СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СКОРОСТИ ДВИЖУЩИХСЯ ОБЪЕКТОВ МЕТОДОМ ПАССИВНОЙ ЛОКАЦИИ Российский патент 2016 года по МПК G01S17/06 H04N7/18 G06T1/00 G06K9/62 

Изобретение относится к способам определения скорости движущихся объектов методом пассивной оптической локации, а именно к способам определения скорости по изменению местоположения движущегося объекта.

Известен способ лазерной локации RU 2456637 C1, 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, определение 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. Скорость движущегося объекта определяется по измеренным значениям дальности и угловых координат.

Недостатком данного способа является то, что использование активных излучающих средств (лазера) демаскирует факт локации.

Известны устройство и способ (лазерный локатор) измерения скорости движения движущихся объектов на основе эффекта Доплера (Матвеев И.Н., Протопопов В.В. и др. Лазерная локация. М.: Машиностроение, 1984. - 272 с.) по доплеровскому сдвигу частоты.

Недостаток способа - при траекториях движения объекта, перпендикулярных радиальному направлению излучения локатора, скорость объекта невозможно измерить.

Известно осуществление локации с помощью мобильной оптико-электронной станции «Вереск», в которой с помощью двух телевизионных систем высокой четкости (одна - длиннофокусная, другая - с вариобъективом) производят автоматическое сопровождение, удерживая движущийся объект в центре поля зрения оптической системы, по видеокадрам его изображения определяют угловые координаты объекта, для измерения дальности и скорости движения объекта используется лазерный дальномер с максимальной дальностью действия лазерного канала около 20 км. (Альманах. Вооружение ПВО и РЭС России. М.: Издательство НО «Ассоциация «Лига содействия оборонным предприятиям», 2011).

Недостатки способа: использование лазерного дальномера в средствах измерения скорости демаскирует работу устройств локации; дальность измерения скорости движущегося объекта ограничена дальностью обнаружения его лазерным дальномером.

Наиболее близким по технической сущности является способ навигации движущихся объектов RU 2481557, 10.05.2013. Способ включает: получение оптического изображения движущегося объекта на местности; оцифровку полученного изображения; сравнивание текущего изображения с эталонным изображением местности с определением местоположения движущегося объекта в плановых координатах эталонной карты; получение через промежуток времени Δt второго изображения движущегося объекта на местности; оцифровку полученного изображения; сравнивание текущего изображения с эталонным изображением местности с определением второго местоположения движущегося объекта в плановых координатах эталонной карты; вычисление линейного перемещения по изменению местоположения; определение средней скорости движущегося объекта за промежуток времени Δt.

Недостатки способа: сложность получения пригодных для оцифровки изображений движущегося объекта на местности в различных временах суток и природных условиях; невозможность определения скорости объекта, движущегося в воздухе и по обширной водной глади.

Скорость полета самолета является характеристикой его исправного технического состояния. В ряде случаев использование активной локации - лазера для измерения скорости летящего самолета - не допустимо, таким образом, происходит расширение возможностей локации.

Задачи, на решение которых направлен заявленный способ: расширение возможностей навигации движущихся объектов, в частности измерение скорости полета самолета, невозможность обнаружения антилокационными средствами противника факта локации, независимость от природных условий.

Технический результат достигается за счет осуществления способа следующим образом: осуществляют пассивную локацию движущегося объекта при помощи телевизионной системы высокой четкости с формированием видеокадров перемещения движущегося объекта в поле зрения оптической системы и их оцифровкой; сравнением соотношений линейных параметров движущегося объекта и особенностей его конструкции с данными соответствующих идентификационных баз данных осуществляют идентификацию типа движущегося объекта и по типу движущегося объекта определяют его линейные размеры; формируют начало и конец перемещения центра тяжести изображения движущего объекта на фотоприемной матрице и определяют величину перемещения изображения движущегося объекта Lп за промежуток времени Δt от начального кадра N₀ до N_i; определяют линейную длину перемещения движущегося объекта в поле зрения оптической системы L в метрах, используя соотношение линейных размеров движущегося объекта и его изображения на фотоприемной матрице; по измеренным значениям расстояния L и времени Δt определяют скорость движущего объекта V=L/Δt.

Осуществление способа в случае определения скорости полета самолета.

Сущность способа поясняется Фиг. 1 и 2.

Фиг. 1 - изображения самолета на фотоприемой матрице за время одного кадра, где

L_Ф - длина фюзеляжа;

L_п - расстояние, на которое переместился самолет за время одного кадра.

Фиг. 2 - изображения самолета на фотоприемой матрице за время двух кадров, где L_п - расстояние, на которое переместился самолет за время двух кадров.

Способ осуществляется следующим образом: на временном интервале измерения скорости полета самолета в следящей телевизионной системе высокой четкости отключают режим автоматического сопровождения самолета по центру его изображения и формируют видеокадры перемещения изображения самолета в поле зрения оптической системы и оцифровывают; осуществляют идентификацию типа самолета сравнением соотношений линейных параметров самолета и особенностей его конструкции с данными соответствующих идентификационных баз данных и по типу самолета определяют длину фюзеляжа самолета, формируют начало и конец перемещения центра тяжести изображения самолета на фотоприемной матрице от первого до N-го видеокадра и определяют величину перемещения изображения движущегося объекта L_п за промежуток времени Δt; по соотношению реальных линейных размеров и изображений на фотоприемной матрице вычисляют линейное перемещение самолета в поле зрения телевизионной системы за N кадров, по числу видеокадров наблюдения определяют время, по значению линейного перемещения L и времени наблюдения Δt определяют скорость полета самолета V=L/Δt.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является измерение скорости полета самолета за счет использования видеокадров изображения самолета, полученных с помощью пассивной локации телевизионной системой высокой четкости. В заявляемом способе наилучшая точность измерения скорости достигается на линии наблюдения, перпендикулярной траектории полета самолета.

Пример осуществления способа для определения скорости полета самолета.

В оптико-электронном блоке формируется изображение самолета в виде последовательных видеокадров. С фотоприемной матрицы сформированные видеокадры считываются в запоминающее устройство и передаются далее в блок обработки изображения, в котором формируется изображение, содержащее первый и N-й видеокадр, определяются координаты центра двумерного изображения самолета и величина перемещения центра тяжести двумерного изображения самолета Lп за промежуток времени Δt от первого до N _i-го видеокадра. Сравнением соотношений линейных параметров инвариантных к масштабу, например, по отношению ширины фюзеляжа к его длине и/или по отношению размаха крыла к длине фюзеляжа движущегося объекта, особенностей его конструкции, например, по числу двигателей, с данными соответствующих идентификационных баз данных осуществляют идентификацию типа самолета. Информация о типе самолета поступает в блок базы данных, из которого в вычислительный блок поступает значение длины фюзеляжа самолета в метрах. По количеству длин фюзеляжа Lф укладывающихся в Lп определяют расстояние, пролетаемое самолетом L в метрах. По числу видеокадров наблюдения определяют время Δt. Эти данные поступают в вычислительный блок для определения скорости полета самолета V=L/Δt.

Возможность осуществления заявляемого способа показывает следующий пример. Видеокадры высокой четкости изображения были получены с помощью фото- и видеотехники и длиннофокусного фотообъектива. На Фиг. 1 приведено фотографическое изображение самолета (Боинг 747) в полете на дальности 30 км. Время полета Δt=0,25 с. (1 видеокадр). Длина фюзеляжа самолета 70,5 м. Lп/Lф=0,85. Расчеты показали, что скорость полета самолета V=(70,5 х 0,85)/0,25 = 240 м/с = 864 км/ч, что для данной высоты полета является крейсерской (оптимальной). На Фиг. 2 приведены изображения самолета (Боинг 747). Время полета Δt 0,5 с (два кадра).

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

Способ определения скорости движущихся объектов методом пассивной локации включает получение изображения самолета при помощи телевизионной системы с формированием видеокадров перемещения движущегося объекта в поле зрения оптической системы и их оцифровкой, определение величины перемещения изображения движущегося объекта на фотоприемной матрице по перемещению центра тяжести изображения. Также способ включает идентификацию типа движущегося объекта и по типу объекта определение его линейных размеров. Используя величину перемещения и соотношение линейных размеров движущегося объекта, вычисляют линейное перемещение движущегося объекта в поле зрения оптической системы L и определяют скорость движущего объекта. Технический результат - скрытное определение скорости самолета при помощи средств пассивной локации. 2 ил.

Способ определения скорости движущихся объектов методом пассивной локации, заключающийся в том, что получают оптические изображения движущегося объекта, преобразуют полученные изображения в цифровые, по изменению местоположения вычисляют линейное перемещение движущегося объекта за фиксированный интервал времени t и определяют скорость перемещения движущегося объекта, отличающийся тем, что оптическое изображение движущегося объекта получают методом пассивной локации при помощи телевизионной системы высокой четкости с формированием видеокадров перемещения движущегося объекта в поле зрения оптической системы и их оцифровкой, при этом сравнением соотношений линейных параметров движущегося объекта и особенностей его конструкции с данными соответствующих идентификационных баз данных осуществляют идентификацию типа движущегося объекта и определяют его линейные размеры; величину перемещения изображения движущегося объекта Lп на фотоприемной матрице определяют по перемещению центра тяжести изображения движущегося объекта за промежуток времени t от начального кадра N ₀ до N _i, при этом линейное перемещение движущегося объекта в поле зрения оптической системы L определяют, используя соотношение линейных размеров движущегося объекта и его изображения на фотоприемной матрице, определяют скорость движущего объекта V=L/ t.