СИСТЕМА СБОРА И ОБРАБОТКИ ПОЛЁТНОЙ ИНФОРМАЦИИ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ЛЁТНЫХ ИСПЫТАНИЙ ЦИФРОВЫХ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЦИФРОВОГО ДВОЙНИКА Российский патент 2023 года по МПК G07C5/00 G01D9/00 G06G7/72 

Изобретение относится к области испытаний цифровых оптико-электронных систем (ЦОЭС) дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ) и позволяет осуществлять валидацию цифрового двойника ЦОЭС по результатам выполнения испытательных полетов.

Цифровой двойник (ЦД) - система, состоящая из цифровой модели изделия и двусторонних информационных связей с изделием (при наличии изделия) и (или) его составными частями. ЦД разрабатывается и применяется на всех стадиях жизненного цикла изделия.

Целью создания ЦД является выполнение технических и тактико-технических требований к изделию, снижение себестоимости и сроков разработки опытных образцов изделия, повышение технологичности изделия, а также повышение надежности и эффективности эксплуатации изделия.

Цифровая модель изделия - система математических и компьютерных моделей, а также электронных документов изделия, описывающая структуру, функциональность и поведение вновь разрабатываемого или эксплуатируемого изделия на различных стадиях жизненного цикла, для которой на основании результатов испытаний по ГОСТ 16504 получена оценка соответствия предъявляемым к изделию требованиям.

Валидация математической модели - подтверждение соответствия математической модели моделируемому объекту путем параметрического сравнения результатов математического моделирования с достоверными результатами натурных (наземных и летных) испытаний разрабатываемого образца авиационной техники и его составных частей.

Валидация ЦД - это процесс определения соответствия входящей в состав ЦД цифровой модели реальному миру. Валидация обеспечивает обоснование того, что ЦД в заявленной области применения позволяет правильно и с определенной точностью моделировать реальные процессы.

Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является система сбора и обработки полетной информации для валидации цифрового двойника летательного аппарата при проведении летных испытаний (патент на изобретение RU 2780244 С1), которая содержит наземный комплекс подготовки полетных заданий, съемный носитель информации; бортовую систему летательного аппарата, включающую информационно-моделирующий блок, съемный носитель информации, образец испытуемого оборудования, бортовой измеритель, накопитель, блок идентификации и первичной обработки полетной информации, блок ожидания событий, блок распознавания режимов, блок обработки и регистрации режимов, блок формирования кадра многофункционального индикатора «Испытательный режим», блок хранения информации «Валидация», блок хранения информации «Испытания», блок хранения информации «Результаты»; систему обработки и анализа, включающую наземный комплекс обработки полетной информации, согласующий блок, блок формирования отчета о результатах валидации, блок обработки и анализа результатов валидации, съемный носитель информации.

Недостатком этого решения является то, что система, в силу ограниченных функциональных возможностей в части получения и обработки информации с использованием наземного пункта приема и обработки информации, средств фоно-целевых измерений, объектов мишенной и тестовой обстановки, а также математических моделей ЦОЭС затрудняет возможность валидации цифрового двойника ЦОЭС и оценивания характеристик ЦОЭС с использованием цифрового двойника без выполнения дополнительных полетов. Кроме того, эта система не предусматривает уточнение математических моделей после прохождения процедуры валидации.

Технической задачей заявляемого изобретения является расширение функциональных возможностей систем сбора и обработки полетной информации, позволяющее осуществлять валидацию цифрового двойника ЦОЭС, производить уточнение математических моделей ЦОЭС после прохождения процедуры валидации и оценивать характеристики ЦОЭС с использованием цифрового двойника без выполнения дополнительных полетов.

Решение технической задачи достигается тем, что система сбора и обработки полетной информации при проведении летных испытаний цифровых оптико-электронных систем дистанционного зондирования Земли с использованием цифрового двойника включает: блок подготовки полетных заданий цифровых оптико-электронных систем, первый выход которого подключен к испытуемому образцу цифровой оптико-электронной системы, второй выход подключен к блоку мишенной и тестовой обстановки, а третий выход подключен к первому входу блока хранения исходных данных для компьютерного моделирования цифровых оптико-электронных систем, информация с выхода которого поступает на первый вход блока компьютерного моделирования цифровых оптико-электронных систем; блок мишенной и тестовой обстановки, который связан с блоком фоно-целевых измерений, выход которого подключен к первому входу блока первичной обработки информации; первый выход испытуемого образца цифровой оптико-электронной системы подключен ко входу системы бортовых измерений, а второй выход соединен со входом наземного пункта приема и обработки информации, информация с выхода которого поступает на первый вход блока обработки, анализа и расчета оценки результатов летного эксперимента; выход системы бортовых измерений подключен ко входу согласующего блока, который соединен со вторым входом блока первичной обработки информации; первый выход блока обработки, анализа и расчета оценки результатов летного эксперимента соединен с блоком отображения информации, второй выход соединен с первым входом блока валидации, третий выход соединен с первым входом блока формирования отчета; первый выход блока первичной обработки информации подключен ко второму входу блока обработки, анализа и расчета оценки результатов летного эксперимента, а второй выход подключен ко второму входу блока компьютерного моделирования цифровых оптико-электронных систем; к третьему входу блока компьютерного моделирования цифровых оптико-электронных систем подключен выход блока хранения математических моделей цифровых оптико-электронных систем; выход блока компьютерного моделирования цифровых оптико-электронных систем подключен ко входу блока обработки, анализа и расчета оценки результатов компьютерного моделирования цифровых оптико-электронных систем, первый выход которого соединен со вторым входом блока валидации, а второй выход соединен со вторым входом блока формирования отчета; первый выход блока валидации подключен ко второму входу блока хранения исходных данных для компьютерного моделирования цифровых оптико-электронных систем, второй выход подключен ко входу блока вычисления коэффициентов корректировки, информация с которого поступает на вход блока хранения математических моделей цифровых оптико-электронных систем.

Для упрощения сбора и обработки полетной информации при проведении летных испытаний цифровых оптико-электронных систем дистанционного зондирования Земли с использованием цифрового двойника в состав системы может дополнительно включаться наземный пункт приема и обработки информации, блок фоно-целевых измерений, блок мишенной и тестовой обстановки, обеспечивающие получение информации для валидации цифрового двойника цифровых оптико-электронных систем.

Для упрощения сбора и обработки полетной информации при проведении летных испытаний цифровых оптико-электронных систем дистанционного зондирования Земли с использованием цифрового двойника в состав системы может дополнительно включаться блок вычисления коэффициентов корректировки, обеспечивающий уточнение математических моделей цифровых оптико-электронных систем, если это необходимо после прохождения процедуры валидации.

Для упрощения сбора и обработки полетной информации при проведении летных испытаний цифровых оптико-электронных систем дистанционного зондирования Земли с использованием цифрового двойника в состав системы может дополнительно включаться блок хранения исходных данных для компьютерного моделирования цифровых оптико-электронных систем, блок хранения математических моделей цифровых оптико-электронных систем и блок компьютерного моделирования цифровых оптико-электронных систем, обеспечивающие оценивание характеристик цифровых оптико-электронных систем с использованием цифрового двойника без выполнения дополнительных полетов.

Технический результат, достигаемый совокупностью признаков заявляемого изобретения, заключается в минимизации числа полетов, требующихся для валидации цифрового двойника ЦОЭС ДЗЗ.

Функционирование изобретения поясняется фигурой «Функциональная схема системы сбора и обработки полетной информации при проведении летных испытаний цифровых оптико-электронных систем дистанционного зондирования Земли с использованием цифрового двойника», на которой обозначены:

Контур А - компоненты системы, задействуемые на этапе подготовки к выполнению испытательного полета;

Контур В - компоненты системы, задействуемые в испытательном полете;

Контур С - компоненты системы, задействуемые на этапе обработки и анализа материалов;

Контур D - компоненты бортового оборудования ЛА;

1 - блок подготовки полетных заданий ЦОЭС;

2 - блок мишенной и тестовой обстановки;

3 - блок фоно-целевых измерений;

4 - блок хранения исходных данных для компьютерного моделирования ЦОЭС;

5 - испытуемый образец ЦОЭС;

6 - система бортовых измерений (СБИ);

7 - наземный пункт приема и обработки информации (НППОИ);

8 - согласующий блок;

9 - блок первичной обработки информации;

10 - блок обработки, анализа и расчета оценки результатов летного эксперимента;

11 - блок отображения информации;

12 - блок компьютерного моделирования ЦОЭС;

13 - блок обработки, анализа и расчета оценки результатов компьютерного моделирования ЦОЭС;

14 - блок валидации;

15 - блок вычисления коэффициентов корректировки;

16 - блок хранения математических моделей ЦОЭС;

17 - блок формирования отчета.

Блок 1 - блок подготовки полетных заданий ЦОЭС (1) представляет собой персональную электронно-вычислительную машину (ПЭВМ) со специальным программным обеспечением (СПО), формирующую полетное задание и полетные данные для ЦОЭС в соответствии с задачами полета. СПО блока подготовки полетных заданий ЦОЭС обеспечивает ввод в блок 4 значений конструктивных и эксплуатационных параметров ЦОЭС, которые определяют количество испытательных конфигураций, в которых необходимо получить оценку характеристик ЦОЭС. Число испытательных конфигураций определяется количеством возможных комбинаций значений конструктивных и эксплуатационных параметров ЦОЭС из диапазонов их изменения, определяемых требованиями тактико-технического задания (ТТЗ) и реализованными техническими возможностями ЦОЭС.

Подготовленное испытательной бригадой полетное задание содержит всю информацию, необходимую экипажу для достижения целей испытательного полета, включая обязательные к выполнению экипажем летательного аппарата (ЛА) режимы и параметры полета, а также порядок работы с оборудованием ЦОЭС в соответствии с заданной испытательной конфигурацией.

Блок 2 - блок мишенной и тестовой обстановки (2) включает типовые объекты дистанционного зондирования и тестовые объекты, подлежащие аэросъемке с помощью ЦОЭС в процесс выполнения испытательного полета. Мишенная и тестовая обстановка представляет собой:

тест-объекты в виде штриховых или радиальных мир видимого диапазона, полутоновых и цветных градационных клиньев, полей яркости, мир инфракрасного диапазона;

мишенную обстановку из реальных, ложных и замаскированных объектов бронетанковой, авиационной и морской техники, пункты управления, связи и радиотехнического обеспечения, инженерные сооружения.

Блок 3 - блок фоно-целевых измерений (3) представляет собой средства измерений фотометрических и теплофизических характеристик объектов мишенной и тестовой обстановки и метеорологических параметров окружающей среды в районе расположения мишенной и тестовой обстановки. Блок фоно-целевых измерений включают средства измерений: люксметр, яркомер, тепловизор, геодезические приборы позиционирования, средства измерений метеорологических характеристик и метеорологической дальностью видимости.

Блок 4 - блок хранения исходных данных для компьютерного моделирования ЦОЭС представляет собой съемный носитель информации с энергонезависимой памятью, выполнен в металлическом защищенном корпусе. В блоке хранятся значения конструктивных и эксплуатационных параметров ЦОЭС, которые определяют количество испытательных конфигураций, в которых необходимо получить оценку характеристик ЦОЭС.

Блок 5 - испытуемый образец ЦОЭС (5) представляет собой объект испытаний. Контроль параметров состояния и работы ЦОЭС, подлежащего анализу, осуществляется путем получения измерительной информации от системы бортовых измерений (6) и блока фоно-целевых измерений (3), а также анализа аэроснимков, полученных ЦОЭС.

Блок 6 - СБИ (6) представляет собой информационно-измерительную систему, предназначенную для получения в условиях полета измерительной информации, характеризующей состояние и работу агрегатов, узлов ЛА и ЦОЭС, взаимодействие составных частей ЛА и ЦОЭС между собой и окружающей средой. СБИ включает следующие элементы:

первичные измерительные преобразователи (ПИП), воспринимающие физические воздействия от ЛА и ЦОЭС и преобразующие их в электрический сигнал;

согласующее устройство, осуществляющее преобразование сигналов ПИП в вид, необходимый для регистрации;

регистрирующее устройство, обеспечивающее сбор и накопление информации;

средства синхронизации, обеспечивающие привязку к единому времени всех потоков регистрируемой информации;

линии связи, передающие измерительную информацию.

Блок 7 - НППОИ (7) представляет собой наземную систему приема, регистрации, обработки, дешифрирования материалов ВзР как доставляемой после посадки ЛА, так и передаваемых с борта ЛА по радиолинии, в полевых условиях с последующей передачей полученной информации потребителям.

Блок 8 - согласующий блок (8) представляет собой устройство в металлическом корпусе, с контроллером и различными типами разъемов. Блок обеспечивает подключение регистрирующего устройства СБИ по протоколу 1000Base-TX, 100Base-T и по шине USB для передачи полетной информации в блок первичной обработки информации (9).

Блок 9 - блок первичной обработки информации (9) представляет собой ПЭВМ с СПО, осуществляющую автоматизированную обработку измерительной информации системы бортовых измерений и блока фоно-целевых измерений.

Блок 10 - блок обработки, анализа и расчета оценки результатов летного эксперимента (10) представляет собой ПЭВМ с СПО, обеспечивающую визуализацию аэроснимков, полученных ЦОЭС в ходе испытательного полета, в блоке отображения информации (11), дешифрирование аэроснимков, проведение фотограмметрических, геопространственных, пространственно-частотных, энергетических и геометрических измерений на аэроснимках и проведение статистической обработки полученных результатов измерений.

Блок 11 - блок отображения информации (11) представляет собой устройство вывода графической информации на базе жидкокристаллического экрана размером не менее 21" и разрешением не менее 1920×1080.

Блок 12 - блок компьютерного моделирования ЦОЭС (12) представляет собой программы, выполняющие математические расчеты, и программы, предназначенные для подготовки исходных данных, обработки результатов расчетов, а также другие вспомогательные программы. Программное обеспечение компьютерного моделирования ЦОЭС (12) входит в состав ПЭВМ блока 10. Программное обеспечение компьютерного моделирования ЦОЭС (12) реализовано в [Программно-методический комплекс оценивания цифровых оптико-электронных систем с использованием функции передачи модуляции: свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2019613652, правообладатель - Молчанов А.С., Николаев С.В., Журавель В.И., Чаусов Е.В. Кожухин И.В., заявл. 11.03.2019; опубл. 20.03.2019. Бюл. №3].

Блок 13 - блок обработки, анализа и расчета оценки результатов компьютерного моделирования ЦОЭС (13) представляет собой СПО, выполняющее статистическую обработку результатов оценивания основных характеристик ЦОЭС, полученных по результатам компьютерного моделирования, выполненного в блоке 12. СПО обработки (13) входит в состав ПЭВМ блока 10.

Блок 14 - блок валидации (14) представляет собой СПО, выполняющее процедуры сравнения оценок характеристик ЦОЭС, полученных по результатам летного эксперимента и компьютерного моделирования. СПО валидации (14) входит в состав ПЭВМ блока 10.

Блок 15 - блок вычисления коэффициентов корректировки (15) представляет собой СПО, выполняющее вычисление калибровочных коэффициентов, обеспечивающих подгонку математических моделей с целью получения наилучшего согласия выходных данных математических моделей с результатами летного эксперимента. Исходными данными для расчета калибровочных коэффициентов являются результаты, полученные в блоке валидации. Описание и пример реализации процедуры вычисления калибровочных коэффициентов представлено в [Молчанов А.С., Чаусов Е.В. Методика калибровки математической модели цифровых оптико-электронных систем дистанционного зондирования Земли при проведении летных испытаний / Сборник: управление развитием крупномасштабных систем (MLSD'2021). Труды XIV международной конференции. Москва, 2021. - С. 1176-1183, Чаусов Е.В. Способ оценивания линейного разрешения инфракрасных систем дистанционного зондирования Земли // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. №2. С.141-149].

Блок 16 - блок хранения математических моделей ЦОЭС (16) представляет собой съемный носитель информации с энергонезависимой памятью, выполнен в металлическом защищенном корпусе. Блок предназначен для хранения информации, содержащей математические зависимости, выражения и значения математических коэффициентов, обеспечивающих расчет основных характеристик ЦОЭС: функций передачи модуляции, пороговой модуляционной характеристики, адаптивного показателя порогового контраста, линейного разрешения на местности на пиксель, линейного разрешения на местности при использовании штриховых мир произвольного размера, линейного разрешения на местности при различном угловом положении штриховой миры относительно приемника оптического излучения, линейного разрешения на местности по мирам произвольного контраста, вероятности распознавания по величинам линейного разрешения на местности.

Конкретные математические зависимости и значения математических коэффициентов, записанных в блок (16) представлены в [Торшина И.П. Компьютерное моделирование оптико-электронных систем первичной обработки информации. М: Университетская книга; Логос, 2009. 248 с, Hoist G.C. Electro-optical imaging system performance. Second Ed. Bellingham: SPIE Optical engineering press, 2000. 120 p., Веселов Ю.Г., Глушко B.A., Молчанов A.C. Математическая модель аэрофотосистемы, построенной на основе фоточувствительных приборов с переносом заряда // Наука и образование. 2013. №9. С.219-232., Ребрин Ю.К. Оптико-электронное разведывательное оборудование летательных аппаратов. Киев: КВВАИУ, 1988. 450 с. Чаусов Е.В., Молчанов А.С. Программно-методический комплекс обработки изображений при проведении летных испытаний иконических оптико-электронных систем // Геодезия и картография. 2020. №81. С. 26-33., Молчанов А.С. Способ определения линейного разрешения на местности на пиксель оптико-электронной системы летательного аппарата: пат. 2732784 С1 Рос. Федерация: МПК G03B43/00 G01M11/02., Молчанов А.С, Чаусов Е.В. Эффективность цифровых оптико-электронных систем дистанционного зондирования земли в задаче распознавания наземных объектов на основе величин линейного разрешения, полученных по результатам натурных экспериментов // Информация и космос.2020. №3. С.143-152, Молчанов А.С. Методика расчета пороговой модуляционной характеристики цифровых оптико-электронных систем дистанционного зондирования Земли // Известия Тульского государственного университета. 2020. №9. С.328-336., Чаусов Е.В., Молчанов А.С. Математическое и программное обеспечение обработки цифровых изображений при оценивании линейного разрешения аэрофотографических систем // Кибернетика и программирование. 2020. №1. С.42-52].

Блок 17 - блок формирования отчета (17) представляет собой печатающее устройство и программы, позволяющие сформировать отчет с результатами оценивания характеристик ЦОЭС в электронном и печатном виде.

Функционирование заявляемого изобретения заключается в следующем.

В соответствии с ГОСТ Р 57700.37-2021 внедрение технологии цифровых двойников на стадии разработки изделия позволит улучшить качество проектирования изделия, обеспечить выполнение технических и тактико-технических требований, сократить количество и повысить результативность проводимых испытаний изделия и проработку конструкторской документации изделия на технологичность. На этапе наземных и летных испытаний математические модели уточняются, и после прохождения процедуры валидации, т.е. подтверждения достоверности результатов математического моделирования результатами натурного эксперимента, могут стать основой для создания ЦД для этапа эксплуатации ЦОЭС.

В целях реализации возможности решения задачи оценивания характеристик ЦОЭС при проведении летных испытаний с использованием ЦД без выполнения специальных полетов, а в комплексе с выполнением программы испытаний, предусмотрен блок валидации.

А - этап подготовки к выполнению испытательного полета.

Задача оценивания характеристик ЦОЭС выполняется в летных испытаниях в соответствии с действующей нормативно-технической документацией. На основании этих документов разрабатывается программа испытаний ЦОЭС, каждый пункт программы предусматривает выполнение одного или нескольких испытательных полетов. В каждом испытательном полете экипажу необходимо выполнять строго определенные режимы полета ЛА и режимы работы ЦОЭС в соответствии с параметрами испытательной конфигурации, заданными в полетном задании. Для разработки полетного задания используется блок подготовки полетных заданий ЦОЭС (1). Подготовленное испытательной бригадой полетное задание содержит всю необходимую экипажу информацию для достижения целей испытательного полета, включая обязательные к выполнению экипажем ЛА режимы и параметры полета, условия и вид аэросъемки, режимы работы ЦОЭС, порядок работы экипажа с оборудованием ЦОЭС, координаты расположения НППОИ, мишенной и тестовой обстановки.

Также на этапе А происходит подготовка к решению задачи валидации ЦД ЦОЭС, для чего в блок 4 вводятся значения конструктивных и эксплуатационных параметров ЦОЭС, которые определяют количество испытательных конфигураций, в которых необходимо получить оценку характеристик ЦОЭС.

В - этап выполнения испытательного полета.

Летные испытания представляют заключительный этап в сложном процессе создания ЦОЭС. В ходе выполнения этого этапа на борту ЛА осуществляются многоплановые измерения, по результатам которых оценивается состояние ЛА, его систем и испытуемой ЦОЭС. Полученные экспериментальные данные используются также при составлении заключения о целесообразность серийного производства ЦОЭС и начала их массовой эксплуатации. Особое место на этапе летных испытаний занимает СБИ, предназначенная для получения в условиях полета измерительной информации, характеризующей состояние и работу агрегатов, узлов ЛА и ЦОЭС, взаимодействие составных частей ЛА и ЦОЭС между собой и окружающей средой.

При выполнении полета по программе испытаний экипаж ЛА выполняет полетное задание на испытательный полет для получения объективной информации об испытуемом образце ЦОЭС (5).

На этапе летных испытаний ЛА оборудован СБИ (6), которая:

обеспечивает необходимые достоверность и точность измерения параметров;

имеет достаточно широкий интервал частоты измерения параметров, причем частота измерения может быть различной даже для одного и того же параметра и колебаться от нескольких единиц до нескольких сот измерений в секунду;

обеспечивает измерение значений параметров в случайные моменты времени при наступлении некоторого события;

обеспечивает измерение различных групп параметров, изменяющихся в количественном составе от нескольких единиц до нескольких тысяч параметров.

Данные возможности СБИ позволяют использовать ее для решения задачи валидации ЦД ЦОЭС.

В процессе выполнения испытательного полета осуществляется аэросъемка объектов мишенной и тестовой обстановки с помощью испытуемой ЦОЭС (5). Результаты аэросъемки поступают на НППОИ (7), где осуществляется обработка информационных потоков с использованием цифровых моделей рельефа и цифровых карт местности, включая координатную привязку, геометрическую и яркостную коррекцию, трансформирование аэроснимков, фильтрацию шумов.

В процессе выполнения испытательного полета осуществляются наземные измерения фотометрических и теплофизических характеристик объектов мишенной и тестовой обстановки, а также метеорологических параметров окружающей среды с помощью средств измерений блока фоно-целевых измерений (3).

С - этап обработки и анализа материалов.

В соответствии с требованиями нормативных документов по проведению испытательных работ, после выполнения испытательного полета необходимо провести обработку полетной информации, зарегистрированной СБИ, которая при помощи согласующего блока (8) переносится в блок первичной обработки информации (9), куда также поступает информация о параметрах объектов мишенной, тестовой обстановки и окружающей среды, измеренные средствами измерений блока фоно-целевых измерений (3) в процессе выполнения испытательного полета.

В блоке первичной обработки информации (9) осуществляется преобразование измерительной информации, зарегистрированной СБИ и блоком фоно-целевых измерений, к виду, необходимому для дальнейшей обработки в блоке обработки, анализа и расчета оценки результатов летного эксперимента (10) и использования в качестве исходных данных для компьютерного моделирования в блоке компьютерного моделирования ЦОЭС (12).

Аэроснимки, обработанные в НППОИ, поступают в блок обработки, анализа и расчета оценки результатов летного эксперимента (10), визуализируются в блоке отображения информации (11) и далее подвергаются дешифрированию.

Дешифрирование представляет собой процесс обнаружения, распознавания и определения характеристик объектов по их изображениям. В методическом отношении операция дешифрирования является одной из сложных процедур. Дешифрирование связано с распознаванием очень малых по размерам и мало контрастных изображений объектов на фоне шумов, а их геометрические и оптические характеристики искажены и непостоянны по сравнению со свойствами объектов в натуре. Дешифрирование аэроснимков имеет сложный психофизиологический характер и предполагает несколько уровней умственной активности, различной сложности логические решения и определенные виды труда человека. Процесс дешифрирования аэроснимков складывается из нескольких уровней и этапов, которые ведут дешифровщика от обнаружения к распознаванию и классификации объектов, а затем к получению их общей оценки, выявлению сущности сложного объекта и формированию оценочной информации о нем.

В процессе дешифрирования с помощью СПО блока обработки, анализа и расчета оценки результатов летного эксперимента (10) осуществляется в автоматизированном режиме выполнение фотограмметрических, геопространственных, пространственно-частотных, энергетических,

геометрических измерений на аэроснимках и проведение статистической обработки полученных результатов измерений, по результатам которых определяются значения оцениваемых параметров ЦОЭС.

Блок компьютерного моделирования ЦОЭС (12) реализует в автоматизированном режиме ввод исходных данных для моделирования, поступающих из блока первичной обработки информации (9) и блока хранения исходных данных для компьютерного моделирования ЦОЭС (4), а также математические расчеты по введенным исходным данным в соответствии с математическими моделями, хранящимися в блоке хранения математических моделей ЦОЭС (16).

Блок хранения математических моделей ЦОЭС (16) содержит математические модели, обеспечивающие расчет основных характеристик ЦОЭС: функций передачи модуляции, пороговой модуляционной характеристики, адаптивного показателя порогового контраста, линейного разрешения на местности на пиксель, линейного разрешения на местности при использовании штриховых мир произвольного размера, линейного разрешения на местности при различном угловом положении штриховой миры относительно приемника оптического излучения, линейного разрешения на местности по мирам произвольного контраста, вероятности распознавания по величинам линейного разрешения на местности.

Результаты компьютерного моделирования, полученные в блоке 12, поступают в блок обработки, анализа и расчета оценки результатов компьютерного моделирования ЦОЭС (13), в котором осуществляется в автоматизированном режиме вычисление значений оцениваемых параметров ЦОЭС на основе результатов моделирования и статистическая обработка полученных оценок.

В блоке валидации осуществляется сравнение оценок ЦОЭС, полученных по результатам летного эксперимента и компьютерного моделирования. Если по результатам валидации сходимость результатов компьютерного моделирования с результатами летного эксперимента обеспечивается, то принимается решение об адекватности математических моделей, хранящихся в блоке 16, и далее осуществляется оценивание характеристик ЦОЭС в заданных испытательных конфигурациях без выполнения летных экспериментов, а путем выполнения компьютерного моделирования в блоке 12 по исходным данным, хранящихся в блоке 4, и далее обработки результатов моделирования в блоке 13 и оформления отчета с результатами оценивания характеристик ЦОЭС в блоке формирования отчета (17).

Если сходимость результатов компьютерного моделирования с результатами летного эксперимента не обеспечивается, то результаты моделирования и летного эксперимента поступают в блок вычисления коэффициентов корректировки (15), где вычисляются корректирующие коэффициенты на основе сопоставления результатов летного эксперимента и компьютерного моделирования для компенсации условностей и ограничений, допускаемых при составлении математических моделей. Вычисленные корректирующие коэффициенты поступают в блок хранения математических моделей ЦОЭС (16), где они учитываются в математических моделях, и далее осуществляются повторные процедуры компьютерного моделирования, обработки результатов моделирования и валидации в блоках (12), (13) и (14) соответственно. Если по результатам повторной валидации сходимость результатов компьютерного моделирования с результатами летного эксперимента обеспечивается, то принимается решение об адекватности скорректированных математических и далее осуществляется оценивание характеристик ЦОЭС в заданных испытательных конфигурациях без выполнения летных экспериментов, а путем выполнения компьютерного моделирования в блоке 12 по исходным данным, хранящихся в блоке 4, и далее обработки результатов моделирования в блоке 13 и оформления отчета с результатами оценивания характеристик ЦОЭС в блоке формирования отчета (17).

Технический результат, достигаемый совокупностью признаков заявляемого изобретения, заключается в минимизации числа полетов, требующихся для валидации цифрового двойника ЦОЭС и достигается за счет расширения функциональных возможностей систем сбора и обработки полетной информации, позволяющего осуществлять валидацию цифрового двойника ЦОЭС, производить уточнение математических моделей ЦОЭС после прохождения процедуры валидации и оценивать характеристики ЦОЭС с использованием цифрового двойника без выполнения дополнительных полетов.

Система сбора и обработки полетной информации при проведении летных испытаний цифровых оптико-электронных систем (ЦОЭС) дистанционного зондирования Земли с использованием цифрового двойника содержит блок подготовки полетных заданий ЦОЭС, блок мишенной и тестовой обстановки, блок фоно-целевых измерений, блок хранения исходных данных для компьютерного моделирования ЦОЭС, испытуемый образец ЦОЭС, систему бортовых измерений (СБИ), наземный пункт приема и обработки информации (НППОИ), согласующий блок, блок первичной обработки информации, блок обработки, анализа и расчета оценки результатов летного эксперимента, блок отображения информации, блок компьютерного моделирования ЦОЭС, блок обработки, анализа и расчета оценки результатов компьютерного моделирования ЦОЭС, блок валидации, блок вычисления коэффициентов корректировки, блок хранения математических моделей ЦОЭС, блок формирования отчета. Обеспечивается минимизация числа полетов, требующихся для валидации цифрового двойника ЦОЭС. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Система сбора и обработки полетной информации при проведении летных испытаний цифровых оптико-электронных систем дистанционного зондирования Земли с использованием цифрового двойника, характеризующаяся тем, что она включает:

блок подготовки полетных заданий цифровых оптико-электронных систем, первый выход которого подключен к испытуемому образцу цифровой оптико-электронной системы, второй выход подключен к блоку мишенной и тестовой обстановки, а третий выход подключен к первому входу блока хранения исходных данных для компьютерного моделирования цифровых оптико-электронных систем, информация с выхода которого поступает на первый вход блока компьютерного моделирования цифровых оптико-электронных систем;

блок мишенной и тестовой обстановки, который связан с блоком фоно-целевых измерений, выход которого подключен к первому входу блока первичной обработки информации;

первый выход испытуемого образца цифровой оптико-электронной системы подключен ко входу системы бортовых измерений, а второй выход соединен со входом наземного пункта приема и обработки информации, информация с выхода которого поступает на первый вход блока обработки, анализа и расчета оценки результатов летного эксперимента;

выход системы бортовых измерений подключен ко входу согласующего блока, который соединен со вторым входом блока первичной обработки информации;

первый выход блока обработки, анализа и расчета оценки результатов летного эксперимента соединен с блоком отображения информации, второй выход соединен с первым входом блока валидации, третий выход соединен с первым входом блока формирования отчета;

первый выход блока первичной обработки информации подключен ко второму входу блока обработки, анализа и расчета оценки результатов летного эксперимента, а второй выход подключен ко второму входу блока компьютерного моделирования цифровых оптико-электронных систем;

к третьему входу блока компьютерного моделирования цифровых оптико-электронных систем подключен выход блока хранения математических моделей цифровых оптико-электронных систем;

выход блока компьютерного моделирования цифровых оптико-электронных систем подключен ко входу блока обработки, анализа и оценки результатов компьютерного моделирования цифровых оптико-электронных систем, первый выход которого соединен со вторым входом блока валидации, а второй выход соединен со вторым входом блока формирования отчета;

первый выход блока валидации подключен ко второму входу блока хранения исходных данных для компьютерного моделирования цифровых оптико-электронных систем, второй выход подключен ко входу блока вычисления коэффициентов корректировки, информация с которого поступает на вход блока хранения математических моделей цифровых оптико-электронных систем.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что она включает наземный пункт приема и обработки информации, блок фоно-целевых измерений, блок мишенной и тестовой обстановки, обеспечивающие получение информации для валидации цифрового двойника цифровых оптико-электронных систем.

3. Система по п. 1, отличающаяся тем, что она включает блок вычисления коэффициентов корректировки, обеспечивающий уточнение математических моделей цифровых оптико-электронных систем, если это необходимо после прохождения процедуры валидации.

4. Система по п. 1, отличающаяся тем, что она включает блок хранения исходных данных для компьютерного моделирования цифровых оптико-электронных систем, блок хранения математических моделей цифровых оптико-электронных систем и блок компьютерного моделирования цифровых оптико-электронных систем, обеспечивающие оценивание характеристик цифровых оптико-электронных систем с использованием цифрового двойника без выполнения дополнительных полетов.