меньшей мере один объект, определяемый как односвязная область, имеющая определенные физические свойства, однозначно отличающие его от других объектов, по выходному сигналу на основании предварительно задаваемых свойств объект идентифицируют и/или классифицируют, из выходного сигнала для объекта выводят несколько различных физических признаков.

Для решения поставленной задачи на основании выведенных физических признаков объект соотносят по меньшей мере с одним из N предварительно заданных базовых классов, N базовых классов в предварительно заданной последовательности упорядочивают в N-мерный вектор V, который соотносят с объектом, причем элементы v₁ ... v_N вектора V указывают на принадлежность объекта к соответствующему базовому классу и в зависимости от вектора V объект соотносят с производным классом, который выбирают из справочной базы данных, причем в случае принадлежности объекта к соответствующему базовому классу элементу v₁ ... v_N вектора присваивают двоичное значение "1", в противном случае - двоичное значение "0". Тогда идентификация объекта происходит посредством того, что в зависимости от вектора V объект соотносится с производным классом, при этом производный класс сохранен в справочной базе данных и выбирается из нее.

Очевидно, что объект исследуется на несколько, например 8-12, физических свойств. В принципе объект определяется как односвязная область, которая имеет определенные физические свойства, которые однозначно отличают его от других объектов. Этими физическими свойствами могут быть, например, свойства границы, характеристики поверхности, граничные поверхности или протяженность объекта.

На основании исследованных и определенных физических свойств объект классифицируется по некоторому количеству N предварительно заданных базовых классов. При этом объект может быть включен в один или несколько базовых классов. В качестве базовых классов могут выступать, например, класс радарных источников, класс источников излучения, класс источников тепла, класс объектов с сечением обратного рассеивания сигнала радара, класс объектов, которые вызывают эффект Доплера, класс эмитирующих свет объектов, класс спектральных объектов, класс источников звука или класс контурных целей. Естественно, что изобретение может быть расширено и на другие базовые классы.

Для каждого объекта N базовых классов в предварительно заданной последовательности упорядочиваются в N-мерный вектор V. Элементами вектора V являются v₁ ... v_N. Тем самым, каждому векторному элементу v₁ ... v_N в строго заданной последовательности присваивается по одному базовому классу. Тем самым, отдельные элементы v₁ ... v_N вектора V сообщают информацию о том, принадлежит соответствующий объект соответствующему классу или нет.

Как указано выше, в соответствии с изобретением в зависимости от принадлежности объекта к соответствующему базовому классу векторному элементу v₁ ... v_N присваивается двоичное значение "1" или "0". При этом двоичное значение "1" присваивается векторному элементу v₁ ... v_N в том случае, если объект принадлежит к соотнесенному с соответствующим элементом v₁ ... v_N базовому классу. Тем самым, каждому объекту посредством элементов v₁ ... v_N вектора V присваивается для соответствующий цели типовой код. Посредством данного кода объект может быть отнесен к производному классу. Посредством сравнения вектора V и, тем самым, кода с соответствующими записями справочной базы данных объект можно однозначно идентифицировать.

Целесообразным образом в качестве производных классов могут быть определены, например, "легковой автомобиль", "системы ПВО", "электростанции", "радиовещательные станции". Следующая таблица показывает примерные записи вектора V для различных базовых классов и производных классов:

	Производные классы
Базовые классы	Легковой автомобиль	Система ПВО	Электростанция	Радиовещательный передатчик
Источник радарного излучения	0	1	0	0
Радиоисточник	0	0	0	1
Тепловой источник	1	1	1	0
Источник RCS (служба радиосвязи)	1	1	1	1
Доплеровский источник	(1 или 0)	(0 или 1)	0	0
Источник света	1	0	1	0
Цветовой источник	1	0	0	1
Звуковой источник	1	1	1	0
Контур	1	1	1	1

Данные из вышеприведенной таблицы являются лишь примерными и не образуют законченное количество подлежащих идентификации целей. В предыдущем примере системы ПВО оценены как звуковой источник, так как при запуске ракет может выделяться сильный шум. Но для систем ПВО также возможно допустить и 0 в графе звукового источника, если рассматривается статус системы ПВО. 1 - для системы ПВО в действии, то есть ракеты запускаются, и 0 - в режиме ожидания.

Выше радиовещательные передатчики обозначены как цветовые источники, так как, обычно, радиовещательные передатчики имеют цветные антенные мачты. К тому же мачты имеют характерные контуры, например форму обелиска или параболы.

Вышеприведенная таблица показывает, что образованные базовыми классами двоичные последовательности отдельных производных классов отличаются. Так, например, исключено, что, например, двоичная последовательность легкового автомобиля будет идентична двоичной последовательности радиовещательного передатчика.

С помощью способа согласно изобретению на основании наличия или отсутствия признаков можно распознавать объекты. Приведенная ниже таблица показывает случай различия между двумя объектами на основании одного признака. Признак либо есть (1), либо отсутствует (0). Из этого образуется 2²=4 комбинаций признаков. Вероятность, что два объекта идентичны в одном признаке, составляет 2^-1, то есть 50%.

	Цель 1	Цель 2
Случай	Признак	Признак
1	1	1
2	1	0
3	0	1
4	0	0

При 2 признаках различия возможно всего 2⁴=16 комбинаций признаков. Вероятность того, что два объекта идентичны в двух признаках, равна 2^-2, то есть 25%.

Следовательно, при N признаках различия возможны 2^2N комбинаций признаков. Вероятность того, что два объекта идентичны по N признакам, равна 2^-N, то есть lim W(N→∞)=0.

С помощью соответствующего изобретения способа анализируются и сравниваются несколько физических признаков найденного и искомого объекта. Достоверность показания зависит от числа исследуемых признаков. Если объект на основании проанализированных признаков не может быть исключен в качестве искомого объекта базового класса или же производного класса, то одновременно очень невероятно, что другой объект случайно имеет одинаковую комбинацию признаков и также может рассматриваться как искомый объект. Другими словами, если объект на основании своих признаков классифицирован как, например, легковой автомобиль, то в высшей степени невероятно, что здание имеет одинаковую комбинацию признаков.

Преимущество предлагаемого изобретения состоит в том, что реализующая способ система не нуждается в собственно тренировке, поскольку классы объектов (= производные классы), по которым должен производиться поиск, априори известны благодаря их совершенно специфической кодировке.

Следующее преимущество изобретения заключается в том, что результат в основном зависит от последовательности логических нулей и единиц. Благодаря этому существенно уменьшается подлежащий анализу объем данных.

Соответствующий изобретению способ, прежде всего, пригоден для комплекса летающих беспилотных автономных систем.

1. Способ идентификации и классификации объекта, характеризующийся тем, что:
- регистрируют предмет по меньшей мере одним настроенным на него физическим детектором,
- по выходному сигналу по меньшей мере одного детектора по меньшей мере посредством формирования порогового значения, а также анализирующего устройства обнаруживают по меньшей мере один объект, определяемый как односвязная область, имеющая определенные физические свойства, однозначно отличающие его от других объектов,
- по выходному сигналу на основании предварительно задаваемых свойств объект идентифицируют и/или классифицируют,
- из выходного сигнала для объекта выводят несколько различных физических признаков,
отличающийся тем, что
- на основании выведенных физических признаков объект соотносят по меньшей мере с одним из N предварительно заданных базовых классов,
- N базовых классов в предварительно заданной последовательности упорядочивают в N-мерный вектор V, который соотносят с объектом, причем элементы v₁…v_N вектора V указывают на принадлежность объекта к соответствующему базовому классу,
- в зависимости от вектора V объект соотносят с производным классом, который выбирают из справочной базы данных, причем в случае принадлежности объекта к соответствующему базовому классу элементу v₁…v_N вектора присваивают двоичное значение "1", в противном случае - двоичное значение "0".

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что объект соотносят по меньшей мере с одним из следующих базовых классов: радарный источник, источник излучения, источник тепла, объект с сечением обратного рассеивания сигнала радара, эффект Доплера, источник света, спектральный источник, источник звука, контур.