СПОСОБ СЕЛЕКЦИИ ДВИЖУЩИХСЯ ЦЕЛЕЙ Российский патент 2018 года по МПК G01S7/36 G01S13/52 

Область техники

Изобретение относится к области радиолокации и предназначено для использования в радиолокационных станциях для детектирования движущихся целей на фоне отражений от земной поверхности.

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.

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.

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,

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.