Способ селекции движущихся целей

Авторы патента:

G01S7/41 - с использованием анализа эхосигналов, для характеристики цели; комплексной характеристики цели, поперечного сечения цели

G01S7/36 - с защитой от активных преднамеренных радиопомех

G01S13/89 - радиолокационные или аналогичные системы, предназначенные для картографрования или отображения

G01S13/52 - для распознавания различия между неподвижным и подвижным объектами или между объектами, движущимися с различными скоростями

Владельцы патента RU 2646857:

Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная компания "Техника дела" (RU)

Изобретение относится к области радиолокации и предназначено для использования в радиолокационных станциях для детектирования движущихся целей на фоне отражений от земной поверхности. Достигаемый технический результат - уменьшение вероятности обнаружения ложных целей и вероятности пропуска целей. Указанный результат достигается за счет того, что накапливают заданное количество радиолокационных кадров, находят в одних и тех же точках радиолокационных кадров амплитудные спектры функций яркости и вычисляют эффективную ширину, формируют результирующее яркостное изображение, размер которого равен размеру радиолокационных кадров, при этом в точках результирующего изображения устанавливают значение высокой или низкой яркости в зависимости от заданного порогового значения. 3 ил.

Область техники

Уровень техники

Изобретение в наибольшей степени соответствует методам селекции движущихся целей, получившим название череспериодного вычитания сигналов (Бакулев П.А., Степин В.М. Методы и устройства селекции движущихся целей. - М.: Радио и связь, 1986 - 288 с.).

Известны способы детектирования движущихся целей путем нахождения разницы между текущим и предыдущим (предыдущими) радиолокационными кадрами и последующей пороговой обработки полученной разницы (Fukunaga K., Hostetler L. The Estimation of the Gradient of a Density Function, with Applications in Pattern Recognition. - IEEE Transactions on Information Theory (IEEE), vol. IT-21, NO. 1.01. 1975. - pp. 32-40).

Недостатком таких методов является то, что данные способы определяют величины вероятности обнаружения ложных целей и вероятности пропуска целей, которые неприемлемы для ряда приложений.

Известен также способ обработки сигналов на фоне сильных импульсных помех в приемном канале импульсно-доплеровских радиолокационных станций, включающий амплитудное ограничение, оптимальную фильтрацию и некогерентное накопление. При проведении некогерентного накопления после амплитудного детектирования в пределах скользящего окна анализа сигналы подвергают операциям в следующем порядке: первое взвешивание в соответствии с законом определения весовых коэффициентов, который обратно пропорционален закону, описывающему диаграмму направленности антенны; попарный отбор по минимуму из двух для взвешенных сигналов в смежных отводах скользящего окна; второе взвешивание с выходов отборов по минимуму из двух, при котором закон определения весовых коэффициентов прямо пропорционален квадрату закона, описывающего диаграмму направленности антенны (Патент RU 2334247, опубл. 20.09.2008).

Недостатком известного технического решения является то, что при его реализации используется дорогая когерентно-импульсная РЛС. Одним из наиболее существенных недостатков таких РЛС является наличие «слепых скоростей». Этот недостаток проявляется в том, что цели, движущиеся со скоростями, кратными скорости следования зондирующих импульсов, или движущиеся по тангенциальной траектории вокруг РЛС, не могут быть обнаружены.

Известен способ селекции движущихся целей, выбранный за прототип, в котором находят разницу между текущим и предыдущим радиолокационными кадрами, усредняют несколько предыдущих радиолокационных кадров, полученный разностный радиолокационный кадр делят на области заданного размера и в образованных областях итеративно определяют точки максимальной плотности яркостных отметок в кадре по определенной формуле (Патент RU 2537696, опубл 10.01.15).

Недостатком этого способа является низкая помехоустойчивость, например, к изменениям яркости фона от кадра к кадру, что ведет к недостаточно высокой вероятности обнаружения и недостаточно низкой вероятности пропуска цели.

Сущность изобретения

Техническая задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в создании способа селекции движущихся целей, позволяющего с высокой вероятностью выделять движущиеся цели по данным как от когерентно-импульсных, так и от некогерентно-импульсных РЛС.

Технический результат, достигаемый с помощью предложенного решения, заключается в уменьшении вероятности обнаружения ложных целей и вероятности пропуска целей.

Технический результат достигается тем, в способе селекции движущихся целей, включающем обработку кадров и формирование изображения, согласно предложенному решению накапливают заданное количество радиолокационных кадров, находят в одних и тех же точках радиолокационных кадров амплитудные спектры функций яркости и вычисляют эффективную ширину Δƒ полученных амплитудных спектров по формуле:

где: ƒ_i - амплитудный спектр,

ƒ_max - максимальное значение амплитудного спектра,

N - количество накопленных радиолокационных кадров,

затем формируют результирующее яркостное изображение, размер которого равен размеру радиолокационных кадров, при этом в точках результирующего изображения устанавливают значение высокой яркости, если в соответствующей точке радиолокационных кадров ширина спектра равна или превышает наперед заданное пороговое значение, или устанавливают значение низкой яркости, если в соответствующей точке радиолокационных кадров ширина спектра меньше наперед заданного порогового значения.

Краткое описание изображений

На фиг. 1 приведена схема устройства для реализации способа, на фиг. 2 приведен один из радиолокационных кадров, полученный от радиолокационной станции, на фиг. 3 приведен результат детектирования движущей цели (показаны точки, в которых ширина спектра превышает заданную пороговую величину).

Подробное описание изобретения

Устройство для реализации способа состоит из первого оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) 1, процессора 2 быстрого преобразования Фурье (БПФ), блока 3 (ВШП), содержащего вычислитель ширины спектра и пороговое устройство, и второго ОЗУ 4. ОЗУ 1 и ОЗУ 4 реализованы на SRM 20100 LMT, а БПФ и ВШП реализованы на сигнальных процессорах ADSP 2105.

Способ осуществляется следующим образом.

Радиолокационный кадр накапливается в течение периода обзора в первом оперативном запоминающем устройстве 1, которое организовано в виде кольцевого буфера. Заданное количество следующих друг за другом радиолокационных кадров помещается в ОЗУ 1. Процессор 2 быстрого преобразования Фурье выбирает в соответствующих точках значения функции яркости из ОЗУ 1 и вычисляет амплитудный спектр, отсчеты которого поступают на блок 3, содержащий вычислитель ширины спектра и пороговое устройство. Ширину спектра вычисляются по формуле:

В точках результирующего изображения устанавливают значение высокой яркости, если в соответствующей точке радиолокационных кадров ширина спектра равна или превышает наперед заданное пороговое значение, или устанавливают значение низкой яркости, если в соответствующей точке радиолокационных кадров ширина спектра меньше наперед заданного порогового значения. Результат сравнения ширины спектра с заданным порогом масштабируется и сохраняется во втором ОЗУ 4, в котором формируется сегментированное изображение (фиг. 3), яркие отметки на котором обозначают найденные движущие цели.

Способ селекции движущихся целей, включающий обработку кадров и формирование изображения, отличающийся тем, что накапливают заданное количество радиолокационных кадров, находят в одних и тех же точках радиолокационных кадров амплитудные спектры функций яркости и вычисляют эффективную ширину Δƒ полученных амплитудных спектров по формуле:

где: ƒ₁ - амплитудный спектр,

ƒ_max - максимальное значение амплитудного спектра,

N - количество накопленных радиолокационных кадров,

Изобретение относится к пассивным радиотеплолокационным системам наблюдения за объектами с помощью сканирующего радиометра с двумя антеннами, принимающими сигналы в двух частотных диапазонах.

Многопозиционная сетевая система метеорологической радиолокации // 2645905

Изобретение относится к системам метеорологической радиолокации и может быть использовано для мониторинга метеорологических условий. Достигаемый технический результат – уменьшение массогабаритных размеров элементов системы, уменьшение энергопотребления, отсутствие необходимости постоянного обслуживания, возможность получения информации о локальных метеоусловиях через интернет, возможность анализа низких слоев атмосферы, которые обладают более высокой информативностью.

Двухэтапный способ измерения координат цели и устройство для его осуществления // 2645741

Изобретения относятся к области радиолокации и могут быть использованы для сокращения времени обзора направления. Достигаемым техническим результатом изобретений является сокращение временных затрат на обнаружение подвижных целей и на измерение их координат в условиях действия пассивных помех.

Способ сетевой обработки информации в автоматизированной системе обработки и обмена радиолокационной информацией // 2645154

Изобретение относится к радиолокации и может быть использовано в автоматизированных системах управления, построенных на принципах сетевой информационной структуры, в части, касающейся передачи и обмена радиолокационной информацией (РЛИ), в автоматизированной системе обработки и обмена радиолокационной информацией (АСОО РЛИ).

Способ определения координат источника радиоизлучения в трехмерном пространстве // 2643360

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в пассивных системах местоопределения (МО) источников радиоизлучения (ИРИ), размещенных на неровных участках местности.

Однопозиционный мультипликативный виртуально-реальный способ определения координат местоположения источников радиоизлучения // 2643154

Изобретение относится к области радиотехники, а именно к системам радиоконтроля для определения координат местоположения источников радиоизлучения (КМПИРИ) УКВ-СВЧ диапазонов как цифровых, так и аналоговых видов связи, сведения о которых отсутствуют в базе данных (например, государственной радиочастотной службы).

Способ распознавания разрушения (подрыва) самолета и устройство для его осуществления // 2642526

Изобретение относится к системам для обнаружения объекта путем отражения от его поверхности радиоволн и может быть использовано в радиолокации для распознавания разрушения (подрыва) самолета.

Способ картографирования земной поверхности бортовой радиолокационной станцией в переднем секторе обзора // 2640406

Изобретение относится к области радиолокации, в частности к радиолокационным станциям, устанавливаемым на летательных аппаратах, и предназначено для решения задач картографирования земной поверхности.

Устройство для радиолокационного зондирования подстилающей поверхности // 2640291

Изобретение относится к классу геофизических приборов, предназначенных для исследований, не нарушающих структуры грунта, на глубины от нескольких десятков до нескольких сотен метров.

Способ сопровождения цели и способ излучения и приема сигнала // 2639710

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использованы для обнаружения и завязывания трассы цели. Достигаемый технический результат по первому варианту способа сопровождения цели - сокращение временных затрат на завязывание трасс целей и увеличение надежности сопровождения за счет уменьшения размеров стробов, а также возможность обнаружения в первом обзоре особо опасных высокоскоростных целей.

Пороговое устройство для сигналов систем управления воздушным движением // 2646690

Пороговое устройство для сигналов систем управления воздушным движением содержит аналого-цифровой преобразователь, схему вычисления постоянной составляющей сигнала, блок вычислителя амплитуды, четыре цифровых компаратора, три цифровых сумматора, противопомеховое устройство, две схемы выбора максимального значения, схему плавающего порога, соединенные определенным образом.

Двухэтапный способ измерения координат цели и устройство для его осуществления // 2645741

Вычислитель для подавления помех // 2642808

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для выделения сигналов движущихся целей на фоне пассивных помех при групповой перестройке несущей частоты зондирующих импульсов.

Способ первичной импульсно-доплеровской дальнометрии целей на фоне узкополосных пассивных помех // 2641727

Изобретение относится к технике первичных дальностных измерений импульсно-доплеровских радиолокационных станций (ИД РЛС). Достигаемый технический результат - повышение помехоустойчивости первичной дальнометрии обнаруженной одиночной либо не разрешаемой по углу и скорости группы рассредоточенных по дальности целей, которые предварительно обнаружены на фоне интенсивных пассивных помех (ПП) с узкополосным энергетическим спектром, например отражений от подстилающей поверхности земли, местных предметов и малоскоростных метеообразований.

Режекторный фильтр // 2641647

Изобретение относится к радиолокационной технике и предназначено для выделения сигналов движущихся целей на фоне пассивных помех при групповой перестройке несущей частоты зондирующих импульсов.

Фильтр подавления помех // 2641644

Способ подавления боковых лепестков лчм-сигнала с межпериодным расширением спектра // 2624769

Изобретение относится к области радиолокации, в частности к радиолокационным системам, использующим линейно-частотно-модулированные сигналы, и предназначено для подавления боковых лепестков сжатого линейно-частотно-модулированного сигнала (ЛЧМ-сигнала) с межпериодным расширением спектра.

Способ радиолокационного обзора пространства // 2618675

Изобретение относится к области радиолокации и может быть использовано для распознавания синхронной ответной помехи (СОП). Достигаемый технический результат - распознавание сигналов синхронной ответной помехи, формирующих ложные цели.

Способ защиты радиолокационной станции от воздействия пассивных помех, обусловленных магнитно-ориентированными неоднородностями электронной концентрации ионосферы // 2616969

Изобретение относится к области радиолокации, в частности к области защиты радиолокационных станций (РЛС) от пассивных помех ионосферного происхождения, и может быть использовано для обеспечения работы РЛС в условиях воздействия естественных пассивных помех ионосферного происхождения.

Бортовая радиолокационная станция // 2609156

Изобретение относится к области радиолокации, в частности, к радиолокационным станциям, устанавливаемым на подвижных объектах. Достигаемый технический результат – возможность проведения анализа помеховой обстановки, повышение скрытности и надежности работы.

Способ формирования изображений объектов в радиометре с двумя антеннами // 2646434