СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ И ВЫСОКОТОЧНОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ СКОРОСТНЫХ ЛЕТЯЩИХ ЦЕЛЕЙ И ГОЛОВКА САМОНАВЕДЕНИЯ, ЕГО РЕАЛИЗУЮЩАЯ Российский патент 2016 года по МПК F41G7/00 

Изобретение относится к способам обнаружения и высокоточного определения параметров скоростных летящих целей, а также к головкам самонаведения (далее ГСН), используемым для формирования сигналов управления в зенитных ракетных комплексах.

Известен способ обнаружения и высокоточного определения параметров посредством действий на дистанции по обнаружению изменений параметров сигналов, при этом временные отсчеты сигналов разбиваются на секции и определяется доплеровское смещение принимаемых сигналов (патент РФ №2467347 С1 от 08.04.2011). Прием сигналов осуществляется двумя приемными элементами, а доплеровское смещение сигналов определяется посекционно. Указанное техническое решение позволяет распознавать тип объекта, оценивать параметры, измерять вектор скорости и при этом следует отметить об отсутствии зависимости точности от метеоусловий.

Однако описанное техническое решение сопровождается значительной материалоемкостью, сложностью конструкции, используется в ином диапазоне и не позволяет обеспечить определения объекта, являющегося целью.

Известен способ обнаружения и определения параметров скоростных летящих целей, описанный в работе головки самонаведения для зенитных управляемых ракет по патенту РФ №127889 U1 от 15.08.2012 г. Для реализации указанного способа представлена головка самонаведения, используемая для формирования сигналов управления в зенитных ракетных комплексах, которая имеет гирокоординатор с катушкой коррекции и катушкой пеленга, оптическую фотоприемную систему для приема оптических сигналов и преобразования их в электрические сигналы и размещенную на карданном подвесе. Имеются блок системы управления, блок коррекции, которые включают в себя узел предварительной обработки и оцифровки видеосигнала, имеющий блок предварительной обработки видеосигнала, аналого-цифровой преобразователь, блок настройки усиления и смещения, блок управления рамкой, первый блок кадровой памяти, блок медианной фильтрации, блок селекции на основе байесовского, структурного и корреляционного классификаторов. Данное техническое решение позволяет расширить диапазон боевого применения ракеты путем уменьшения зависимости точности ее наведения от метеоусловий для выработки сигнала управления.

Однако в описанном техническом решении повышение надежности приема сигнала от цели и передача управляемой ракете сигнала управления сопровождаются усложнением конструкции, повышением ее материалоемкости, трудностями в регулировке и обслуживании. Указанное техническое решение не позволяет обеспечить повышение надежности определения объекта, являющегося целью для поступления сигнала на пуск ракеты по отношению к верно выбранному объекту - цели из массы ложных объектов и находящегося среди них объекта, являющегося целью. В известных технических решениях не представляется возможным их реализация без упомянутого усложнения конструкции, имеющей свойство, кроме перечисленного, еще увеличивать массу, энергоемкость, габариты и т.п.

Прототипом предложенного способа обнаружения и высокоточного определения параметров скоростных летящих целей и головки самонаведения его реализующей является способ, описанный в работе головки самонаведения по патенту №147051 U1 от 28.04.2014 г., который является наиболее близким по выполняемой функции и достигаемому результату. В известном патенте описаны действия по обнаружению перемещающейся цели в результате визуального ее обнаружения, то есть после того как оператор при развороте пусковой установки ракеты обнаруживает перемещающуюся цель, совмещает ее с перекрестьем прицела и нажимает кнопку «захват». Затем сфокусированное излучение преобразуется в электрические сигналы, которые в виде кадра изображения регистрируются и передаются для обработки и оцифровки видеосигналов с заданными коэффициентами усиления и смещения. В известной головке самонаведения, реализующей указанный способ, имеется гирокоординатор с карданным подвесом, имеющим оптическую систему и матричное фотоприемное устройство, катушкой пеленга, катушкой коррекции, узел предварительной обработки и оцифровки видеосигнала, узел выделения движущихся объектов, блок селекции на основе байесовского, структурного и корреляционного классификаторов, блок принятия решения и формирования сигнала коррекции.

Недостатком прототипа является недостаточно высокая возможность исключения влияния фоновых образований при наведении головки, таких как качающийся от ветра лесной массив, низко плывущие облака. Также не всегда возможно исключить умышленно организованные противником оптические помехи. В прототипе это связано с тем, что в нем отсутствует возможность отделить малоразмерные помеховые источники излучения от цели. Узел выделения движущихся объектов обеспечивает разделение объектов фона, которые движутся в одном направлении и с одинаковой скоростью, от других объектов в поле зрения ГСН. При этом объекты, которые имеют параметры движения, отличные от параметров движения фона, такие как лесной массив, качающийся от ветра, волны, плывущие облака, оптические помехи искусственные и естественные, а также сама цель - не являются фоновыми и узел их относит к движущимся. Таким образом, если цель не скоростная или малоподвижная, работа узла выделения движущихся объектов оказывается малоэффективной. Это не позволяет говорить о высокой надежности получения верного сигнала для зенитной управляемой ракеты при выделении цели головкой самонаведения в известном способе.

Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является создание такого способа обнаружения и высокоточного определения параметров скоростных летящих целей и головки самонаведения его реализующей, в котором в головке самонаведения обеспечивается надежное поступление сигнала на управление ракетой по отношению к верно выбранной цели из массы ложных объектов и находящегося среди них объекта, являющегося целью. Также задачей является определение траектории движения объекта, являющегося целью, и траекторий других подвижных объектов.

Техническим результатом при реализации предлагаемого изобретения является улучшение точности поражения цели ракетой за счет повышения надежности обработки и разделения принимаемых сигналов на ложные сигналы и сигнал цели путем выделения сигнала цели из всей массы принимаемых сигналов головкой самонаведения и распознавание ложных сигналов. Также к техническим результатам следует отнести исключение трудностей в регулировке в процессе эксплуатации и техническом обслуживании, исключение проблем, связанных с увеличением габаритов за счет отсутствия необходимости усложнения конструкции, увеличения ее материалоемкости, массы и энергоемкости. Кроме того, в способе к техническим результатам следует отнести возможность определения координат выявленной цели и определение траектории цели и ложных объектов.

На достижение указанного технического результата оказывают влияние следующие существенные признаки. А именно. В способе обнаружения и высокоточного определения параметров скоростных летящих целей, включающем действия по обнаружению перемещающейся цели, фокусирование от нее излучения, преобразование в электрические сигналы, регистрацию их с заданными коэффициентами усиления и смещения, преобразование видеосигнала в цифровой код с квантованием в каждой точке, множество которых образуют кадр изображения, позиционирование окна анализа относительно прогнозируемого положения цели, масштабирование и фильтрацию, селекцию движущихся малоразмерных объектов и цели, а также запоминание результатов селекции, передачу сигнала коррекции гирокоординатору, для чего производят запоминание кадра изображения в памяти основного и дополнительного, отстоящего от запомненного кадра на N кадров, при этом число N выбирают в зависимости от скорости цели, далее определяют траекторию движения объекта как совокупность разностей координат кадра между предыдущей отметкой и последующей, после чего для каждого подвижного объекта строится траектория его движения и далее по характеру траектории определяют подвижный объект, наиболее похожий на цель по движению, после чего определяют координаты выявленной цели. В головке самонаведения, включающей в себя гирокоординатор с карданным подвесом, имеющим оптическую систему и матричное фотоприемное устройство, с катушкой пеленга, катушкой коррекции, узел предварительной обработки и оцифровки видеосигнала, узел выделения движущихся объектов, блок селекции на основе байесовского, структурного и корреляционного классификаторов, блок принятия решения и формирования сигнала коррекции, причем узел предварительной обработки и оцифровки видеосигнала включает в себя блок предварительной обработки видеосигнала, аналого-цифровой преобразователь, первый блок кадровой памяти, блок медианной фильтрации, блок настройки усиления и смещения и блок управления рамкой, а узел выделения движущихся объектов включает в себя второй блок кадровой памяти, третий блок кадровой памяти, блок сравнения кадров изображения, блок формирования матрицы векторов движения и блок выделения движущихся объектов, при этом вход катушки пеленга соединен с карданным подвесом гирокоординатора, выход катушки коррекции соединен с карданным подвесом гирокоординатора, выход оптической системы соединен с входом матричного фотоприемного устройства, в узле предварительной обработки и оцифровки видеосигнала выход блока предварительной обработки видеосигнала соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выход аналого-цифрового преобразователя соединен с первым входом первого блока кадровой памяти, а также с входом второго и с входом третьего блоков кадровой памяти узла выделения движущихся объектов, выход первого блока кадровой памяти соединен с входом блока медианной фильтрации, выход блока медианной фильтрации соединен с входом блока настройки усиления и смещения и с первым входом блока селекции на основе байесовского, структурного и корреляционного классификаторов, выход блока настройки усиления и смещения соединен с первым входом блока предварительной обработки видеосигнала, причем выход матричного фотоприемного устройства соединен со вторым входом блока предварительной обработки видеосигнала, в узле выделения движущихся объектов выход второго блока кадровой памяти соединен с первым входом блока сравнения кадров изображения, выход третьего блока кадровой памяти соединен со вторым входом блока сравнения кадров изображения, выход блока сравнения кадров изображения соединен с входом блока формирования матрицы векторов движения, выход блока формирования матрицы векторов движения соединен с входом блока выделения движущихся объектов, первый выход блока селекции на основе байесовского, структурного и корреляционного классификаторов соединен с входом блока управления рамкой узла предварительной обработки и оцифровки видеосигнала, второй выход блока селекции соединен с первым входом блока принятия решения и формирования сигнала коррекции, выход блока управления рамкой соединен со вторым входом первого блока кадровой памяти, выход катушки пеленга гирокоординатора соединен со вторым входом блока принятия решения и формирования сигнала коррекции, выход блока принятия решения и формирования сигнала коррекции соединен с входом катушки коррекции гирокоординатора, а выход катушки коррекции гирокоординатора соединен с карданным подвесом гирокоординатора, при этом выход аналого-цифрового преобразователя узла предварительной обработки и оцифровки видеосигнала дополнительно соединен с входом четвертого блока и с входом пятого блока кадровой памяти узла выделения траекторий движения объектов, выход четвертого блока кадровой памяти соединен с первым входом блока определения траекторий движения объектов, выход пятого блока кадровой памяти соединен со вторым входом блока определения траекторий движения объектов, выход блока определения траекторий движения объектов соединен с первым входом блока выделения объектов, наиболее похожих на цель по движению, выход блока выделения объектов, наиболее похожих на цель по движению, соединен со вторым входом блока селекции на основе байесовского, структурного и корреляционного классификаторов, при этом первый выход блока выделения движущихся объектов узла выделения движущихся объектов соединен со вторым входом блока селекции на основе байесовского, структурного и корреляционного классификаторов, а второй выход блока выделения движущихся объектов соединен со вторым входом блока выделения объектов, наиболее похожих на цель по движению узла выделения траекторий движения объектов.

Отличительными признаками заявленного технического решения от прототипа является то, что в предлагаемом способе обнаружения и высокоточного определения параметров скоростных летящих целей производят запоминание кадра изображения в памяти основное и дополнительное, отстоящее от запомненного кадра на N кадров, при этом число N, выбирают в зависимости от скорости цели, далее определяют траекторию движения объекта как совокупность разностей координат кадра между предыдущей отметкой и последующей, после чего для каждого подвижного объекта строится траектория его движения и далее по характеру траектории определяют подвижный объект, наиболее похожий на цель по движению, после чего определяют координаты выявленной цели. А головка самонаведения его реализующая снабжена узлом выделения траекторий движения объектов, который включает в себя четвертый блок кадровой памяти, пятый блок кадровой памяти, блок определения траекторий движения объектов, блок выделения объектов, наиболее похожих на цель по движению, а блок выделения движущихся объектов узла выделения движущихся объектов имеет второй выход, при этом выход аналого-цифрового преобразователя узла предварительной обработки и оцифровки видеосигнала дополнительно соединен с входом четвертого блока и с входом пятого блока кадровой памяти узла выделения траекторий движения объектов, выход четвертого блока кадровой памяти соединен с первым входом блока определения траекторий движения объектов, выход пятого блока кадровой памяти соединен со вторым входом блока определения траекторий движения объектов, выход блока определения траекторий движения объектов соединен с первым входом блока выделения объектов, наиболее похожих на цель по движению, выход блока выделения объектов, наиболее похожих на цель по движению, соединен с третьим входом блока селекции на основе байесовского, структурного и корреляционного классификаторов, при этом первый выход блока выделения движущихся объектов узла выделения движущихся объектов соединен со вторым входом блока селекции на основе байесовского, структурного и корреляционного классификаторов, и второй выход блока выделения движущихся объектов соединен со вторым входом блока выделения объектов, наиболее похожих на цель по движению узла выделения траекторий движения объектов.

Сущность изобретения поясняется графическими материалами.

На фиг. 1 представлена функциональная схема пассивной головки самонаведения для зенитных управляемых ракет.

На фиг. 2 - схема узла предварительной обработки и оцифровки видеосигнала.

На фиг. 3 - схема узла выделения движущихся объектов.

На фиг. 4 - схема узла выделения траекторий движения объектов.

На фиг. 5 представлен пример выполнения гирокоординатора пассивной головки самонаведения для зенитных управляемых ракет.

Предложенный способ заключается в следующем.

В способе обнаружения и высокоточного определения параметров скоростных летящих целей сначала осуществляют действия по обнаружению перемещающейся цели. Это происходит в результате визуального обнаружения цели, то есть после того, как оператор при развороте пусковой установки ракеты обнаруживает перемещающуюся цель. Оператор совмещает цель с перекрестьем прицела, который совмещен с осью ракеты, и нажимает кнопку «захват». Затем сфокусированное излучение преобразуется в электрические сигналы, которые в виде кадра изображения регистрируются и передаются для обработки и оцифровки видеосигналов с заданными коэффициентами усиления и смещения. Далее осуществляют преобразование видеосигнала в цифровой код с квантованием по уровню в каждой точке. Множество точек образуют кадр изображения. Кадры изображения запоминаются в основном (втором, фиг. 3) блоке кадровой памяти и в дополнительном (третьем, фиг. 3) блоке кадровой памяти. Далее производят разделение малоразмерных объектов, имеющихся в поле зрения ГСН, на подвижные и малоподвижные или неподвижные. Для этого выделенные подвижные объекты накрывают квадратами (например, 8×8 пикселей), одним или несколькими, но так, чтобы объект ими был накрыт полностью. Далее ищут положение каждого квадрата в последующем кадре изображения и определяют смещение квадрата. После чего строят матрицу векторов смещения и по матрице векторов определяют относительную скорость и направление смещения объектов. При этом объекты, которые движутся в одном направлении и с одинаковой относительной скоростью, являются элементами фона, а объекты, движущиеся в отличных направлениях и с различными относительными скоростями - цели, организованные оптические помехи или другие малоразмерные объекты. Если скорость подвижного объекта мало отличается от относительной скорости элементов фона, то этот объект головка самонаведения по признаку движения относит к фону, то есть низкоскоростные цели по признаку движения не выделяются. Далее производят определение траекторий движения выделенных малоразмерных объектов: на фиг. 4 в четвертом блоке кадровой памяти производится запоминание кадра изображения, на котором отмечены выделенные движущиеся объекты. При этом каждый выделенный объект снабжен перечнем параметров (признаков) с результатами селекции, такими как яркость, геометрические размеры, взаимное расположение частей, форма и так далее. А в дополнительном - пятом блоке кадровой памяти производится запоминание кадра изображения, отстоящего от кадра, запомненного в основном блоке на N кадров, при этом N может быть равным 1, 2, 3 и т.д. Число N выбирается в зависимости от скорости цели (обычно для скоростной цели N=3). Число отметок по каждому объекту берется не более 5. Траектория данного подвижного объекта определяется как совокупность разностей координат между предыдущей отметкой и последующей. Далее для каждого подвижного объекта строится траектория и анализируется ее характер: цель движется практически прямолинейно, а помехи разлетаются по различным направлениям: вперед, назад вверх, вниз, но затем отстают от цели. Затем производится анализ траекторий движения объектов наиболее похожих на цель по движению. Суммарные данные группируют в совокупности или образы, сопоставляют их с «эталонными» образами, хранящимися в памяти блока. Далее определяются координаты цели.

Головка самонаведения, реализующая способ обнаружения и высокоточного определения параметров скоростных летящих целей, состоит из гирокоординатора 1 (ГК), который имеет карданный подвес 2 (КП) и включает в себя оптическую систему 3 (ОС) с матричным фотоприемным устройством 4 (МФПУ), катушку 5 пеленга (КПЕЛ) и катушку 6 коррекции (КК), узла 7 предварительной обработки и оцифровки видеосигнала (УПООВ), узла 8 выделения движущихся объектов (УВДО), узла 22 выделения траекторий движения объектов (УВТДО), блока 9 селекции на основе байесовского, структурного и корреляционного классификаторов (БСОБСКК) и блока 10 принятия решения и формирования сигнала коррекции (БПРФСК). Узел 7 УПООВ (фиг. 2) включает в себя блок 11 предварительной обработки видеосигнала (БПОВ), аналого-цифровой преобразователь 12 (АЦП), первый блок 13 кадровой памяти (БКП-1), блок 14 медианной фильтрации (БМФ), блок 15 настройки усиления и смещения (БНУС), блок 16 управления рамкой (БУР). Узел 8 УВДО (фиг. 3) включает в себя второй блок 17 кадровой памяти (БКП-2), третий блок 18 кадровой памяти (БКП-3), блок 19 сравнения кадров изображения (БСКИ), блок 20 формирования матрицы векторов движения (БФМВД), блок 21 выделения движущихся объектов (БВДО). Узел 22 УВТДО (фиг. 4) включает в себя четвертый блок 23 кадровой памяти (БКП-4), пятый блок 24 кадровой памяти (БКП-5), блок 25 определения траекторий движения объектов (БОТД), блок 26 выделения объектов наиболее похожих на цель по движению (БВОПЦД).

Связи в предложенном техническом решении выполнены следующим образом. А именно. На вход оптической системы 3 гирокоординатора 1 поступает излучение цели и излучения от неравномерных фоновых помех и излучение от организованных оптических помех (ООП) в случае их создания. Выход оптической системы 3 соединен с входом матричного фотоприемного устройства 4. Вход катушки 5 пеленга соединен с карданным подвесом 2 гирокоординатора 1. Выход матричного фотоприемного устройства 4 соединен со вторым входом блока 11 предварительной обработки видеосигнала узла 7 предварительной обработки и оцифровки видеосигнала. В узле 7 предварительной обработки и оцифровки видеосигнала выход блока 11 предварительной обработки видеосигнала соединен с входом аналого-цифрового преобразователя 12. Выход аналого-цифрового преобразователя 12 соединен с первым входом первого блока 13 кадровой памяти, с входом второго блока 17 и с входом третьего блока 18 кадровой памяти узла 8 выделения движущихся объектов и с входом четвертого блока 23 и с входом пятого блока 24 кадровой памяти узла 22 выделения траекторий движения объектов. Выход первого блока 13 кадровой памяти соединен с входом блока 14 медианной фильтрации. Выход блока 14 медианной фильтрации соединен с входом блока 15 настройки усиления и смещения и с первым входом блока 9 селекции на основе байесовского, структурного и корреляционного классификаторов. Выход блока 15 настройки усиления и смещения соединен с первым входом блока 11 предварительной обработки видеосигнала. Первый выход блока 9 БСОБСКК соединен с входом блока 16 управления рамкой узла 7 предварительной обработки и оцифровки видеосигнала. Второй выход блока 9 соединен с первым входом блока 10 принятия решения и формирования сигнала коррекции. Выход блока 16 управления рамкой соединен со вторым входом первого блока 13 кадровой памяти. Выход второго блока 17 кадровой памяти узла 8 выделения движущихся объектов (фиг. 3) соединен с первым входом блока 19 сравнения кадров изображения. Выход третьего блока 18 кадровой памяти узла 8 выделения движущихся объектов соединен со вторым входом блока 19 сравнения кадров изображения. Выход блока 19 сравнения кадров изображения соединен с входом блока 20 формирования матрицы векторов движения. Выход блока 20 формирования матрицы векторов движения соединен с входом блока 21 выделения движущихся объектов. Первый выход блока 21 выделения движущихся объектов узла 8 выделения движущихся объектов соединен со вторым входом блока 9 селекции на основе байесовского, структурного и корреляционного классификаторов. Выход четвертого блока 23 кадровой памяти узла 22 выделения траекторий движения объектов (УВТДО) (фиг. 4) соединен с первым входом блока 25 определения траекторий движения объектов. Выход пятого блока 24 кадровой памяти узла 22 УВТДО соединен со вторым входом блока 25 БОТД. Выход блока 25 определения траекторий движения объектов соединен с первым входом блока 26 выделения объектов, наиболее похожих на цель по движению. Второй выход блока 21 выделения движущихся объектов соединен со вторым входом блока 26 выделения объектов, наиболее похожих на цель по движению узла 22 выделения траекторий движения объектов. Первый выход блока 26 выделения объектов, наиболее похожих на цель по движению, соединен с третьим входом блока 9 селекции на основе байесовского, структурного и корреляционного классификаторов. Выход катушки 5 пеленга гирокоординатора 1 соединен со вторым входом блока 10 принятия решения и формирования сигнала коррекции. Выход блока 10 принятия решения и формирования сигнала коррекции соединен с входом катушки 6 коррекции гирокоординатора 1. Выход катушки 6 коррекции соединен с карданным подвесом 2 гирокоординатора 1.

Узел предварительной обработки видеосигнала обеспечивает наиболее оптимальную реализацию динамического диапазона входного сигнала за счет настройки параметров усиления и смещения в усилительном тракте предварительной обработки видеосигнала. Узел выделения движущихся объектов обеспечивает разделение малоразмерных объектов или целей, которые движутся в поле зрения оптической системы относительно окружающего их фона. В нем второй блок кадровой памяти и третий блок кадровой памяти осуществляют запоминание кадров изображения поля зрения головки в текущий момент времени и в предыдущий. За счет сравнения кадров изображения все элементы поля зрения разделяются на две группы: элементы, которые движутся в относительном движении с одинаковой скоростью и в одном направлении - они классифицируются как элементы фона, и элементы, которые движутся в относительном движении с различными отличными от других элементов скоростями и в различных направлениях - они классифицируются как собственно цель и помехи как естественные, так и искусственные. Дальнейшее выделение цели от помех производится в блоке селекции на основе байесовского, структурного и корреляционного классификаторов, который предназначен для измерения характеристик, имеющихся в поле зрения объектов, таких как яркость, геометрические размеры, взаимное расположение, форма и других. Для группирования результатов измерения в некоторые совокупности или образы, сопоставления их с хранящимися в памяти блока, для установления типа цели перед пуском ракеты или при захвате цели на траектории. Блок принятия решения и формирования сигнала коррекции обеспечивает определение комплексированных координат цели по результатам работы блока селекции на основе байесовского, структурного и корреляционного классификаторов и узла выделения движущихся объектов. Катушка пеленга является датчиком положения оси относительно оси ракеты, а катушка коррекции наводит ЭДС и обеспечивает разворот гирокоординатора в зависимости от фазы и амплитуды поданного сигнала коррекции. Наличие узла выделения траекторий движения объектов обеспечивает улучшение точности поражения цели ракетой за счет повышения надежности обработки принимаемых сигналов, разделения их на ложные сигналы и сигналы цели путем выделения сигнала цели из всей массы принимаемых сигналов головкой самонаведения и распознавания ложных сигналов, а также за счет возможности построения траекторий движения цели и ложных объектов.

В примере исполнения (фиг. 5) представлена схема гирокоординатора, в котором элементы 27, 28, 29 оптической системы размещены соосно с конструкцией 30 карданного подвеса и с элементом 31 матричного фотоприемного устройства. Схема также включает иные детали, необходимые для разворота гирокоординатора в зависимости от фазы и амплитуды поступающих сигналов коррекции. Все используемые блоки в функциональной схеме и схемах узлов ГСН являются известными, либо получены из известных устройств путем их объединения известными методами. Узел 7 предварительной обработки и оцифровки видеосигнала исполнен из цифровых блоков, как в патенте 2173881, с помощью логических интегральных микросхем, таких как микросхемы АЦП - 1106ВП1, микросхем памяти серии 565, микросхем арифметико-логического устройства, регистров и счетчиков. Узел 8 выделения движущихся объектов, узел 22 выделения траекторий движения объектов и блок 9 селекции на основе байесовского, структурного и корреляционных классификаторов - цифровые и могут быть реализованы на микросхемах регистров, дешифраторов, счетчиков и оперативных запоминающих устройств. Блок 10 принятия решения и формирования сигнала коррекции в примере исполнения может быть реализован на цифровых микросхемах: регистрах, дешифраторах и счетчиках, а также с применением микросхемы цифро-аналогового преобразователя серии 572.

Головка самонаведения для зенитных управляемых ракет работает следующим образом.

Через оптическую систему 3 излучение от цели фокусируется и попадает в матричное фотоприемное устройство 4. Это происходит в результате визуального обнаружения цели, то есть после того как оператор при развороте пусковой установки ракеты обнаруживает перемещающуюся цель. Оператор совмещает цель с перекрестьем прицела, который совмещен с осью ракеты, и нажимает кнопку «захват». Затем сфокусированное излучение преобразуется в электрические сигналы, которые в виде кадра изображения передаются в узел 7 предварительной обработки и оцифровки видеосигналов. При этом катушка 5 пеленга, являющаяся датчиком положения оси гирокоординатора 1 относительно оси ракеты, амплитудой сигнала пеленга характеризует величину отклонения оси ГК 1 от оси ракеты, а фазой напряжения пеленга - направление отклонения. В узле 7 УПООВ блок 11 предварительной обработки видеосигнала принимает электрические сигналы в виде кадра изображения, регистрирует это изображение с заданными коэффициентами усиления и смещения, а затем отформатированный видеосигнал из блока 11 предварительной обработки видеосигнала выдается в аналого-цифровой преобразователь 12. Далее в АЦП 12 видеосигнал преобразуется в цифровой код с квантованием по уровню яркости в каждой точке, множество которых образует кадр цифрового изображения. По текущей информации о размерах изображения цели от блока 16 управления рамкой формируется окно анализа. Сигналы с выхода аналого-цифрового преобразователя 12 и с выхода блока 16 управления рамкой поступают в первый блок 13 кадровой памяти, где окно анализа в каждом кадре позиционируется относительно прогнозируемого положения цели. Информация в пределах этого окна хранится в течение длительности кадра. Эта информация поступает в блок 14 медианной фильтрации, где производится масштабирование и фильтрация изображения медианным фильтром. С выхода блока 14 медианной фильтрации отфильтрованный видеосигнал поступает в блок 15 настройки усиления и смещения, где определяется новый коэффициент усиления и новый коэффициент смещения, которые передаются для управления параметрами на блок 11 предварительной обработки видеосигнала. Результаты обработки из блока 14 медианной фильтрации узла 7 предварительной обработки и оцифровки видеосигнала дополнительно передаются по одной связи в блок 9 селекции на основе байесовского, структурного и корреляционного классификаторов, а с выхода аналого-цифрового преобразователя 12 узла 7 предварительной обработки и оцифровки видеосигнала дополнительно передаются в узел 8 выделения движущихся объектов на второй 17 и третий 18 блоки кадровой памяти и в узел 22 выделения траекторий движения объектов на четвертый 23 и пятый блоки 24 кадровой памяти. По информации из узла 7 предварительной обработки и оцифровки видеосигналов во втором блоке 17 кадровой памяти запоминается кадр изображения, при этом одновременно запоминается следующий кадр изображения в третьем блоке 18 кадровой памяти. По аналогии кадры запоминаются в четвертом 23 и пятом блоках 24 кадровой памяти. В кадровой памяти блока 17, блока 18, блока 23 и блока 24 отображенные объекты накрывают квадратами (возможно одним или несколькими) с размерами, например, 8×8 пикселей таким образом, чтобы объект был накрыт полностью. При этом необходимо просмотреть всю зону, где он может быть, то есть всю зону анализа для определения нового положения объекта. Это необходимо для определения положения и траектории перемещения в некоторую зону целей или иных малоразмерных объектов в текущем кадре изображения на определенном фоне окрестности по отношению к положению целей или объектов на определенном фоне окрестности в предыдущем кадре. В узле 8 выделения движущихся объектов селекция движущихся малоразмерных объектов или целей из блока 17 и из блока 18 информация передается в блок 19 сравнения изображений. В блоке 19 для каждого квадрата из блока 17 определяют его новое положение путем нахождения квадрата, наиболее похожего из зоны анализа выбранного объекта, из изображения в блоке 18. Далее в блоке 20 формирования матрицы векторов движения через блок 19 по координатам объектов из блока 17 и соответствующим координатам из блока 18 определяют величину и направление перемещения соответствующего квадрата (или нескольких квадратов, которыми накрыты цель и объекты) и составляют матрицу векторов движения. Затем в блоке 21 выделения движущихся объектов полученные матрицы векторов анализируются, причем исходят из того, что элементы фона движутся в одном направлении и с одинаковой относительной скоростью, а объекты (цели, организованные оптические помехи или другие малоразмерные объекты) движутся в направлениях и с относительными скоростями, отличными от параметров движения фона. Далее в четвертом блоке 23 кадровой памяти узла 22 производится запоминание кадра изображения, на котором отмечены выделенные узлом 8 движущиеся объекты. При этом каждый выделенный объект снабжен перечнем параметров (признаков) с результатами селекции из блока 9 (яркость, геометрические размеры, взаимное расположение частей, форма и так далее). В пятом блоке 24 кадровой памяти производится запоминание кадра изображения, отстоящего от кадра, запомненного в блоке 23 на N кадров, при этом N может быть равным 1, 2, 3 и т.д. Число N выбирается в зависимости от скорости цели (обычно для скоростной цели N=3). Если скорость подвижного объекта мало отличается от относительной скорости элементов фона, то этот объект головка самонаведения по признаку движения относит к фону, то есть низкоскоростные цели по признаку движения не выделяются. Число отметок по каждому объекту берется не более 5. Траектория данного подвижного объекта определяется как совокупность разностей координат между предыдущей отметкой и последующей. Далее для каждого подвижного объекта строится траектория и анализируется ее характер: цель движется практически прямолинейно, помехи разлетаются по различным направлениям: вперед, назад вверх, вниз, но затем отстают от цели. В блоке 26 узла 22 производится анализ траекторий движения объектов, наиболее похожих на цель по движению. Полученные данные из блока 26 узла 22 передаются в блок 9 и подсоединяются к данным, полученным из блока 21, а также к результатам измерений характеристик выделенных объектов, таких как: яркость, геометрические размеры, взаимное расположение, форма. Затем в блоке 9 результаты измерения группируют в совокупности или образы, сопоставляют их с «эталонными» образами, хранящимися в памяти блока. Далее результаты работы блока 9 селекции на основе байесовского, структурного и корреляционного классификаторов и селекции по скорости и направлению движения пересылаются в блок 10 БПРФСК, где определяются координаты цели. Далее блок 10 группирует результаты измерения в совокупности или образы, сопоставляет их с «эталонными» образами, хранящимися в памяти блока, При этом, если блок 9 БСОБСКК работает устойчиво, то далее используются координаты отселектированной цели, если блок 9 БСОБСКК работает неустойчиво, тогда далее используются прогнозные координаты цели. Полученные комплексные координаты цели далее используются для формирования сигнала коррекции гирокоординатора ГК 1. Этот сигнал коррекции с выхода блока 10 БПРФСК подается на катушку 6 коррекции. При этом катушка 6 коррекции обеспечивает разворот гирокоординатора 1 в зависимости от фазы и амплитуды поданного сигнала коррекции.

Таким образом, заявленное техническое решение обеспечивает надежное поступление сигнала на управление ракетой по отношению к верно выбранной цели из массы ложных объектов и находящегося среди них объекта, являющегося целью. При этом способ позволяет разделить цель и помехи на основе анализа траектории движения. Кроме того, исключаются трудности в регулировке в процессе эксплуатации и техническом обслуживании, исключаются проблемы, связанные с увеличением габаритов за счет отсутствия необходимости усложнения конструкции или увеличения ее материалоемкости, массы и энергоемкости за счет реализации конструкции, которая обеспечивает улучшение точности поражения цели ракетой путем повышения надежности обработки и разделения принимаемых сигналов головкой самонаведения на ложные сигналы и сигнал цели выделением сигнала цели из всей массы принимаемых сигналов головкой самонаведения и распознавание ложных сигналов.

Изобретение относится к способам обнаружения и высокоточного определения параметров скоростных летящих целей, а также к головкам самонаведения, используемым для формирования сигналов управления в зенитных ракетных комплексах. В предлагаемом способе обнаружения и высокоточного определения параметров скоростных летящих целей сначала осуществляют действия по выделению целеподобных объектов от помех фона и иных низкоскоростных крупногабаритных помех. Далее производят выделение цели по комплексу признаков: яркость, геометрические размеры, взаимное расположение частей, форма и т.д. Также определяют характер траектории движения выделенных объектов: цель движется практически прямолинейно, а помехи разлетаются по различным направлениям. Затем производится анализ траекторий движения объектов, наиболее похожих на цель по движению. Суммарные данные группируют в совокупности или образы, сопоставляют их с «эталонными» образами, хранящимися в памяти, и определяют координаты цели. Технический результат - улучшение точности поражения цели ракетой. 2 н.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ обнаружения и высокоточного определения параметров скоростных летящих целей, включающий действия по обнаружению перемещающейся цели, фокусирование от нее излучения, преобразование в электрические сигналы, регистрацию их с заданными коэффициентами усиления и смещения, преобразование видеосигнала в цифровой код с квантованием в каждой точке, множество которых образуют кадр изображения, позиционирование окна анализа относительно прогнозируемого положения цели, масштабирование и фильтрацию, селекцию движущихся малоразмерных объектов и цели, а также запоминание результатов селекции, передачу сигнала коррекции гирокоординатору, отличающийся тем, что производят запоминание кадра изображения в памяти основное и дополнительное, отстоящее от запомненного кадра на N кадров, при этом число N выбирают в зависимости от скорости цели, далее определяют траекторию движения объекта как совокупность разностей координат кадра между предыдущей отметкой и последующей, после чего для каждого подвижного объекта строится траектория его движения, и далее по характеру траектории определяют подвижный объект, наиболее похожий на цель по движению, после чего определяют координаты выявленной цели.

2. Головка самонаведения, включающая в себя гирокоординатор с карданным подвесом, имеющим оптическую систему и матричное фотоприемное устройство, катушкой пеленга, катушкой коррекции, узел предварительной обработки и оцифровки видеосигнала, узел выделения движущихся объектов, блок селекции на основе байесовского, структурного и корреляционного классификаторов, блок принятия решения и формирования сигнала коррекции, причем узел предварительной обработки и оцифровки видеосигнала включает в себя блок предварительной обработки видеосигнала, аналого-цифровой преобразователь, первый блок кадровой памяти, блок медианной фильтрации, блок настройки усиления и смещения и блок управления рамкой, а узел выделения движущихся объектов включает в себя второй блок кадровой памяти, третий блок кадровой памяти, блок сравнения кадров изображения, блок формирования матрицы векторов движения и блок выделения движущихся объектов, при этом вход катушки пеленга соединен с карданным подвесом гирокоординатора, выход катушки коррекции соединен с карданным подвесом гирокоординатора, выход оптической системы соединен с входом матричного фотоприемного устройства, в узле предварительной обработки и оцифровки видеосигнала выход блока предварительной обработки видеосигнала соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выход аналого-цифрового преобразователя соединен с первым входом первого блока кадровой памяти, а также с входом второго и с входом третьего блоков кадровой памяти узла выделения движущихся объектов, выход первого блока кадровой памяти соединен с входом блока медианной фильтрации, выход блока медианной фильтрации соединен с входом блока настройки усиления и смещения и с первым входом блока селекции на основе байесовского, структурного и корреляционного классификаторов, выход блока настройки усиления и смещения соединен с первым входом блока предварительной обработки видеосигнала, причем выход матричного фотоприемного устройства соединен со вторым входом блока предварительной обработки видеосигнала, в узле выделения движущихся объектов выход второго блока кадровой памяти соединен с первым входом блока сравнения кадров изображения, выход третьего блока кадровой памяти соединен со вторым входом блока сравнения кадров изображения, выход блока сравнения кадров изображения соединен с входом блока формирования матрицы векторов движения, выход блока формирования матрицы векторов движения соединен с входом блока выделения движущихся объектов, первый выход блока выделения движущихся объектов соединен со вторым входом блока селекции на основе байесовского, структурного и корреляционного классификаторов, первый выход блока селекции на основе байесовского, структурного и корреляционного классификаторов соединен с входом блока управления рамкой узла предварительной обработки и оцифровки видеосигнала, второй выход блока селекции на основе байесовского, структурного и корреляционного классификаторов соединен с первым входом блока принятия решения и формирования сигнала коррекции, выход блока управления рамкой соединен со вторым входом первого блока кадровой памяти, выход катушки пеленга гирокоординатора соединен со вторым входом блока принятия решения и формирования сигнала коррекции, выход блока принятия решения и формирования сигнала коррекции соединен с входом катушки коррекции гирокоординатора, а выход катушки коррекции гирокоординатора соединен с карданным подвесом гирокоординатора, отличающаяся тем, что пассивная головка самонаведения снабжена узлом выделения траекторий движения объектов, который включает в себя четвертый блок кадровой памяти, пятый блок кадровой памяти, блок определения траекторий движения объектов, блок выделения объектов, наиболее похожих на цель по движению, а блок выделения движущихся объектов узла выделения движущихся объектов имеет второй выход, при этом выход аналого-цифрового преобразователя узла предварительной обработки и оцифровки видеосигнала дополнительно соединен с входом четвертого блока и с входом пятого блока кадровой памяти узла выделения траекторий движения объектов, выход четвертого блока кадровой памяти соединен с первым входом блока определения траекторий движения объектов, выход пятого блока кадровой памяти соединен со вторым входом блока определения траекторий движения объектов, выход блока определения траекторий движения объектов соединен с первым входом блока выделения объектов, наиболее похожих на цель по движению, выход блока выделения объектов, наиболее похожих на цель по движению, соединен с третьим входом блока селекции на основе байесовского, структурного и корреляционного классификаторов, при этом второй выход блока выделения движущихся объектов соединен со вторым входом блока выделения объектов, наиболее похожих на цель по движению узла выделения траекторий движения объектов.