СПОСОБ КОМПЛЕКСНОЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ ОБЪЕКТОВ, ОБНАРУЖИВАЕМЫХ РАДИОЛОКАЦИОННОЙ СТАНЦИЕЙ Российский патент 2019 года по МПК G01S13/78 

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано при создании средств идентификации объектов, обнаруживаемых РЛС.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу (прототипом) является способ идентификации воздушных объектов (см., например, патент на изобретение №2568677 от 20 ноября 2015 г.), основанный на обнаружении с помощью РЛС I объектов и формировании оценок их пространственных координат , формировании текущих навигационно-связных оценок (ТНСО) идентификационных признаков (ИП) обнаруженных объектов (под ТНСО ИП обнаруженных объектов q^* понимаются оценки ИП обнаруженных объектов, сформированные путем попарного отождествления оценок их координат с оценками координат абонентов системы обмена данными (СОД) в соответствии с известным способом координатно-связного опознавания с применением статистической оценки разности пространственных координат (см., например, патент на изобретение №2461019 от 10 сентября 2012 г.)), где , q∈[0,1] - ИП объекта, q=0 - объект не является абонентом СОД, q=1 - объект является абонентом СОД, определении значений функции правдоподобия (ФП) ИП к их ТНСО , где - вектор ИП, , J - число возможных состояний (комбинаций) вектора ИП q, формировании вектора уточненных оценок ИП обнаруженных объектов по критерию максимума ФП .

К основным недостаткам прототипа относится снижение вероятности правильной идентификации обнаруженных объектов при условии наличия нескольких максимумов ФП . В этой ситуации отсутствует возможность однозначного формирования решения о векторе уточненных оценок ИП q^** по критерию максимума ФП . Причиной достаточно высокой вероятности наличия нескольких максимумов ФП в прототипе является то, что данная функция имеет дискретную, существенно ограниченную, область значений: . То есть ФП может принимать только одно из двух значений «0» или «1» и соответственно вероятность принятия максимального значения «1» для нескольких q_j достаточно высока.

Техническим результатом изобретения является повышение вероятности правильной идентификации обнаруженных объектов в условиях наличия нескольких максимумов ФП .

Указанный результат достигается тем, что в прототипе, в течение цикла обзора пространства РЛС дополнительно формируют с помощью РСАО, устанавливаемой на абонентах СОД, прямые оценки (ПО) ИП обнаруженных объектов (под ПО ИП обнаруженных объектов понимаются оценки ИП обнаруженных объектов, сформированные РСАО в соответствии с известным способом идентификации воздушных целей (см., например, патент на изобретение №2567243 от 10 ноября 2015 г.)), по окончании цикла обзора пространства РЛС, после этапа определения значений ФП , определяют число ее максимумов М и совокупность соответствующих им векторов ИП , где , если М=1, то формируют решение о векторе итоговых оценок (ИО) ИП обнаруженных объектов q^*** по критерию максимума ФП в соответствии с прототипом, иначе оценивают для каждого i объем неопределенности РСАО δV_Qi, оценивают для каждых i и m пространственную плотность ρ_im абонентов СОД, оборудованных РСАО, определяют для каждых i и m вероятности формирования РСАО правильных ПО ИП обнаруженных объектов, определяют для каждого m значения ФП ИП к их ПО , формируют решение о векторе ИО ИП q^*** по критерию максимума ФП .

Сущность изобретения заключается в том, что в условиях наличия нескольких максимумов функции правдоподобия идентификационных признаков к их текущим навигационно-связным оценкам, из совокупности векторов, соответствующих данным максимумам, с учетом пространственной плотности абонентов СОД, оборудованных РСАО, выделяется вектор, соответствующий максимуму функции правдоподобия идентификационных признаков к их прямым оценкам, сформированным РСАО, и принимается в качестве вектора итоговых оценок идентификационных признаков обнаруженных объектов. Таким образом, вероятность формирования неоднозначного решения о векторе итоговых оценок идентификационных признаков практически исключается, так как область значений функции правдоподобия идентификационных признаков к их прямым оценкам является непрерывной в пределах от 0 до 1, и за счет этого повышается вероятность правильной идентификации обнаруженных объектов.

Данный способ включает в себя следующие этапы:

1. В течение цикла обзора пространства РЛС:

1.1. Обнаружение с помощью РЛС I объектов, оценка их пространственных координат , где - оценка дальности до i-го объекта, , - оценки горизонтального и вертикального пеленгов i-го объекта, формирование ТНСО ИП обнаруженных объектов путем попарного отождествления оценок их координат с оценками координат абонентов СОД в соответствии с известным способом координатно-связного опознавания с применением статистической оценки разности пространственных координат (см., например, патент на изобретение №2461019 от 10 сентября 2012 г.)

1.2. Формирование с помощью РСАО, устанавливаемой на абонентах СОД, ПО ИП обнаруженных объектов в соответствии с известным способом идентификации воздушных целей (см., например, патент на изобретение №2567243 от 06 октября 2015 г.);

2. По окончании цикла обзора пространства РЛС:

2.1. Определение для каждого j значений ФП ИП к их ТНСО в соответствии с прототипом;

2.2. Определение числа максимумов ФП M и совокупности соответствующих им векторов ИП в соответствии с выражениями:

где .

2.3. Если М=1, то

2.3.1. Формирование решения о векторе ИО ИП обнаруженных объектов q^*** по критерию максимума ФП согласно выражению

иначе

2.3.2. Оценка для каждого i объема неопределенности РСАО δV_Qi в соответствии с выражением

где δD_Q и δϕQ - разрешающие способности РСАО по дальности и угловым координатам соответственно;

2.3.3. Оценка для каждых i и m пространственной плотности ρ_im абонентов СОД, оборудованных РСАО, в соответствии с выражением

где N_1im - число ИП q=1, содержащихся в m-м векторе q_m, ограниченных объемом δV_Qi:

,

где

здесь ;

2.3.4. Определение для каждых i и m вероятностей формирования РСАО правильных ПО ИП обнаруженных объектов в соответствии с выражениями:

где Р₀ - вероятность формирования РСАО правильной ПО ИП q=0, Р₁ - вероятность формирования РСАО правильной ПО ИП q=1;

2.3.5. Определение для каждого m значений ФП ИП к их ПО в соответствии с выражением

где

2.3.6. Формирование решения о векторе ИО ИП обнаруженных объектов q^*** по критерию максимума ФП в соответствии с выражением

Данный способ может быть реализован, например, с помощью устройства, структурная схема которого приведена на фигуре 1, где обозначено: 1 - блок формирования ТНСО (БФТНСО); 2 - постоянное запоминающее устройство (ПЗУ); 3 - блок оценки объема неопределенности (БООН); 4 -блок оценки пространственной плотности (БООП); 5 - блок оценки значений функции правдоподобия (БОЗФП); 6 - блок оценки числа максимумов и соответствующих векторов (БОЧМСВ); 7 - блок управления (БУ); 8 - блок оценки вероятностей (БОВ); 9 - блок формирования вектора итоговых оценок (БФВИО); 10 - согласующий блок (СБ); 11 - БФВИО; 12 - БОЗФП.

БФТО 1 предназначен для формирования ТНСО ИП обнаруженных объектов q^* в соответствии с известным способом координатно-связного опознавания с применением статистической оценки разности пространственных координат (см., например, патент на изобретение №2461019 от 10 сентября 2012 г.). ПЗУ 2 предназначено для хранения значений разрешающих способностей РСАО по дальности δD_Q и угловым координатам δϕ_Q. БООН 3 предназначен для оценки значений объема неопределенности РСАО δV_Qi в соответствии с выражением (4). БОПП 4 предназначен оценки значений пространственной плотности ρ_im абонентов СОД, оборудованных ответчиками РСАО, в соответствии с выражением (5). БОЗФП 5 предназначен для определения значений ФП в соответствии с прототипом. БОЧМСВ 6 предназначен для определения числа максимумов ФП М и соответствующих им векторов ИП q_m согласно выражениям (1) и (2). БУ 7 предназначен для управления работой элементов устройства. БОВ 8 предназначен для определения вероятностей формирования РСАО правильных ПО ИП обнаруженных объектов P_0im и P_1im в соответствии с выражениями (6) и (7). БФВИО 9 предназначен для формирования решения о векторе ИО ИП обнаруженных объектов q^*** по критерию максимума ФП в соответствии с прототипом, согласно выражению (3). СБ 10 предназначен для своевременной выдачи вектора ИО ИП обнаруженных объектов q^*** потребителю. БФВИО 11 предназначен для формирование решения о векторе ИО ИП обнаруженных объектов q^*** по критерию максимума ФП в соответствии с выражением (10). БОЗФП 12 предназначен для определения значений ФП ИП в соответствии с выражением (8).

Устройство работает следующим образом. БУ 7 управляет работой элементов устройства. Работа устройства разбивается на два этапа: 1) в течение цикла обзора пространства РЛС и 2) по окончании цикла обзора пространства РЛС.

1. В течение цикла обзора пространства РЛС осуществляются следующие операции. От РЛС на вход БФТО 1 поступают оценки пространственных координат обнаруженных объектов , а на вход БООН 3 - оценки дальностей до обнаруженных объектов . От СОД на вход БФТО 1 поступают оценки пространственных координат абонентов СОД . От РСАО на вход БОЗФП 12 поступают ПО ИП обнаруженных объектов , сформированные РСАО в соответствии с известным способом (см., например, патент на изобретение №2567243 от 06 октября 2015 г.). БФТО 1 формирует ТНСО ИП обнаруженных объектов q^* в соответствии с известным способом координатно-связного опознавания с применением статистической оценки разности пространственных координат (см., например, патент на изобретение №2461019 от 10 сентября 2012 г.). С выхода БФТО 1 ТНСО ИП q^* поступают на вход БОЗФП 5.

2. По окончании цикла обзора пространства РЛС осуществляются следующие операции. БОЗФП 5 определяет для каждого j значения ФП соответствии с прототипом. С выхода БОЗФП 5 значения ФП поступают на вход БОЧМСВ 6 и вход БФВИО 9. БОЧМСВ 6 определяет число максимумов ФП М и совокупность соответствующих им векторов в соответствии с выражениями (1) и (2). С выхода БОЧ-МСВ 6 значение М поступает на БУ 7, а совокупность векторов на БОЗФП 12. Если М=1, то БУ 7 формирует управляющий сигнал S₁, иначе БУ 7 формирует управляющий сигнал S₂. С выхода БУ 7 сигнал S₁ поступает на БФВИО 9, а сигнал S₂ на БООН 3.

Под воздействием сигнала S₁ БФВИО 9 формирует решение о векторе ИО ИП q^*** по критерию максимума ФП в соответствии с прототипом, согласно выражению (3). С выхода БФВИО 9 вектор ИО ИП q^*** поступает на СБ 10.

Под воздействием сигнала S₂ БООН 3 оценивает для каждого i значения объема неопределенности РСАО δV_Qi в соответствии с выражением (4). С выхода БООН 3 совокупность значений объема неопределенности РСАО поступает на вход БОНН 4. БОПП 4 оценивает для каждых i и m значения пространственной плотности ρ_im абонентов СОД, оборудованных ответчиками РСАО, в соответствии с выражением (5). С выхода БООП 4 совокупность значений пространственных плотностей поступает на БОВ 8. БОВ 8 определяет для каждых i и m вероятности формирования РСАО правильных ПО ИП P_0im и P_1im в соответствии с выражениями (6) и (7). С выхода БОВ 8 совокупность значений и поступает на вход БОЗФП 12. БОЗФП 12 определяет для каждого m значения ФП в соответствии с выражением (8). С выхода БОЗФП 12 значения ФП поступают на БФВИО 11. БФВИО 11 формирует решение о векторе ИО ИП q^*** по критерию максимума ФП в соответствии с выражением (10). С выхода БФВИО 11 вектор ИО ИП q^*** поступает на СБ 10.

СБ 10 выдает вектор ИО ИП q^*** потребителю.

Для определения эффективности предлагаемого способа оценивались следующие показатели:

- вероятность правильной идентификации обнаруживаемых РЛС объектов в комплексной системе идентификации, функционирующей в соответствии с предлагаемым способом P₁;

- вероятность правильной идентификации обнаруженных объектов в подсистеме навигационно-связной идентификации, функционирующей в соответствии с известным способом идентификации воздушных объектов Р₀ (см., например, патент на изобретение №2568677 от 20 ноября 2015 г.).

Показатели Р₁, Р₀ оценивались путем проведения статистических испытаний на соответствующих имитационных моделях подсистем комплексной и навигационно-связной идентификации при одинаковых начальных условиях.

Для характеристики эффективности предлагаемого способа определялся прирост вероятности правильной идентификации объектов в подсистеме комплексной идентификации ΔР за счет применения предлагаемого способа по отношению к аналогичному показателю прототипа: . В зависимости от условий проводимых испытаний прирост вероятности правильной идентификации ΔР составил до 15%.

Предлагаемое техническое решение является новым, поскольку из общедоступных сведений не известен способ комплексной идентификации объектов, обнаруживаемых РЛС, сущность которого заключается в том, что в условиях наличия нескольких максимумов ФП ИП к их ТНСО, решение о векторе ИО ИП обнаруженных объектов формируется по критерию максимума ФП ИП к их ПО, с учетом пространственной плотности абонентов СОД, оборудованных РСАО. При этом область выбора вектора ИО ИП обнаруженных объектов ограничивается векторами, соответствующими максимумам ФП ИП к их ТНСО.

Предлагаемое техническое решение имеет изобретательский уровень, поскольку из опубликованных научных данных и известных технических решений явным образом не следует, что процедура формирования решения о векторе ИО ИП обнаруженных объектов по критерию максимума ФП ИП к их ПО, с учетом пространственной плотности абонентов СОД, оборудованных РСАО, приводит к повышению вероятности правильной идентификации обнаруженных объектов в условиях наличия нескольких максимумов ФП ИП к их ТНСО.

Предлагаемое техническое решение промышленно применимо, так как для его реализации могут быть использованы элементы, широко распространенные в области электронной и электротехники.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано при создании средств идентификации объектов, обнаруживаемых РЛС. Технический результат - повышение вероятности правильной идентификации обнаруженных объектов в условиях наличия нескольких максимумов функции правдоподобия идентификационных признаков к их текущим навигационно-связным оценкам. Сущность изобретения заключается в том, что в условиях наличия нескольких максимумов функции правдоподобия идентификационных признаков к их текущим навигационно-связным оценкам из совокупности векторов, соответствующих данным максимумам, с учетом пространственной плотности абонентов системы обмена данными, оборудованных радиолокационной системой с активным ответом, выделяется вектор, соответствующий максимуму функции правдоподобия идентификационных признаков к их прямым оценкам, сформированным радиолокационной системой с активным ответом, и принимается в качестве вектора итоговых оценок идентификационных признаков обнаруженных объектов. 1 ил.

Способ комплексной идентификации объектов, обнаруживаемых РЛС, основанный на обнаружении с помощью РЛС I объектов и формировании оценок их пространственных координат, формировании текущих навигационно-связных оценок идентификационных признаков обнаруженных объектов путем попарного отождествления оценок их координат с координатами абонентов системы обмена данными (СОД), определении значений функции правдоподобия идентификационных признаков к их текущим навигационно-связным оценкам, отличающийся тем, что в течение цикла обзора пространства РЛС дополнительно формируют с помощью радиолокационной системы с активным ответом (РСАО), устанавливаемой на абонентах СОД, прямые оценки идентификационных признаков обнаруженных объектов, по окончании цикла обзора пространства РЛС, после этапа определения значений функции правдоподобия идентификационных признаков обнаруженных объектов к их текущим навигационно-связным оценкам, определяют число ее максимумов М и совокупность соответствующих им векторов идентификационных признаков, если М=1, то формируют решение о векторе итоговых оценок идентификационных признаков обнаруженных объектов по критерию максимума функции правдоподобия идентификационных признаков обнаруженных объектов к их текущим навигационно-связным оценкам, иначе оценивают для каждого объем неопределенности РСАО, оценивают для каждых i и пространственную плотность абонентов СОД, оборудованных РСАО, определяют для каждых i и m вероятности формирования РСАО правильных прямых оценок идентификационных признаков обнаруженных объектов, определяют для каждого m значения функции правдоподобия идентификационных признаков к их прямым оценкам, формируют решение о векторе итоговых оценок идентификационных признаков обнаруженных объектов по критерию максимума данной функции правдоподобия.