СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ ПОДВИЖНОГО ОБЪЕКТА Российский патент 2013 года по МПК G01S17/50 G06K9/58 

Изобретение относится к области локации, преимущественно к комбинированным способам обнаружения подвижных объектов, например беспилотных летательных аппаратов, особенно при неблагоприятных метеоусловиях.

Известен способ обнаружения объекта [US, патент, 3336585, кл. 340-258, 1975], заключающийся в формировании изображения объекта и фона на фоточувствительной площадке передающей телевизионной камеры, регистрации изображений объекта и фона в положительной и отрицательной полярности, считывании результирующего зарегистрированного изображения и выделения изображения объекта как отличной от нуля области результирующего изображения.

К недостаткам известного способа относится низкая точность обнаружения объекта, обусловленная невозможностью селекции движущегося объекта от изменяющейся части фона, и невозможность выделения неискаженного изображения обнаруживаемого объекта.

Наиболее близок к изобретению и выбран за прототип способ обнаружения подвижного объекта [RU, патент, 2081436, кл. G01S 17/00, 1997], заключающийся в регистрации в различные моменты первого, второго и третьего изображений объекта и фона, формировании первого и второго разностных изображений путем вычитания первого и второго, второго и третьего зарегистрированных изображений соответственно, выделении первого, второго и третьего изображений, выделении изображения объекта в виде общей ненулевой области первого и второго преобразованных разностных изображений.

К недостаткам этого способа относится низкая точность обнаружения объекта, особенно при неблагоприятных метеоусловиях, его работоспособность при малых τ скоростях перемещения объекта и невозможность определения его текущих координат.

Целью изобретения является повышение точности обнаружения, определения дальности до объекта и его текущих координат.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе обнаружения подвижного объекта, заключающемся в приеме излучения от объекта, регистрации в системе наблюдения первого и второго изображений объекта в моменты времени τ₁ и τ₂, формировании из них первого разностного изображения, селекции объекта по первому разностному изображению, дополнительной регистрации третьего изображения объекта в момент времени τ₃, причем τ₃>τ₁, τ₂, определяют центр первого разностного изображения объекта, дополнительно регистрируют четвертое изображение объекта в момент времени τ₄, причем τ₄>τ₃, формируют из третьего и четвертого изображений объекта второе разностное изображение, селектируют объект по второму разностному изображению, определяют центр второго разностного изображения объекта, фиксируют в системе наблюдения данные о горизонтальных и вертикальных углах визирования центров первого и второго разностных изображений объекта, о скорости и путевом угле объекта, причем значения скорости и путевого угла объекта в указанные моменты времени определяются в его системе управления по команде системы наблюдения и передаются в систему наблюдения по дуплексному радиоканалу, вычисляют расстояние между центрами первого и второго разностных изображений объекта и вычисляют дальности до объекта путем вычисления параметров треугольника, образованного центром системы наблюдения и центрами первого и второго разностных изображений объекта и вычисляют координаты объекта в системе координат системы наблюдения.

Система наблюдения может быть установлена и на другом подвижном объекте.

Вследствие того, что одной из характерных особенностей предложенного способа является возможность определения расстояния между центрами первого и второго разностных изображений, т.е. пути, пройденного подвижным объектом за время измерения, обеспечивается возможность вычисления наклонных дальностей в двух точках, что позволяет определить текущие координаты подвижного объекта и существенно повысить точность его обнаружения.

Пример блок-схемы устройства (системы наблюдения), реализующего предлагаемый способ, приведен на фиг.1, где введены следующие обозначения:

1 - телевизионная камера с приемной ПЗС - матрицей;

2 - блок памяти;

3 - блок вычитания изображений;

4 - блок определения центров разностных изображений;

5 - вычислитель;

6 - приемопередатчик системы наблюдения;

7 - блок синхронизации и коммутации;

8 - блок индикации;

9 - блок управления.

Изображение объекта проецируется на приемную ПЗС - матрицу телевизионной камеры 1, в моменты времени τ₁, τ₂, τ₃ и τ₄ изображения записываются в регистры блока памяти 2, в блоке вычитания изображений 3 формируются первое и второе разностные изображения, в блоке 4 определяются центры первого и второго разностных изображений, по этим данным в вычислителе 5 производится определение горизонтальных и вертикальных углов визирования центров первого и второго разностных изображений, по командам вычислителя 5 посредством приемопередатчика 6 производится запрос в систему управления подвижного объекта и передача в систему наблюдения данных о скорости и путевых углах подвижного объекта в указанные выше моменты времени. На основании полученных данных в вычислителе 5 по заложенной в него программе производится определение наклонных дальностей до подвижного объекта путем вычисления параметров треугольника, образованного центром системы наблюдения и центрами первого и второго разностных изображений подвижного объекта, и вычисление координат подвижного объекта в системе координат системы наблюдения. Информация о результатах траекторных измерений может быть выведена на блок индикации 8 (например, на видеоконтрольное устройство). Блок синхронизации и коммутации 7 формирует команды, определяющие необходимую временную последовательность работы отдельных блоков системы. Блок управления 9 служит для оперативной корректировки программы работы системы наблюдения, а также для изменения при необходимости полетного задания для подвижного объекта.

На фиг.2 графически показан пример взаимного расположения центров первого и второго разностных изображений подвижного объекта (точки А и В), проекций центров разностных изображений объектов на горизонтальную плоскость (точки а и b), углов визирования центров разностных изображений объектов в горизонтальной плоскости (углы φ1 и φ2), углов визирования центров разностных изображений объектов в вертикальной плоскости (углы µ1 и µ2), путевой угол δ (угол между направлением движения подвижного объекта и направлением на север) в земной системе координат, совпадающей с системой координат неподвижной системы наблюдения.

Исходя из знания величины скорости подвижного объекта и времени, затраченного на прохождение пути между точками А и В и указанных выше углов, определяют расстояние между точками А и В, угол при вершине 0 треугольника А0В и по теореме синусов определяют наклонные дальности А0 и В0 и координаты точек А и В в земной системе координат.

В случае размещения системы наблюдения на другом подвижном объекте (например, на пилотируемом или беспилотном летательном аппарате) координаты подвижного объекта определяют в связанной системе координат с последующим пересчетом при необходимости в земную систему координат.

Источники

1. US, патент, 3336585, кл. 340-258, 1975.

2. RU, патент, 2081436, кл. G01S 17/00, 1997.

Изобретение относится к области локации, преимущественно к комбинированным способам обнаружения подвижных объектов, например беспилотных летательных аппаратов, особенно при неблагоприятных метеоусловиях. Согласно способу регистрируют в различные моменты времени первого, второго, третьего и четвертого изображений подвижного объекта. Получают два разностных изображения подвижного объекта и определяют центры разностных изображений подвижного объекта. Производят определение вертикальных и горизонтальных углов визирования центров разностных изображений подвижного объекта. Производят считывание информации о скорости и путевом угле из системы управления подвижного объекта в моменты регистрации изображений. На основании полученных данных определяют наклонные дальности и координаты подвижного объекта в системе координат системы наблюдения. Система наблюдения может быть установлена на другом подвижном объекте. Технический результат - повышение точности обнаружения, определение дальности до подвижного объекта и его текущих координат. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ обнаружения подвижного объекта, заключающийся в приеме излучения от подвижного объекта, регистрации в системе наблюдения первого и второго изображений подвижного объекта в моменты времени τ₁ и τ₂, формировании из них первого разностного изображения, селекции подвижного объекта по первому разностному изображению, дополнительной регистрации третьего изображения подвижного объекта в момент времени τ₃, причем τ₃>τ₁, τ₂, отличающийся тем, что определяют центр первого разностного изображения подвижного объекта, дополнительно регистрируют четвертое изображение подвижного объекта в момент времени τ₄, причем τ₄>τ₃, формируют из третьего и четвертого изображений подвижного объекта второе разностное изображение, селектируют подвижный объект по второму разностному изображению, определяют центр второго разностного изображения подвижного объекта, фиксируют в системе наблюдения данные о горизонтальных и вертикальных углах визирования центров первого и второго разностных изображений подвижного объекта, о скорости и путевом угле подвижного объекта, причем значения скорости и путевого угла подвижного объекта в указанные моменты времени определяются в его системе управления по команде системы наблюдения и передаются в систему наблюдения по дуплексному радиоканалу, вычисляют расстояние между центрами первого и второго разностных изображений подвижного объекта и вычисляют наклонные дальности до подвижного объекта путем вычисления параметров треугольника, образованного центром системы наблюдения и центрами первого и второго разностных изображений подвижного объекта и вычисляют координаты подвижного объекта в системе координат системы наблюдения.

2. Способ обнаружения подвижного объекта по п.1, отличающийся тем, что система наблюдения установлена на другом подвижном объекте.