Мультифункциональный измерительный аппаратно-программный комплекс для обработки радиолокационной и оптической информации Российский патент 2023 года по МПК G01S13/56 

Изобретение относится к области телерадиокоммуникационной и измерительной техники и может быть использовано в устройствах обработки сигналов, использующих радиолокационную и оптическую информацию при первичной и вторичной обработке отраженных сигналов.

Назначение данного комплекса - поиск, обнаружение, сопровождение и классификация воздушных, морских и наземных целей в радиолокационном и оптическом диапазоне длин волн в условиях различного рода помех.

В состав мультифункционального измерительного аппаратно-программного комплекса для обработки радиолокационной и оптической информации входит ((Фиг. 1) - Мультифункциональный измерительный аппаратно-программный комплекс для обработки радиолокационной и оптической информации):

- РЛС кругового обзора (1), содержащая адаптер локальной вычислительной сети (ЛВС) (11);

- РЛС секторного обзора и сопровождения (2), содержащая адаптер ЛВС (12);

- унифицированная наземная станция управления (УНСУ) беспилотным летательным аппаратом (3), содержащая адаптер ЛВС (13);

- беспилотный летательный аппарат (БПЛА) (4);

- наземная оптическая станция слежения (5), содержащая адаптер ЛВС (14);

- блок обработки радиолокационной информации (6), содержащий адаптер ЛВС (15) и портативную ЭВМ (20);

- блок обработки оптической информации (7), содержащий адаптер ЛВС (16) и портативную ЭВМ (21);

- навигационная аппаратура (8), содержащая адаптер ЛВС (17);

- блок вторичной обработки информации (9), содержащий адаптер ЛВС (18) и высокопроизводительную ЭВМ (22);

- система передачи данных (10), содержащая адаптер ЛВС (19);

- внешний потребитель информации (23),

- блок автоматизированных рабочих мест (24), содержащий адаптер ЛВС (26) и портативные ЭВМ (26, 27, 28).

Известна «Многоканальная оптико-локационная система», которая предназначена для поиска и обнаружения объектов с их последующим дальнометрированием. Система содержит тепловизионный и телевизионный каналы наблюдения с общим зеркальным телескопом, излучающий и приемный лазерные каналы, широкоспектральный излучатель, приемопередающий телескоп, спектроделители, а также вычислительно-управляющий блок. Приемопередающий телескоп является общим для приемного лазерного канала и широкоспектрального излучателя. Технический результат заключается в повышении надежности обнаружения объектов, наведения и удержания на них лазерного излучения и достигается за счет снижения вероятности рассогласования оптических осей. [см.: Патент Российской Федерации, RU 170789 U1, опубликованный 11.05.2017 г.]

Недостатками данного технического решения являются:

1. Отсутствие возможности работы с беспилотными летательными аппаратами, как источником радиолокационной и оптической информации.

2. Отсутствие радиолокационного канала наблюдения.

3. Не указаны алгоритмы принятия решения о типе цели при одновременной обработке входной информации от источников, работающих в различных диапазонах длин волн.

Известен «Многоканальный измерительный аппаратно-программный комплекс обработки радиолокационной информации», который взят в качестве прототипа, который состоит из следующих блоков: измерительные радиолокационные станции (РЛС) кругового и секторного обзора; блок обработки аналоговой (координатной) радиолокационной информации и блок обработки вторичной (трассовой) радиолокационной информации (РЛИ), исполненные на базе Intel-совместимых электронных вычислительных машин (ЭВМ), каждый из которых содержит системный блок с набором модулей стандартной конфигурации, видеомонитор, клавиатуру и манипулятор типа «мышь», [см.: Патент Украины, UA 75152 С2, G01S 13/56 G06F 15/16 H04J 9/00, №2004010103, опубликованный 15.03.2006., Бюл. №3, 2006 г.]

Недостатками данного технического решения являются:

4. Отсутствие возможности работы с беспилотными летательными аппаратами (БПЛА), как источником радиолокационной и оптической информации.

В предлагаемом изобретении эта проблема решается введением комплекса с беспилотным летательным аппаратом (4) (Фиг. 1).

5. Невозможность обработки потока оптической информации.

В предлагаемом изобретении эта проблема решается введением наземной оптической станции слежения за беспилотным летательным аппаратом (5) (Фиг. 1), выступающим в качестве источника оптической информации.

6. Необходимость аналогово-цифрового и цифроаналогового преобразования информации, приводящих к дополнительным временным и вычислительным затратам.

В предлагаемом изобретении эта проблема решается использованием только цифровых устройств и систем в качестве источников и потребителей информации (1, 2,4, 20, 22, 23, 24)(Фиг. 1).

7. Классификация целей осуществляется только на основе поступающей радиолокационной информации на основе теории статистических решений.

В предлагаемом изобретении эта проблема решается путем обработки, одновременно поступающей с нескольких источников радиолокационной и оптической информации в цифровом виде параллельно-последовательным способом на базе высокопроизводительной ЭВМ с использованием системы нечеткого логического вывода типа Мамдани для классификации целей (Фиг. 2).

В основу изобретения поставлены задачи:

- повышение точности измерения параметров вторичных радиолокационного и оптического полей целей в нормальных условиях, а также в условиях наличия активных и пассивных помех;

- проведение комплексной обработки радиолокационной и оптической информации одновременно из четырех источников информации: двух РЛС, которые работают на разных длинах волн, наземной оптической станции наблюдения и беспилотного летательного аппарата, на который может быть установлена телевизионная (оптическая) и/или радиолокационная целевая нагрузка для обнаружения целей;

- классифицировать цели в реальном масштабе времени программно-алгоритмическим путем на основе системы нечеткого логического вывода типа Мамдани с использованием высокопроизводительной ЭВМ.

Работа комплекса осуществляется следующим образом. Выходы РЛС кругового обзора 1 и РЛС секторного обзора и сопровождения 2 через адаптеры локальной вычислительной сети 11, 12, 15 подключены к входу блока обработки РЛИ 6. РЛИ от соответствующей целевой нагрузки БПЛА 4 по радио либо спутниковому каналу связи поступает в унифицированную наземную станцию управления комплекса с БПЛА 3 и через адаптеры локальной вычислительной сети 13, 15 поступает на вход блока обработки РЛИ 6. РЛИ от трех источников проходит первичную обработку ПЭВМ 20. Выход наземной оптической станции слежения 5 через адаптеры локальной вычислительной сети 14,16 подключен к входу блока обработки оптической информации 7. Оптическая информация от соответствующей целевой нагрузки БПЛА 4 по радио либо спутниковому каналу связи поступает в УНСУ комплекса с БПЛА 3 и через адаптеры локальной вычислительной сети 13,16 поступает на вход блока обработки оптической информации 7. Оптическая информация от двух источников проходит первичную обработку ПЭВМ 21. Прошедшая первичную обработку РЛИ посредством адаптеров локальной вычислительной сети 15, 18 из блока обработки РЛИ 6 поступает в блок вторичной обработки информации 9. Прошедшая первичную обработку оптическая информация посредством адаптеров локальной вычислительной сети 16,18 из блока обработки оптической информации 7 поступает в блок вторичной обработки информации 9. Данные от навигационной аппаратуры 8 через адаптеры локальной вычислительной сети 17,18 поступают в блок вторичной обработки информации 9. В СЭВМ 22 первичная информация из блоков 6 и 7 является входными данными для системы нечеткого логического вывода типа Мамдани (Фиг. 2.), классификация целей в которой производится по формуле (1)

где а₁,а₂,а₃,а₄,а₅ - коофициенты РЛС кругового обзора 1, РЛС секторного обзора 2, радиолокационной целевой нагрузки БПЛА 4, оптической нагрузки БПЛА 4 и наземной оптической станции 5 соответственно.

х₁,х₂,х₃,х₄,х₅ - входные сигналы РЛС кругового обзора 1, РЛС секторного обзора 2, радиолокационной целевой нагрузки БПЛА 4, оптической нагрузки БПЛА 4 и наземной оптической станции 5 соответственно.

∩ - оператор пересечения (логического произведения), реализованный t-нормой PROD.

∪ - оператор объединения (логической суммы), реализованный s-нормой МАХ.

При этом СЭВМ 22 используем базы данных типовых целей аппаратных реализаций РЛС кругового обзора 1, РЛС секторного обзора 2, радиолокационной целевой нагрузки БПЛА 4, оптической нагрузки БПЛА 4 и наземной оптической станции 5. СЭВМ 22, посредством адаптеров локальной вычислительной сети 18, 19, 25 выдает готовую информацию о воздушных морских и наземных целях на блок автоматизированных рабочих мест 24 и, через систему передачи данных 10, потребителю 23. Операторы автоматизированных рабочих мест 26, 27, 28 получают поток информации о воздушных морских и наземных целях из блока вторичной обработки информации 9 и через адаптеры локальной вычислительной сети 18, 25 могут вводить управляющие воздействия в СЭВМ 22.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого многофункционального измерительного аппаратно-программного комплекса для обработки радиолокационной и оптической информации заключается в следующем:

- обеспечивается возможность комплексной обработки радиолокационной и оптической информации от четырех источников;

- обеспечивается возможность проведения комплексной обработки вторичного радиолокационного и оптического полей последовательно-параллельным способом с повышенной точностью за счет увеличения числа источников и представления информации в цифровом виде, повышения производительности вычислительного сегмента;

- обеспечивается возможность получения полной информации о каждой сопровождаемой цели в режиме реального времени;

- обеспечивается одновременное сопровождение нескольких целей в оптическом и радиодиапазонах длин волн, что повышает точность координатной информации об их местоположении;

- обеспечивается использование высокопроизводительной ЭВМ со встроенными базами данных и алгоритмами обработки информации, что уменьшает время на принятие решения о типе цели и обеспечивает высокую степень его достоверности;

- обеспечивается повышение вероятности правильной классификации заданного типа цели в условиях различного рода помех при использовании системы нечеткого логического вывода типа Мамдани с учетом получения информации от нескольких источников.

Библиографический список

1 Пегат А. Нечеткое моделирование и управление / А. Пегат // БИНОМ: Лаборатория знаний. - 2013. - 798 с.

2 Mamdani Е.Н. An Experiment in Linguistic Synthesis with Fuzzy Logic Controller / E.H. Mamdani, S. Assilian // International Journal Man-Machine Studies. - 1975. - Vol. 7, №1. - PP. 1-13.

3 Патент Р.Ф. №170789 U1 G01S 13/00, опуб. 05.11.2017.

4 Патент Украины №75152 C2, G01S 13/56, опуб. 15.03.2006., Бюл. №3.

Изобретение относится к области телерадиокоммуникационной и измерительной техники и может быть использовано в устройствах и системах обработки сигналов. Технический результат – повышение точности проведения комплексной обработки вторичного радиолокационного и оптического полей, обеспечение возможности получения точной информации о сопровождаемой цели в режиме реального времени, повышение вероятности правильной классификации цели. Такой результат достигается за счет того, что в мультифункциональный измерительный аппаратно-программный комплекс в качестве дополнительных источников радиолокационной и оптической информации введены комплекс с беспилотным летательным аппаратом, имеющий радиолокационную целевую и оптическую нагрузки, и наземная оптическая станция слежения и наблюдения, при этом передача и обработка радиолокационной и оптической информации осуществляется в цифровом виде на базе высокопроизводительной ЭВМ с использованием системы нечеткого логического вывода типа Мамдани для классификации целей. 2 ил.

Мультифункциональный измерительный аппаратно-программный комплекс для обработки радиолокационной и оптической информации, в состав которого входит измерительная радиолокационная станция кругового обзора, измерительная радиолокационная станция секторного обзора и сопровождения, комплекс с беспилотным летательным аппаратом, имеющий радиолокационную целевую и оптическую нагрузки, наземная оптическая станция слежения и наблюдения, а также блок обработки радиолокационной информации на базе портативной электронной вычислительной машины (ЭВМ), соединенный с измерительной радиолокационной станцией кругового обзора, с измерительной радиолокационной станцией секторного обзора и сопровождения, с комплексом с беспилотным летательным аппаратом, и блок обработки оптической информации на базе портативной ЭВМ, соединенный с комплексом с беспилотным летательным аппаратом и наземной оптической станцией, при этом блок обработки радиолокационной информации и блок обработки оптической информации соединены с блоком обработки вторичной информации на базе высокопроизводительной ЭВМ, который соединен с блоком автоматизированных рабочих мест (АРМ) операторов на базе портативных ЭВМ и системой передачи данных, при этом передача и обработка радиолокационной и оптической информации осуществляется в цифровом виде на базе высокопроизводительной ЭВМ с использованием системы нечеткого логического вывода типа Мамдани для классификации целей.