RU38235U1 - SYSTEM OF REMOTE IDENTIFICATION OF SMALL-SIZED OBJECTS - Google Patents
SYSTEM OF REMOTE IDENTIFICATION OF SMALL-SIZED OBJECTS Download PDFInfo
- Publication number
- RU38235U1 RU38235U1 RU2004101855U RU2004101855U RU38235U1 RU 38235 U1 RU38235 U1 RU 38235U1 RU 2004101855 U RU2004101855 U RU 2004101855U RU 2004101855 U RU2004101855 U RU 2004101855U RU 38235 U1 RU38235 U1 RU 38235U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- output
- inputs
- outputs
- radio
- Prior art date
Links
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Description
Система дистанционного выявления малоразмерныхSmall-size Remote Detection System
Предполагаемая полезная модель относится к технике обследования, например, минных полей и соответственно может быть использовано для поиска, обнаружения и распознавания мин, и, в том числе, например, противотанковых мин и фугасов, закрытых слоем грунта.The proposed utility model relates to techniques for examining, for example, minefields and, accordingly, can be used for searching, detecting and recognizing mines, including, for example, anti-tank mines and landmines, covered by a layer of soil.
Известно устройство синтеза радиолокационного изображения, содержащее формирователь опорной функции в виде постоянного запоминающего устройства (ПЗУ), комплексный умножитель, два блока быстрого преобразования Фурье, амплитудный детектор, а также формирователь двумерного матричного сигнала и накопитель (см., например, патент РФ №. 2211461 с приоритетом от 18.06.2001 г., О 01 S 13/90).A device for synthesizing a radar image containing a driver of the reference function in the form of a read-only memory (ROM), a complex multiplier, two blocks of fast Fourier transform, an amplitude detector, as well as a driver of a two-dimensional matrix signal and a storage device (see, for example, RF patent No. 2211461 with a priority of 06/18/2001, О 01 S 13/90).
В известном устройстве проведено комплексирование вычислительной среды, инвариантной к траектории и параметрам движения, и обеспечена возможность некогерентного синтеза радиолокационного изображения зондируемой области.In the known device, the computing environment is invariant, invariant to the trajectory and motion parameters, and the possibility of incoherent synthesis of the radar image of the probed region is provided.
Однако это устройство не обеспечивает возможности проведения поиска, а также обнаружения и распознавания маломерных объектов.However, this device does not provide the ability to conduct a search, as well as the detection and recognition of small objects.
Наиболее близким аналогом-прототипом является система подповерхностного зондирования, основанная на принципе многочастотного зондирования консервативных средThe closest analogue prototype is a subsurface sounding system based on the principle of multi-frequency sounding of conservative media
МПК : G 03 В 37/00, G 06 К 9/00IPC: G 03 V 37/00, G 06 K 9/00
объектовobjects
imiiGji iimiiGji i
(строительных конструкций, грунтов и т.н.) и содержащая радиолокационный датчик, подключенный к вычислительному устройству, соединенному с устройством индикации (см., например, В.Н. Саблин «Новые технологии в гуманитарном разминировании. Труды юбилейной научно-технической конференции, посвященной 30-летию образования ЦНИИРЭС, изд. АО «ЦНИИРЭС, 2001, часть 1, с.с. 20 -23).(building structures, soils, etc.) and containing a radar sensor connected to a computing device connected to an indicating device (see, for example, VN Sablin “New technologies in humanitarian demining. Proceedings of the anniversary scientific and technical conference, dedicated to the 30th anniversary of the foundation of TsNIIRES, published by JSC TsNIIRES, 2001, part 1, pp. 20-23).
Эта система обеспечивает возможность сканирования и соответственно зондирования поверхности и позволяет вести обнаружение и идентификацию заглубленных в грунт на (1-10) см пластиковых и металлических противотанковых и противопехотных мин, однако возможность проведения с ее помощью дистанционного поиска малоразмерных объектов в настоящее время конструктивно не проработана.This system provides the possibility of scanning and, respectively, sensing the surface and allows the detection and identification of plastic and metal anti-tank and anti-personnel mines buried in the ground at (1-10) cm, however, the possibility of using it to remotely search for small-sized objects has not yet been constructively developed.
Задача полезной модели состоит в разработке системы дистанционного, например с борта летательного аппарата, поиска, обнаружения и распознавания установленных как на подстилающей поверхности, так и заглубленных маломерных объектов, например разного типа мин.The objective of the utility model is to develop a remote system, for example, from an aircraft, search, detection and recognition installed both on the underlying surface and buried small objects, for example, different types of mines.
Сущность изобретения состоит в том, что в систему дистанционного выявления малоразмерных объектов, включающую радиолокационный датчик, связанный с вычислительным устройством, своим выходом подключенным к индикатору, введены блок согласования, блок формирования радиолокационного изображения, классификатор, два блока памяти, блок определения координат, блок синхронизации, печатающее и радиопередающее и радиоприемное устройства, а также дополнительные индикатор и вычислительное устройство, причем радиолокационный датчик, первым выходом подключен к первому входу блока согласования, своим выходом соединенного с первым входом блока формирования радиолокационногоThe essence of the invention lies in the fact that in the system for the remote detection of small objects, including a radar sensor connected to a computing device connected to the indicator by its output, a matching unit, a radar image forming unit, a classifier, two memory units, a coordinate determination unit, a synchronization unit are introduced printing and radio transmitting and receiving devices, as well as additional indicator and computing device, and the radar sensor, the first exit ohms is connected to the first input acceptance unit, its output connected to a first input of forming unit radar
изображения, подключенного к первому входу первого блока памяти, выходом соединенного с первым входом радиопередающего устройства, вторым (управляющим) входом подключенного к первому выходу вычислительного устройства, вторым выходом соединенного со вторым (управляющим) входом первого блока памяти, третьим выходом соединенного с управляющим входом радиолокационного датчика, а четвертым выходом подключенного ко входу блока синхронизации, своими первым и вторым выходами соединенного со вторыми (синхронизирующими) входами соответственно блока согласования и блока формирования радиолокационного изображения, а группой выходов подключенного к группе соответствующих входов радиолокационного датчика, вторым выходом соединенного с третьим входом блока согласования, при этом вычислительное устройство входом-выходом соединено со входом-выходом первого блока памяти, а пятым и шестым выходами подключено соответственно к первым входам индикатора и блока определения координат, своими первым и вторым выходами соответственно соединенного с первым входом вычислительного устройства и вторым входом индикатора, а радиовходом связанного с радиовходом системы, причем радиопередающее устройство своим радиовыходом связанно с радиовходом радиоприемного устройства, выходом подключенного к первому входу второго блока памяти, своим выходом подключенного к первому входу классификатора, выходом соединенного с первым входом дополнительного вычислительного устройства своими первым, вторым и третьим выходами подключенного соответственно ко вторым входам радиоприемного устройства, второго блока памяти и классификатора, четвертым и пятым выходами соединенного с первыми входами второго индикатора и печатающего устройстваimage connected to the first input of the first memory block, the output connected to the first input of the radio transmitting device, the second (control) input connected to the first output of the computing device, the second output connected to the second (control) input of the first memory block, the third output connected to the control input of the radar sensor, and the fourth output connected to the input of the synchronization unit, its first and second outputs connected to the second (synchronizing) inputs, respectively about the matching unit and the radar image forming unit, and the group of outputs connected to the group of corresponding inputs of the radar sensor, the second output connected to the third input of the matching unit, while the computing device is connected to the input-output of the first memory unit by the input and output, and the fifth and sixth outputs connected respectively to the first inputs of the indicator and the coordinate determination unit, with its first and second outputs respectively connected to the first input of the computing device properties and the second input of the indicator, and the radio input associated with the radio input of the system, moreover, the radio transmitting device is connected with its radio output to the radio input of the radio receiving device, the output connected to the first input of the second memory unit connected to the first input of the classifier, the output connected to the first input of the additional computing device with the first, second and third outputs connected respectively to the second inputs of the radio receiver, the second memory block and classification ora, fourth and fifth outputs connected to first inputs of the second indicator and the printing apparatus
1( 1(
соответственно, a входом-выходом соединенного с входомвыходом второго блока памяти, при этом входы вычислительного и дополнительного вычислительного устройств подключены соответственно к первому и второму входам системы, выход печатающего устройства связан с выходом системы, оптические выходы индикаторов связаны с соответствующими оптическими выходами системы, а группа радио-входов-выходов радиолокационного датчика связана с соответствующей группой входов-выходов системы.respectively, a input-output connected to input-output of the second memory block, while the inputs of the computing and additional computing devices are connected respectively to the first and second inputs of the system, the output of the printing device is connected to the output of the system, the optical outputs of the indicators are connected to the corresponding optical outputs of the system, and the group the radio inputs / outputs of the radar sensor is associated with the corresponding group of inputs / outputs of the system.
При этом радиолокационный датчик содержит фазрфованную антенную решетку, состоящую из N независимо подключенных нриемо-передающих модулей, где, например, N (1,...,48), сумматор, два коммутатора, генератор, модулятор и блок формирования заданного распределения амплитуд и фаз сигналов для управления положением антенного луча для каждого из приемопередающих модулей, причем приемо-передающие модули первыми электрическими входами соединены с соответствующими выходами первого коммутатора, первым входом подключенного к первому выходу генератора, первым (управляющим) входом соединенного со входом радиолокационного датчика, а вторым входом подключенного к выходу модулятора, входом соединенного со первым входом группы входов радиолокационного датчика, при этом второй вход группы входов радиолокационного датчика подключен ко входу блока формирования заданного распределения амплитуд и фаз сигналов для управления положением антенного луча для каждого из приемо-передающих модулей, своими первым и вторым выходами соединенного соответственно со вторым входом первого коммутатора и первым входом второго коммутатора, своим вторым входом подключенного к третьему входу группы входов радиолокационного датчика, а соответствующими N выходами соединенного со вторыми электрическими входамиMoreover, the radar sensor contains a phased antenna array consisting of N independently connected nriemo-transmitting modules, where, for example, N (1, ..., 48), an adder, two switches, a generator, a modulator and a unit for generating a given distribution of amplitudes and phases signals to control the position of the antenna beam for each of the transceiver modules, and the transceiver modules are connected by the first electrical inputs to the corresponding outputs of the first switch, the first input of the generator connected to the first output a, the first (control) input connected to the input of the radar sensor, and the second input connected to the output of the modulator, the input connected to the first input of the group of inputs of the radar sensor, while the second input of the group of inputs of the radar sensor is connected to the input of the unit for generating a given distribution of signal amplitudes and phases to control the position of the antenna beam for each of the transceiver modules, its first and second outputs connected respectively to the second input of the first switch and the first input of the second switch, its second input connected to the third input of the group of inputs of the radar sensor, and the corresponding N outputs connected to the second electrical inputs
((
соответствующихприемо-передающих модулей, причемcorresponding transceiver modules, and
электрические выходы приемо-передающих модулей подключены к соответствующим входам сумматора, выходом соедипенного с первым (электрическим) выходом радиолокационпого датчика, второй выход генератора подключен ко второму выходу радиолокационного датчика, радио-входы-выходы которого связаны с соответствующими радио-входами-выходами приемо-передающих модулей.the electrical outputs of the transceiver modules are connected to the corresponding inputs of the adder connected to the first (electrical) output of the radar sensor, the second output of the generator is connected to the second output of the radar sensor, the radio inputs and outputs of which are connected to the corresponding radio inputs and outputs of the transceiver modules.
Предложенная система обеспечивает возможность проведения бесконтактного для соответствующего оператора, например минера, поиска с высокой вероятностью обнаружения и распознавания малоразмерных объектов, например мин, и в том числе, заглубленных в грунт и соответственно замаскированных.The proposed system provides the ability to conduct contactless for the appropriate operator, such as mineral, search with a high probability of detection and recognition of small objects, such as mines, including those buried in the ground and, accordingly, masked.
Дело в том, что нри рещении задачи обнаружения и распознавания малоразмерных целей, в том числе разного типа мин, определяющим фактором является соотношение мощностей отражения радиолокационного сигнала от объекта и непосредственно от окружающей его среды (отношение сигнал/фон).The fact is that in solving the problem of detecting and recognizing small targets, including different types of mines, the determining factor is the ratio of the reflection powers of the radar signal from the object and directly from its environment (signal / background ratio).
При этом мощность фона в элементе разрещения зависит от удельной эффективной поверхности рассеяния (ЭПР) фона и линейно го разрещения радиолокационного датчика (РЛД) и определяется соотношением The background power in the resolution element depends on the specific effective scattering surface (EPR) of the background and the linear resolution of the radar sensor (RLD) and is determined by the ratio
где k - коэффициент, учитывающий затухание сигнала при распространении в среде, сУф - удельная ЭПР фона, 5/ и SD- линейное разрешение по поперечной и продольной координатам участка местности, облучаемого при обнаружении объекта, а мощность сигнала, отраженного от объекта, определяют какwhere k is the coefficient taking into account the attenuation of the signal during propagation in the medium, cUv is the specific EPR of the background, 5 / and SD is the linear resolution along the transverse and longitudinal coordinates of the area of the area irradiated when the object is detected, and the power of the signal reflected from the object is determined as
((
Pф k(УфдpSD,Pf k (UfdpSD,
Pc k (Уо,Pc k (yo,
Особенности, связанные с нодноверхностным расположением объекта (мины), существенно усложняют структуру формирования сигнала PC, поэтому задачу его получения обычно решают экспериментально. Так известно 8, что при обнаружении на площадке размером м х 1л и использовании радиоизлучения РЛС в дециметровом диапазоне радиоволн на частоте ГГц (0.3л) для заглубленной металлической противотанковой мины типа М-20 имеет место отношение PC /Рф 2 (или Здб), причем вероятность обнаружения мины в таких условиях менее 0,1.The features associated with the subsurface arrangement of the object (mine) significantly complicate the structure of the PC signal formation, therefore, the problem of its production is usually solved experimentally. It is known 8 that when detecting on a site with a size of m x 1 l and using radar radiation in the decimeter range of radio waves at a frequency of GHz (0.3 l) for a buried metal anti-tank mine of type M-20, the ratio PC / RF 2 (or Zdb) takes place, moreover the probability of detecting mines in such conditions is less than 0.1.
Вероятность обнаружения в этом случае можно повысить путем улучшения разрешения РЛД за счет, например, использования в составе РЛД широкополосной (в диапазоне рабочих частот) активной фазированной антенной решетки (АФАР).The detection probability in this case can be increased by improving the resolution of the RLD due to, for example, the use of a broadband (in the range of operating frequencies) active phased array antenna (AFAR) as a part of the RLD.
Ориентируясь на величину полосы рабочих частот (Af) АФАР порядка (250-300) МГц, в соответствии с зависимостью Focusing on the size of the operating frequency band (Af) of the AFAR of the order of (250-300) MHz, in accordance with the dependence
где т„ - эквивалентная длительность сжатого импульса, получаем величину эквивалентной длительности сжатого импульса г„ (3.3 - 4)яс.where m „is the equivalent duration of the compressed pulse, we obtain the value of the equivalent duration of the compressed pulse r„ (3.3 - 4) is clear.
Тогда согласно соотношению 5рг ст„/2, где с 3x10V/c скорость распространения радиоволн, разрешение по радиальной дальности составляет 5рг (0.5-0,6) м.Then, according to the ratio of 5rg „„ / 2, where with 3x10V / c the speed of propagation of radio waves, the resolution in radial range is 5rg (0.5-0.6) m.
При этом разрешение по горизонтальной дальности (подстилающей поверхности) составит:In this case, the horizontal resolution (underlying surface) will be:
где ву - угол между направлением наблюдения и подстилающей поверхностью (угол наблюдения). С учетом такой особенности на ближней границе участка радиолокационного наблюдения имеем ву 60° и соответственно получаем 5D (1,0-1,2) ж.where wu is the angle between the direction of observation and the underlying surface (angle of observation). Given this feature, at the near boundary of the radar observation section, we have a woo 60 ° and, accordingly, we obtain 5D (1.0-1.2) g.
Ч 1 /Af,H 1 / Af,
SD Pr/cosdy,SD Pr / cosdy,
Потенциальную разрешающую способность РЛД при боковом обзоре подстилающей поверхности вдоль линии пути (Sp, описывает соотнощениеThe potential resolution of the RLD with a side view of the underlying surface along the path line (Sp, describes the relationship
8рх /I Го/ 2L sindx,(1)8px / I Go / 2L sindx, (1)
где Я - длина радиоволны сигналов зондирования РЛД, г наклонная дальность до середины участка, L - длина пути перемещения антенны РЛД, в - угол наблюдения относительно вектора путевой скорости ЛА.where I is the length of the radio wave of the RLD sounding signals, g is the slant range to the middle of the section, L is the path length of the RLD antenna moving, and c is the angle of observation relative to the aircraft ground speed vector.
Подставляя в формулу (1) значение несущей частоты зондирующих сигналов РЛД из некоторого участка дециметрового диапазона (0,5-1,5) ГГц, например, среднее его значение, равное 1ГГц, а также принимая угол 0х 90°, значение Го 85 м и длину пути Z, 25 м за время полета летательного аппарата в течение 1с, получаем величину радиального разрещения Spx 0.5 м.Substituting into the formula (1) the value of the carrier frequency of the probing RLD signals from a certain part of the decimeter range (0.5-1.5) GHz, for example, its average value equal to 1 GHz, and also taking the angle 0x90 °, the value of Go 85 m and the path length Z, 25 m during the flight of the aircraft for 1 s, we obtain the radial resolution Spx of 0.5 m.
Однако, в действительности при использовании для компенсации влияния различных факторов таких, как, например, формирование ложных отметок из-за высокого уровня боковых лепестков когерентной обработки сигналов, составляющих примерно -13дб по отнощению к главному максимуму, и для повышения устойчивости процесса обработки информации использование весовых сглаживающих функций, имеет место ухудшение разрешающей способности 11. Так, с учетом такой обработки реальное значение разрешения в поперечном направлении (по кроссдальности) при вх 90° можно ожидать Spx (0,7-1) м,ас учетом того, что принимаются «кадры наблюдения и при в. 30° значение ф в этих кадрах удвоится. Однако для них разрешение по дальности будет лучше почти в 2 раза, чем для «кадров наблюдения при 6 90°. В среднем для всех «кадров когерентной обработки на выбранном элементарном интервале обследования длительностью 1с можно принять Spx I м W. SD 1м.However, in reality, when compensating for the influence of various factors, such as, for example, the formation of false marks due to the high level of the side lobes of coherent signal processing, which is approximately -13dB relative to the main maximum, and to increase the stability of the information processing, the use of weight smoothing functions, there is a deterioration in the resolution 11. So, taking into account such processing, the real value of the resolution in the transverse direction (cross-distance) at 90 ° m Spx (0.7-1) m can be expected, given that “observation frames and at. 30 ° the value of f in these frames will double. However, for them the range resolution will be almost 2 times better than for “observation frames at 6–90 °. On average, for all “frames of coherent processing at a selected elementary inspection interval of 1 s duration, Spx I m W. SD 1 m can be taken.
l«MIW(i(l “MIW (i (
MWCMWC
Дальнейшее улучшение разрешаюшей способности РСА возможно посредством введения некогерентной обработки отдельно сформированных «кадров наблюдения при когерентной обработке. Получение этих результатов основано на применении методов реконструктивной вычислительной томографии, в частности, на базе применения преобразования Радона 12.Further improvement in the resolving power of SAR is possible by introducing incoherent processing of separately formed “observation frames during coherent processing. The receipt of these results is based on the use of reconstructive computational tomography methods, in particular, on the basis of the application of the Radon transform 12.
Оценку достижимой разрешающей способности при использовании таких методов можно получить, например, путем построения двумерного портрета в декартовой системе координат по совокупности проекций - одномерных портретов, синтезированных на малых угловых интервалах, сдвинутых по ракурсу относительно друг друга, где соответствующие значения потенциальной разрешающей способности для центральных точек синтезированного двумерного портрета получены в виде следующих зависимостей An assessment of the achievable resolution using such methods can be obtained, for example, by constructing a two-dimensional portrait in a Cartesian coordinate system from a set of projections — one-dimensional portraits synthesized at small angular intervals, shifted by angle relative to each other, where the corresponding values of the potential resolution for the central points synthesized two-dimensional portrait obtained in the form of the following dependencies
Здесь Д - угловой интервал наблюдения, эквивалентный суммарному ракурсу проекций - одномерных портретов, синтезирован ных на малых угловых интервалах, сдвинутых по ракурсу относительно друг друга. Here, D is the angular interval of observation, equivalent to the total angle of projections - one-dimensional portraits synthesized at small angular intervals, shifted in angle from one another.
Отсюда, при Д 71 имеемHence, with D 71 we have
/.f-0,16X/.f-0.16X
2яПредставленные оценки получены на базе формирования функции неопределенности (ФН), что соответствует когерентной обработке сигналов 9 В данном методе синтезирования на малых угловых интервалах двумерного портрета по его одномерным проекциям ведется без учета нелинейной зависимости фазы от ракурса, что в действительности ухудшает характеристики разрешения относительно потенциально достижимых.2nd Presented estimates are obtained on the basis of the formation of the uncertainty function (FN), which corresponds to coherent signal processing 9 In this method of synthesizing at small angular intervals a two-dimensional portrait from its one-dimensional projections is carried out without taking into account the nonlinear dependence of the phase on the angle, which actually worsens the resolution characteristics with respect to potentially achievable .
(2)(2)
--0,37Х.--0.37X.
Ф.F.
пространственной селекции вдоль отрезка р фх 9у) в полярной системе координат формируют на базе определения ширины модуля ФН на уровне 0.7 (-Здб) 10. При этом для кругового обзора при угловом размере PC А Д 2 я-потенциальная разрешающая способность по всем пространственным координатам равна 6р 0.18 Л что при гипотетически принятой длине волны Д 0.3л дает 6р.(5м. spatial selection along the segment p fx 9y) in the polar coordinate system is formed on the basis of determining the width of the FN module at the level of 0.7 (-Zdb) 10. Moreover, for circular viewing at an angular size PC A D 2, the i-potential resolution in all spatial coordinates is 6 p 0.18 L which at a hypothetically accepted wavelength D 0.3 l gives 6 p. (5 m.
При формировании квазиголограммы учитывают формальную возможность для каждого радиоизображения участка местности с помоп ью последующего проведения процедуры преобразования Фурье вновь получить исходную радиоголограмму. В данном случае такую процедура осуществляют для каждой проекции, соответствующей преобразованию Радона радиоизображения выделенного участка местности, причем для всех полученных проекций этого участка формируют совокупность отдельных радиоголограмм, каждой из которых свойственно отображение местности под другими ракурсами наблюдения. Соединение таких радиоголограмм с обеспечением необходимой их софазировки дает объединенную радиоголограмму общего интервала ракурсов наблю дения выделенного участка. Однако осуществление такой процедуры сопряжено с трудностями реализации необходимой фазировки и учета нелинейности формирования объединенной радиоголограммы, которая при больших ракурсах наблюдения становится кольцевой. В связи с этим реально получаемое представление подобной радиоголограммы названо квазиголограммой.When forming a quasi-hologram, the formal possibility for each radio image of a locality site is taken into account, with the help of the subsequent Fourier transform procedure, to get the original radio hologram again. In this case, such a procedure is carried out for each projection corresponding to the Radon transform of the radio image of the selected area, and for all the received projections of this area, a set of individual radio holograms is formed, each of which is characterized by the display of the area under different observation angles. Combining such radio holograms with the necessary phasing them provides a combined radio hologram of the total interval of viewing angles of observation of the selected area. However, the implementation of such a procedure is fraught with difficulties in realizing the necessary phasing and taking into account the nonlinearity of the formation of the integrated radio hologram, which becomes circular at large viewing angles. In this regard, the actually obtained representation of such a radio hologram is called a quasi-hologram.
В отсутствии когерентности при «сшивании отдельных «кадров когерентной обработки на элементарных интервалах обследования имеет место расщирение ФН и, как следствие, существенное ухудшение разрешения. Однако это обстоятельство может быть компенсировано, например, предложенным в данном техническом решении режимом проведения телескопического обзораIn the absence of coherence, when “sewing separate” frames of coherent processing are performed at elementary intervals of the examination, there is a broadening of the FN and, as a result, a significant deterioration in resolution. However, this circumstance can be compensated, for example, by the telescopic survey mode proposed in this technical solution.
1&ОН1(Я1 & OH1 (I
участка местности при котором разрешающая способность уменьшается всего в 2-3 раза и достигает соответственно значения ф 0.15м. Величину разрешающей способности по всем пространственным координатам Sp 0.25м следует ожидать при 3-х кратном обзоре участка местности с изменением курсового угла прямолинейных траекторий вертолета над зондируемым участком местности, а при однократном обзоре местности и некогерентной обработке информации, например по семи кадрам обзора когерентной обработки, разрешение по всем пространственным координатам составит SP 0.5м.the terrain at which the resolution decreases by only 2-3 times and reaches a corresponding value of f 0.15m. The magnitude of the resolution over all spatial coordinates Sp 0.25m should be expected with a 3-fold review of the terrain with a change in the course angle of the rectilinear trajectories of the helicopter over the probed terrain, and with a single survey of the terrain and incoherent processing of information, for example, seven frames of review of coherent processing, resolution in all spatial coordinates will be SP 0.5m.
Обеспечение разрешения Sp 0.5м по всем координатам по сравнению с разрешением Sp 1м дает дополнительное увеличение отношения снгнал/фон в 4 раза (на 6 дб) и суммарное его значение 9 дб. В этом случае в соответствии с приведенными в литературе близкими к данной тематике данными 10 значение вероятности обнаружения противотанковой мины типа составит 0,25. Использование следуюшего уровня разрешения Sp 0.25м обеспечит обнаружение таких мин с вероятностью не ниже 0,95. В случае мин меньшего размера, в частности, противопехотных мин разрешение SP 0.25л позволит их обнаруживать с вероятностью также не ниже 0,95. Более высокое разрешение Sp --0.15м в режиме телескопического обзора даст возможность фиксировать радиоизображение обнаруженных мин с особенностями формирования их «блестящих при радиооблучении (радиозондировании). Это, в свою очередь, при использовании настоящего технического решения позволяет осуществ.11ять распознавание типов мин с помощью, например, нейроструктур, обеспечивающих в данном случае распознавание, в частности, противотанковых мин с вероятностью не ниже 0,95 и противопехотных с вероятностью не ниже 0,9.Providing a resolution of Sp 0.5m in all coordinates compared to a resolution of Sp 1m gives an additional increase in the snngal / background ratio by 4 times (by 6 dB) and its total value is 9 dB. In this case, in accordance with the data 10 that are close to this topic in the literature, the probability of detecting an anti-tank mine of the type will be 0.25. Using the next resolution level Sp 0.25m will ensure the detection of such mines with a probability of at least 0.95. In the case of smaller mines, in particular anti-personnel mines, a resolution of SP 0.25l will allow them to be detected with a probability of at least 0.95. Higher resolution Sp --0.15m in the telescopic viewing mode will make it possible to fix the radio image of the detected mines with the peculiarities of their formation “brilliant during radio exposure (radio sounding). This, in turn, when using this technical solution, allows 11 types of mines to be recognized using, for example, neurostructures that in this case recognize, in particular, anti-tank mines with a probability of at least 0.95 and anti-personnel mines with a probability of at least 0 ,9.
1010
На фиг.1 приведена структурная схема системы дистанционного выявления малоразмерных объектов, на фиг. 2 приведена структурная схема радиолокационного датчика, на фиг. 3 показан нример условной разметки обследуемого поля, на фиг. 4 приведена схема сканирования в течение элементарного интервала времени при облете, на фиг. 5 приведена схема сканирования при «телескопическом обследовании, на фиг. 6 показан пример превышения сигналами, отраженными от разных участков подстилающей поверхности, сигналов порогового уровня, заданного равным 8 дБ, на фиг. 7 приведено сравнение вероятностей обнаружения при использовании известных методов и предложенного способа на основе реконструктивной томографии с использованием преобразования Радона.In Fig.1 shows a structural diagram of a system for remote detection of small objects, in Fig. 2 is a structural diagram of a radar sensor; FIG. 3 shows an example of conditional marking of the examined field; in FIG. 4 shows a diagram of scanning during an elementary time interval during a flyby, in FIG. 5 shows a scanning scheme for a “telescopic examination, in FIG. 6 shows an example of the excess of signals reflected from different parts of the underlying surface of the threshold level signals set to 8 dB, in FIG. 7 shows a comparison of the detection probabilities using known methods and the proposed method based on reconstructive tomography using the Radon transform.
Система дистанционного выявления малоразмерных объектов, для осуществления способа (фиг.1) содержит радиолокационный датчик (РЛД) 1, предназначенный для обеспечения соответственно излучения сигналов, например дециметрового диапазона радиоволн, приема отраженных сигналов при зондировании подстилающей поверхности и формирования соответствующих сигналов для последующей обработки. РЛД 1 первым выходом подключен к первому входу блока 2 согласования (БС), выполненного в виде (на фиг. не показаны) последовательно соединенных преобразователя частоты и АЦП 11 и своим выходом соединенного с первым входом блока 3 формирования радиолокационного изображения (БФРЛИ), выполненного в виде, например, процессорного устройства «Багет 14.The system for remote detection of small objects, for the implementation of the method (Fig. 1) contains a radar sensor (RLD) 1, designed to respectively provide radiation of signals, for example, the decimeter range of radio waves, receive reflected signals when sensing the underlying surface and generate appropriate signals for subsequent processing. RLD 1 with the first output connected to the first input of block 2 matching (BS), made in the form (not shown) of a series-connected frequency converter and ADC 11 and its output connected to the first input of block 3 of the formation of radar images (BFRLI), made in form, for example, processor device Baguette 14.
Выход блока 3 формирования радиолокационного изображения подключен ко входу блока 4i памяти, выполненного в виде оперативного запоминающего устройства, например, на плате типа РСЛ-6646В 15, выходом соединенного с первым входом радиопередающего устройства 5, предназначенного для передачиThe output of the radar image forming unit 3 is connected to the input of the memory unit 4i, made in the form of random access memory, for example, on a PCL-6646B 15 type board, with an output connected to the first input of the radio transmitting device 5, intended for transmission
IfiMwIfimw
1212
полученной при полете ЛА и записанной в блоке 4i памяти информации для ее последующей обработки в соответствующий наземный центр (на фиг. не показан) и выполненного в виде соответствующего устройства типа UC4 Marcad Delivery Receiver радиосистемы серии UC фирмы SHURE 16.information received during the flight of the aircraft and recorded in the memory unit 4i for subsequent processing to the corresponding ground center (not shown in Fig.) and made in the form of an appropriate device like UC4 Marcad Delivery Receiver of the UURE radio system from SHURE 16.
Вторым (управляющим) входом радиопередающее устройство 5 подключено к первому выходу вычислительного устройства 6, предназначенного для управления работой связанных с ним блоков и устройств системы и для обработки и передачи сигналов этих блоков и соответствующих устройств и выполненного в виде промыщленного компьютера IPPC-950T фирмы Advantech 15 своими вторым выходом соединенного со вторым (управляющим) входом первого блока 4i памяти, группой выходов подключенного к первой группе входов РЛД 1, а третьим выходом соединенного со входом блока 7 синхронизации, выполненного в виде генератора тактовых импульсов 17.The second (control) input of the radio transmitting device 5 is connected to the first output of the computing device 6, designed to control the operation of the associated units and devices of the system and to process and transmit signals of these units and related devices and made in the form of an industrial computer IPPC-950T by Advantech 15 its second output connected to the second (control) input of the first memory block 4i, a group of outputs connected to the first group of inputs of the RLD 1, and a third output connected to the input of the block 7 syn ronizatsii configured as a clock generator 17.
Кроме того, вычислительное устройство 6 своим входомвыходом соединено со входом-выходом первого блока 4i памяти, а четвертым и пятым выходами подключено соответственно к первым входам индикатора 8i и блока 9 определения координат, своими первым и вторым выходами соответственно соединенного с первым входом вычислительного устройства 6i и вторым входом индикатора 8i, а радиовходом связанного с радиовходом системы.In addition, the computing device 6 is connected by its input-output to the input-output of the first memory unit 4i, and the fourth and fifth outputs are connected respectively to the first inputs of the indicator 8i and the coordinate determination unit 9, which is connected by its first and second outputs to the first input of the computing device 6i and the second input of indicator 8i, and the radio input associated with the radio input of the system.
Индикатор 8i предназначен для создания визуального представления, например у пилота ЛА, о заданной трассе облета минного поля и степени выполнения этого задания и выполнен в виде соответствующего устройства типа GV-D900 16.Indicator 8i is designed to create a visual representation, for example, of an aircraft pilot, about a given minefield flight path and the degree of completion of this task and is made in the form of a corresponding device of type GV-D900 16.
Блок 9 определения координат (БОК) предназначен для получения информации о координатах обследуемых участков подстилающей поверхности и местонахождения обнаруженных малоразмерных объектов, а также координатной привязке ЛА иBlock 9 determining the coordinates (BOC) is intended to obtain information about the coordinates of the investigated sections of the underlying surface and the location of the detected small objects, as well as the coordinate reference of the aircraft and
выполнен в виде спутникового радионавигационного комплекса СРНК-21ДМ 18.made in the form of satellite radio navigation system SRNK-21DM 18.
Блок 7 синхронизации своими первым и вторым выходами соединен со вторыми (синхронизирующими) входами соответственно блока 2 согласования и блока 3 формирования радиолокационного изображения, а группой выходов подключен к группе соответствующих входов РЛД 1, вторым выходом соединенного с третьим входом блока 2 согласования.The synchronization unit 7 is connected with its first and second outputs to the second (synchronizing) inputs of the matching unit 2 and the radar image forming unit 3, and the output group is connected to the group of corresponding inputs of the RLD 1, the second output connected to the third input of the matching unit 2.
Радиопередающее устройство 5 своим радиовыходом связано с радиовходом радиоприемного устройства 10, предназначенного для получения информации с борта ЛА для последующей обработки соответствующими устройствами системы и выполненного в виде соответствующего устройства типа UC1 радиосистемы серии UC фирмы SHURE 16.The radio transmitting device 5 is connected with its radio output to the radio input of the radio receiving device 10, intended for receiving information from the aircraft for subsequent processing by the respective devices of the system and made in the form of a corresponding device of the UC1 type of the radio system of the UC series of the company SHURE 16.
Радиоприемное устройство 10 выходом соединено с первым входом второго блока 42 памяти, выполненного в виде оперативного запоминающего устройства, например, на плате типа РСЛ-6646В 15 и своим выходом подключенного к первому входу классификатора 11, предназначенного для реализации процедур обнаружения малоразмерных объектов и их распознавания и выполненного в виде нейросетевого микропроцессора NM 6403 19.The radio receiving device 10 is connected by an output to the first input of the second memory block 42, made in the form of random access memory, for example, on a PCL-6646B 15 type board and connected to the first input of the classifier 11, which is designed to implement the detection of small objects and their recognition and made in the form of a neural network microprocessor NM 6403 19.
Классификатор И выходом соединен с первым входом дополнительного вычислительного устройства 62, предназначенного для обработки поступающих информационных сигналов и построения карты-схемы расположения и координатной привязки малоразмерных объектов, например, мин в обследованной зоне, а также для обеспечения взаимодействия соответствующих блоков и устройств системы и выполненного в виде промышленного компьютера IPPC950Т фирмы Advantech 15.The classifier And output is connected to the first input of an additional computing device 62, designed to process incoming information signals and build a map of the location and coordinate reference of small objects, for example, mines in the examined area, as well as to ensure the interaction of the corresponding blocks and devices of the system and executed in as an industrial computer IPPC950T by Advantech 15.
lf{lf {
13thirteen
радиоприемного устройства 10, второго блока 42 памяти и классификатора 11, четвертым и пятым выходами - к первым входам соответственно дополнительного индикатора 82 и печатающего устройства 12, а входом-выходом соединено со входом-выходом второго блока 42 памяти.the radio receiving device 10, the second memory unit 42 and the classifier 11, the fourth and fifth outputs to the first inputs of the additional indicator 82 and the printing device 12, respectively, and the input-output is connected to the input-output of the second memory block 42.
Дополнительный индикатор 82 выполнен в виде соответствующего устройства типа GV-D900 16, а печатающее устройство 12 выполнено в виде принтера hp LaserJet 1200.Additional indicator 82 is made in the form of a corresponding device of the type GV-D900 16, and the printing device 12 is made in the form of an hp LaserJet 1200 printer.
При этом группа радио-входов-выходов РЛД 1 связана с соответствующей группой входов-выходов системы, входы вычислительных устройств 6 и 62 подключены соответственно к первому и второму входам системы, оптические выходы индикаторов 8i и 82 связаны с соответствующими выходами системы, а выход печатающего устройства связан с выходом системы.In this case, the group of radio inputs-outputs of the RLD 1 is connected with the corresponding group of inputs and outputs of the system, the inputs of the computing devices 6 and 62 are connected respectively to the first and second inputs of the system, the optical outputs of the indicators 8i and 82 are connected with the corresponding outputs of the system, and the output of the printing device connected to the system output.
Радиолокационный датчик 1 (фиг. 2) содержит антенное устройство (на фиг не обозначено), выполненное в виде активной фазированной антенной решетки (АФАР) 20, состоящей из двух антенных рещеток (на фиг. не показано) по М независимо подключенных приемо-передающих модулей 13 в каждой, где М 1,..., 12, и представляет собой отдельно установленную антенную решетку, а также сумматор 14, два коммутатора 15, генератор 16, модулятор 17 и блок 18 формирования заданного распределения амплитуд и фаз сигналов для управления положением антенного луча для каждого из приемо-передающих модулей 13, причем приемопередающие модули 13 первыми электрическими входами соединены с соответствующими выходами первого коммутатора 51, первым входом подключенного к первому выходу генератора 16, а вторым входом соединенного с первым выходом блока 18 формирования заданного распределения амплитуд и фаз сигналов для управления положением антенного луча каждого из приемо-передающих модулей 13, вторые электрические входы которых подключены кThe radar sensor 1 (Fig. 2) contains an antenna device (not shown in Fig.), Made in the form of an active phased antenna array (AFAR) 20, consisting of two antenna arrays (not shown in Fig.) Along M independently connected transceiver modules 13 in each, where M 1, ..., 12, and is a separately installed antenna array, as well as an adder 14, two switches 15, a generator 16, a modulator 17 and a block 18 for generating a given distribution of signal amplitudes and phases to control the antenna position beam for each of the reception o-transmitting modules 13, and the transceiving modules 13 are connected with the first electrical inputs to the corresponding outputs of the first switch 51, the first input connected to the first output of the generator 16, and the second input connected to the first output of the block 18 of the formation of a given distribution of amplitudes and phases of the signals to control the position of the antenna beam of each of the transceiver modules 13, the second electrical inputs of which are connected to
jMMWijMMWi
1414
соответствующим выходам второго коммутатора 152, первым входом соединенного со вторым выходом блока 18 формирования заданного распределения амплитуд и фаз сигналов для управления положением антенного луча каждого из приемо-передающих модулей 13, а вторым входом подключенного к первому входу первой группы входов радиолокационного датчика 1, первым выходом соединенного с выходом сумматора 14, соответствующими входами подключенного к выходам соответствующих приемо-передающих модулей 13, а вторым выходом соединенного с выходом генератора 16, первым входом подключенного к выходу модулятора 17, своим первым входом соединенного с третьим входом первой группы входов, а вторым входом подключенного к первому входу второй группы входов радиолокационного датчика 1, при этом второй и третий входы второй группы входов радиолокационного датчика 1 соединены со вторыми входами соответственно генератора 16 и блока 18 формирования заданного распределения амшипуд и фаз сигналов для управления положением антенного луча каждого из приемопередающих модулей 13, которые радио-входами-выходами связаны с соответствующими радио-входами-выходами радиолокационного датчика 1.the corresponding outputs of the second switch 152, the first input connected to the second output of the unit 18 for generating a given distribution of amplitudes and phases of the signals to control the position of the antenna beam of each of the transceiver modules 13, and the second input connected to the first input of the first group of inputs of the radar sensor 1, the first output connected to the output of the adder 14, the corresponding inputs connected to the outputs of the respective transceiver modules 13, and a second output connected to the output of the generator 16, the first input of the modulator 17 connected to the output, its first input connected to the third input of the first group of inputs, and the second input connected to the first input of the second group of inputs of the radar sensor 1, while the second and third inputs of the second group of inputs of the radar sensor 1 are connected to the second inputs, respectively the generator 16 and the block 18 of the formation of a given distribution of the amplitude and phase of the signals to control the position of the antenna beam of each of the transceiver modules 13, which are radio-input-output connected are associated with the corresponding radio inputs and outputs of the radar sensor 1.
Приемо-передающие модули 13, предназначены для излучения СВЧ-сигналов дециметрового диапазона и приема соответствующих отраженных, например, от подстилающей поверхности при ее зондировании сигналов и выполнены в виде, например, элементов типа М-2730 21. Сумматор 14 выполнен в виде распределителя СВЧ 22 и электрическими входами соединенных с соответствующими выходами.Transceiver modules 13 are designed to emit microwave signals of the decimeter range and receive the signals reflected, for example, from the underlying surface when it is sensed, and are made in the form of, for example, elements of the type M-2730 21. The adder 14 is made in the form of a microwave distributor 22 and electrical inputs connected to respective outputs.
Коммутаторы 15 выполнены в виде соответствующих устройств 17, причем коммутатор 15i предназначен для переключения режимов (передача или прием) работы приемопередающих модулей 13 и соответствующего распределенияThe switches 15 are made in the form of corresponding devices 17, and the switch 15i is designed to switch modes (transmission or reception) of the operation of the transceiver modules 13 and the corresponding distribution
)Ш1С) Ш1С
icic
15fifteen
мощности СВЧ сигналов, подводимых к этим модулям от генератора 16, выполненного на основе высокочастотного транзистора, например, транзистора типа 2Т634А-2 20, а коммутатор 152 предназначен для передачи на каждый из приемо-передающих модулей 13 соответствующих значений параметров соответствующих сигналов от блока 18 формирования заданного распределения амплитуд и фаз сигналов для управления положением антенного луча.power of the microwave signals supplied to these modules from the generator 16, made on the basis of a high-frequency transistor, for example, a transistor of the type 2T634A-2 20, and the switch 152 is designed to transmit to each of the transceiver modules 13 the corresponding parameter values of the corresponding signals from the generating unit 18 a given distribution of amplitudes and phases of the signals to control the position of the antenna beam.
Модулятор 17, предназначен для формирования параметров излучаемого импульсного сигнала, а именно: длительности, периода повторения и частотной модуляции, и выполнен в виде микросхемы типа AT90S4433 21, а блок 18 формирования текущего закона распределения амплитуд и фаз сигналов для управления положением антенного луча выполнен в виде постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) типа 82S191 17.The modulator 17 is designed to form parameters of the emitted pulse signal, namely: duration, repetition period and frequency modulation, and is made in the form of a chip of the type AT90S4433 21, and the block 18 of the formation of the current law of the distribution of amplitudes and phases of the signals to control the position of the antenna beam is made in the form read only memory (ROM) type 82S191 17.
Способ повыщения разрещения радиолокационного зондирования основан на разработках в соответствующих областях науки и техники и вкратце может быть проиллюстрирован на примере рассмотрения задачи дистанционного с борта летательного аппарата, например вертолета, выявления, включающего поиск, обнаружение и распознавание, установленных как на подстилающей поверхности, так и заглубленных малоразмерных объектов, в том числе разного типа мин.The method of increasing the resolution of radar sensing is based on developments in the relevant fields of science and technology and can be briefly illustrated by the example of considering the problem of remote from an aircraft, such as a helicopter, detection, including search, detection and recognition, installed both on the underlying surface and in-depth small objects, including various types of mines.
Возможность обнаружения малоразмерных объектов определяется отнощением мощностей сигналов отражения от объекта и фона, определяемого величиной участка подстилающей поверхности, размеры которого, в свою очередь, обусловлены разрещающей способностью радиолокационного датчика (РЛД) в продольном и поперечном направлениях его луча. В том случае, когда объект радиолокационного зондирования находится под поверхностью, дополнительными факторами ухудщения отнощения мощностей сигналов от объекта и фона являются прохождениеThe ability to detect small objects is determined by the ratio of the power of the reflection signals from the object and the background, determined by the size of the underlying surface area, the dimensions of which, in turn, are due to the resolving power of the radar sensor (RLD) in the longitudinal and transverse directions of its beam. In the case when the object of radar sensing is located below the surface, the passage of additional factors worsening the ratio of the signal powers from the object and the background
У 101 l.At 101 l.
1616
радиоизлучения через слой почвы до объекта и обратно, а также рассеивание энергии отраженного сигнала на границе раздела сред 7. Обобщенное представление глубины проникновения радиоволн в почву в зависимости от частоты излучения зондирующих сигналов и влажности почвы представлено в указанных материалах для радиоволн мм-, см-, дм- и метрового (л)-диапазонов радиоволн 23. На больщей части земной поверхности влажность почв такова, что сигналы суи-диапазона проникают на единицы сантиметров, а сигналы длг-диапазона - на единицы дециметров. Лучщее подпочвенное проникновение обеспечивают радиоволны метрового мдиапазона, свойственные составу спектра короткоимпульсного излучения в виде одного периода колебаний зондирующих сигналов. Однако их использование сопряжено с большими энергетическими потерями, обусловленными, в частности, с существенным ухудшением направленных свойств радиоволн с уменьщением их несущей частоты. Приемлемое проникновение в почву для обнаружения и распознавания, например, противотанковых мин на глубине закладки до 0.3м обеспечивают радиоволны 3л«-диапазона, причем существенное повышение разрешающей способности радиолокационного зондирования при применении радиоволн дм -диапазона достигается путем использования режима радиолокационного синтезирования апертуры (РСА) антенны при дискретном режиме обзора с применением электронного управления лучом антенны РЛД, причем особенностью организация РСА антенны РЛД является обеспечение выполнения требования состоящего в том, чтобы каждая точка обозреваемого участка наблюдалась в данном случае в течение нескольких секунд.radio emission through the soil layer to the object and vice versa, as well as energy dissipation of the reflected signal at the media interface 7. A generalized representation of the depth of penetration of radio waves into the soil depending on the frequency of radiation of the probing signals and soil moisture is presented in the indicated materials for radio waves mm-, cm-, dm and meter (l) -bands of radio waves 23. On a large part of the earth's surface, soil moisture is such that the signals of the sui range penetrate by units of centimeters, and the signals of the dg-range penetrate by units of decimeters. The best subsoil penetration is provided by the meter-wide radio waves characteristic of the composition of the spectrum of short-pulse radiation in the form of a single oscillation period of the probing signals. However, their use is associated with large energy losses due, in particular, to a significant deterioration in the directional properties of radio waves with a decrease in their carrier frequency. Acceptable penetration into the soil for the detection and recognition of, for example, anti-tank mines at a depth of up to 0.3 m is provided by 3 l “-band radio waves, and a significant increase in the resolution of radar sensing when using dm-band radio waves is achieved by using the aperture radar synthesizer (PCA) antenna mode in discrete viewing mode using electronic beam control of the RLD antenna, and a feature of the organization of the SAR antenna of the RLD is to provide not fulfilling the requirement that each point of the surveyed area is observed in this case for several seconds.
Полученную информацию об интенсивности отражения от подстилающей поверхности на 8 позициях положения луча АФАР за элементарный интервал обследования, равном 1с, алгоритмическиThe information obtained on the intensity of reflection from the underlying surface at 8 positions of the AFAR beam for an elementary inspection interval of 1 s is algorithmically
((
Шц1(МShts1 (M
1717
переносят на горизонтальную новерхность, соответствующую отображению 7 участков подстилающей поверхности размером 60мх25м, занимающих суммарно сектор ± 60° бокового обзора участка местности при перемещении за это время реальной антенны РЛД вдоль пути вертолета. Эту информацию, полученную (см. фиг. 3) с правой и левой сторон вертолета вдоль его пути на каждом элементарном иьггервале обследования, фиксируют в оперативной памяти процессорного устройства «Багет РЛД.transferred to a horizontal surface corresponding to the display of 7 sections of the underlying surface measuring 60mx25m, occupying a total sector ± 60 ° of the side view of the terrain when moving during this time, the real RLD antenna along the helicopter path. This information obtained (see Fig. 3) from the right and left sides of the helicopter along its path on each elementary inspection interval is recorded in the RAM of the processor device “Baguette RLD.
Запомненная информация об интенсивности отражения на 7 З астках подстилающей поверхности с каждой стороны вертолета вдоль его прямолинейного пути за время 7 элементарных интервалов обследования позволяет, как показано на фиг.4, составить матрицу (7x7) данных когерентной обработки сигналов отражения на каждом из этих интервалов. Главной диагонали такой матрицы соответствует информация, в частности, для VII участка фиг.4, под 7-ю разными ракурсами наблюдения вдоль пути прямолинейного полета вертолета.The stored information on the reflection intensity at 7 Zastka of the underlying surface on each side of the helicopter along its straight path during 7 elementary inspection intervals allows, as shown in Fig. 4, to compile a matrix (7x7) of data of coherent processing of reflection signals at each of these intervals. The main diagonal of such a matrix corresponds to information, in particular, for the VII section of Fig. 4, under 7 different angles of observation along the path of a direct flight of a helicopter.
Аналогичное накопление данных когерентной обработки на последовательных элементарных интервалах обследования имеет место при организации режима телескопического обзора, представленного на фиг. 5. В случае, если на вираже скорость вертолета такая же, как в условиях прямолинейного полета фиг.4, имеет место при круговом облете одного участка диаметром 25м накопление когерентной информации под 15 разными ракурсами его радиолокационного наблюдения с борта вертолета.A similar accumulation of coherent processing data at successive elementary inspection intervals takes place when organizing the telescopic viewing mode shown in FIG. 5. In the case where at the turn the helicopter speed is the same as in the case of a straight flight of Fig. 4, during a circular flight of one section with a diameter of 25 m, the accumulation of coherent information under 15 different angles of its radar observation from the helicopter.
Посредством обработки информации на 7-15 участках подстилающей поверхности за элементарный интервал обследования образуется синтезированная диаграмма направленности антенны при некогерентной обработке информации, соответствующая определенному сектору его визирования с борта вертолета. Согласно вышеприведенным результатам расчета при использовании данного технического решения и применении при обработкеBy processing information on 7-15 sections of the underlying surface for an elementary inspection interval, a synthesized antenna pattern is formed with incoherent processing of information corresponding to a certain sector of its sight from the side of the helicopter. According to the above calculation results when using this technical solution and application during processing
М / M /
//7/М 18 // 7 / M 18
полученных сигналов, например преобразования Радона, разрешение зондирования может достигать (0,15-0,5) м.of the received signals, for example, the Radon transform, the sounding resolution can reach (0.15-0.5) m.
В основе преобразования Радона 12 применительно к рассматриваемому случаю лежит определение проекции некоторой неизвестной функции g(x,y)., описывающей расположение в декартовых координатах точек объекта на местности, причем изображение искомого объекта формируют по измерениям доступного ограниченного множества проекций. Эти проекции как функции угла наблюдения ft с учетом введения (5-функции определяются выражением :The Radon 12 transformation is applied to the case under consideration by determining the projection of some unknown function g (x, y)., Which describes the location in Cartesian coordinates of the object’s points on the ground, and the image of the desired object is formed from measurements of an available limited set of projections. These projections as functions of the observation angle ft taking into account the introduction (5-functions are determined by the expression:
р (и, у5) J g(x, y}S(x cosj3 + y sin - u}dxdy, (3)p (u, y5) J g (x, y} S (x cosj3 + y sin - u} dxdy, (3)
где и - длина перпендикуляра, опущенного из начала координат на каждую из прямых пересекающих область отображения функцииwhere and is the length of the perpendicular dropped from the origin to each of the lines intersecting the function display area
g(x,yg (x, y
Кроме того, предполагается возможность получения одно- и двумерного Фурье-преобразованийфункций p(u,ft) и g(jc,),In addition, it is assumed that one- and two-dimensional Fourier transformations of the functions p (u, ft) and g (jc,),
обозначаемых соответственно как Pj (ш, p)viGi(a) cos ft, со sin ft).denoted respectively by Pj (w, p) viGi (a) cos ft, with sin ft).
Тогда, в соответствии с теоремой, утверждающей, что посредством перебора всех возможных значений угла ft можно получить все возможные значения цетрального сечения функции Gy (со cosft , (О sinft), что равносильно ее полному определению 27, имеем:Then, in accordance with the theorem, which states that by enumerating all possible values of the angle ft, we can obtain all possible values of the central section of the function Gy (with cosft, (О sinft), which is equivalent to its complete definition 27, we have:
P,(«,y) G,((,6)smyff),(4)P, (", y) G, ((, 6) smyff), (4)
и, если далее для этой функции провести обратное преобразование Фурье, то соответственно будет определена (восстановлена) искомая функция g(;c,j).and, if we then perform the inverse Fourier transform for this function, then the corresponding function g (; c, j) will be determined (restored).
Более детальный анализ формирования соотнощения (4) позволяет провести аналогию по формированию результирующей голограммы по отдельным голограммам объектов с функциями рассеяния, совпадающими в некоторой области. Однако в отличиеA more detailed analysis of the formation of relation (4) allows us to draw an analogy for the formation of the resulting hologram for individual holograms of objects with scattering functions that coincide in a certain region. However, in contrast
((
1919
от строгого решения этой задачи 28 в данном случае следует использовать понятие ьсвазиголограммы.from a rigorous solution to this problem 28, in this case, the concept of a quasi-hologram should be used.
Усматриваемая аналогия формирования результирующей голограммы состоит в том, что на ограниченном отрезке каждой изодали РЛИ вдоль нее располагается восстановленное частичное изображение объекта, которое в соответствии с выражением (3) является его проекцией под ракурсом Д Параметр смещения и относительно начала системы координат параллельных линий, пересекающих геометрический объект g(x,y), характеризует расположение суммарных интенсивностей рассеяния в точках узкой полосы каждой изодали РЛИ.A perceived analogy to the formation of the resulting hologram is that on a limited segment of each isodal of the radar image along it there is a restored partial image of the object, which, in accordance with expression (3), is its projection from the angle D The offset parameter and relative to the origin of the coordinate system of parallel lines intersecting the geometric object g (x, y), characterizes the location of the total scattering intensities at the points of the narrow band of each radar isodal.
Выполнение одномерного преобразования Фурье такой проекции объекта возвращает в комплексную область представления ее как квазиголограммы записи рассеянного объектом поля. Последующее объединение всех таких квазиголограмм на базе выражения (4) характеризует формирование результирующей квазиголограммы. Если теперь выполнить при этом условии обратное двумерного преобразования Фурье результирующей квазиголограммы, то обеспечивается восстановление геометрического изображения объекта g(x,y) по совокупности его проекций вида р(и,/3) под разными ракурсами.Performing the one-dimensional Fourier transform of such an object projection returns to the complex representation area of it as quasi-holograms of recording the field scattered by the object. The subsequent combination of all such quasi-holograms based on expression (4) characterizes the formation of the resulting quasi-hologram. If, under this condition, the inverse of the two-dimensional Fourier transform of the resulting quasi-hologram is fulfilled, then the geometric image of the object g (x, y) is restored from the totality of its projections of the form p (u, / 3) from different angles.
Такая интерпретация соотношения (4) позволяет условно использовать оценки потенциальной разрещающей способности на местности радиолокационного зондирования, рассчитываемые по формулам типа (2), справедливых при когерентной обработке радиолокационной информации. Вместе с тем это определяет удобную вычислительную схему для проведения обработки некогеррентной радиолокационной информации. В данном случае такая схема обеспечивается посредством использования алгоритма свертки и обратного проецирования. Отправным пунктом такого алгоритмаSuch an interpretation of relation (4) allows the conditional use of estimates of potential resolving power in the area of radar sensing, calculated using formulas of type (2), which are valid for coherent processing of radar information. However, this defines a convenient computational scheme for processing incoherent radar information. In this case, such a scheme is provided by using the convolution and reverse projection algorithm. The starting point of such an algorithm
ЬбГ/Bbg /
2 luMw2 luMw
служит проведение обратного преобразования Фурье равенства (4), что соответствует следующей расчетной формулеthe inverse Fourier transform of equality (4) is used, which corresponds to the following calculation formula
gi (х, У} Р(и, /ЗЖ (х cosJ3 + y sin J3 - u)dudp, (5)gi (x, y} P (u, fj (x cosJ3 + y sin J3 - u) dudp, (5)
где весовая функция влияния «размаха проекций/ fw,;where is the weight function of the influence of the “projection range / fw ;;
АДм) ||й)|ехр(7й)м).(6)ADm) || d) | exp (7th) m). (6)
Алгоритм реконструкции изображения g(x,y) реализуют на базе формулы (5) в виде следующей поэтапной процедуры The image reconstruction algorithm g (x, y) is implemented on the basis of formula (5) in the form of the following stepwise procedure
Шаг 1: свертка или фильтрация. Для каждой проекции p(u,j3) выполняют свертку с функцией (ядром) hc(u}., образуя фильтрованные проекции:Step 1: convolution or filtering. For each projection p (u, j3), a convolution is performed with the function (core) hc (u}., Forming filtered projections:
Ря( p(u,p}h()du(7)Rya (p (u, p} h () du (7)
При определении значений ядра hc(u) в его расчетной формуле (6) подинтегральное выражение умножают на оконную функцию W(G)). Шаг 2: обратное проецирование. Восстановление приближения g (х, у) к исходной функции gi(x,y) в каждой точке осуществляют суммированием значений вдоль каждой проходящей через эту точку прямой и xcosp +ysinft:When determining the values of the kernel hc (u) in its calculation formula (6), the integrand is multiplied by the window function W (G)). Step 2: Reverse Projection The approximation of g (x, y) to the original function gi (x, y) at each point is restored by summing the values along each line passing through this point and xcosp + ysinft:
g,(x,,( + y,inl3,l3}dft.(8)g, (x ,, (+ y, inl3, l3} dft. (8)
Таким образом, рассматриваемый алгоритм РВТ реализует получение фильтрованных значений проекций объекта для каждого угла наблюдения, а затем интегрирование по переменной результатов полученных наблюдений. Объединение зависимостей (7) и (8) формирует выражение (5) и формально проводит к точному рещению, когда для всех w значение W(o)) 1. Однако в этом случае интеграл (6) расходится и понятие точного решения теряет смысл. Поэтому выбираютThus, the considered RWT algorithm realizes obtaining filtered values of the projections of the object for each observation angle, and then integrating the results of the observations over the variable. The combination of dependences (7) and (8) forms expression (5) and formally leads to an exact solution when for all w the value is W (o)) 1. However, in this case the integral (6) diverges and the concept of an exact solution loses its meaning. Therefore choose
moiimoii
2121
функцию окна Що)} такой, чтобы ограничить вклад в решение частот выше некоторой частоты среза сОс.window function Scho)} such as to limit the contribution to the solution of frequencies above a certain cut-off frequency coC.
В идеале фурье-образ функции hc(ti) с учетом функции окна, т.е. I со I Що) }, должен иметь приближенно линейный отклик вплоть до некоторой граничной частоты, после которой он должен спадать до нудя при 6} (Ос .Этому требованию удовлетворяют атомарные функции, которые в данном случае обеспечивают получение более лучшее приближение gi(x,y) к исходной функции gj(x,y) 30.Ideally, the Fourier transform of the function hc (ti) taking into account the window function, i.e. I with I Що)}, should have an approximately linear response up to a certain boundary frequency, after which it should fall to the point at 6} (Os. This requirement is satisfied by atomic functions, which in this case provide a better approximation gi (x, y) to the original function gj (x, y) 30.
Для иллюстрации представленных соотношений рассмотрен поясняющий их в упрощенной постановке пример. Предположим, что ряд локальных неоднородностей (ЛН) РЛИ наблюдаемого участка местности явно обнаруживаются радиоголографической обработкой информации на элементарных интервалах обследования. Другая часть ЛН, включая малоразмерные объекты, в том числе и мины, могут быть обнаружены при повышении разрешения Р.ПД в процессе проведения дальнейшей обработки радиолокационной информации на базе использования соотношений (7) и (8).To illustrate the presented relations, an example explaining them in a simplified formulation is considered. Suppose that a number of local radar inhomogeneities (LHs) of the observed area are clearly detected by radio holographic processing of information at elementary intervals of the survey. The other part of the LV, including small-sized objects, including mines, can be detected by increasing the resolution of the RPD during the further processing of radar information based on the use of relations (7) and (8).
Задача состоит в построении двумерного портрета в декартовой системе координат по совокупности проекций - одномерных портретов, синтезированных на малых угловых интервалах, сдвинутых по ракурсу относительно друг друга 13. Предполагается, что анализируемые РЛИ как обнаруженные на первом этапе обработки, так и необнаруженные находятся в окрестности начала координат зоны обзора на текущем интервале обследования. Относительно точки в начале координат этой зоны рассматривается перемещение вертолета с РЛД по дуге окружности радиуса RO.The task is to construct a two-dimensional portrait in the Cartesian coordinate system based on the totality of projections — one-dimensional portraits synthesized at small angular intervals, shifted by angle relative to each other 13. It is assumed that the analyzed radar images both detected at the first stage of processing and undetected are in the vicinity of the beginning coordinates of the viewing area at the current inspection interval. Relative to the point at the origin of this zone, the movement of the helicopter from the RLD along an arc of a circle of radius RO is considered.
В действительности имеет место более сложное перемещение РЛД относительно точки начала координат, однако для упрощения задачи принимаем, что изменение ракурса участка наблюдения на элементарном интервале обследования мало и тогда RO « const . Дополнительно принимают также, что точки интенсивного радиоотра22i(In reality, there is a more complex displacement of the RLD relative to the origin, however, to simplify the task, we assume that the change in the angle of the observation site on the elementary inspection interval is small and then RO const const. Additionally, it is also accepted that the points of the intense radio path 22i (
жения объекта («блестящие точки ЛН), далее обозначаемые БТ, расположены в плоскости перемещения РЛД по радиусу Rg.of the object (“shiny points of the LN”), hereinafter referred to as BT, are located in the plane of the RLD movement along the radius Rg.
Амплитудно-фазовая характеристика модели отраженного сигнала у() имеет пиковую структуру, что определяет возможность отождествления и сопровождения пиков, обусловленных одной и той же БТ соседних портретов. Совместная обработка доплеровских частот (Oj (J3i) пиков ( / - номер портрета объекта с серединой интервала его наблюдения Д ), отождествленных в соседних портретах, позволяет получить РЛИ объекта в виде оценки декартовых компонент радиусвекторов его БТ: pj (pjx , pjy). Предполагается также, что в измерительном устройстве наряду с полезным сигналом y(ft) присутствует аддитивный распределенный по нормальному закону шум с нулевым средним и дисперсией ащ.The amplitude-phase characteristic of the reflected signal model at () has a peak structure, which determines the possibility of identifying and tracking peaks due to the same BT of neighboring portraits. Joint processing of Doppler frequencies (Oj (J3i) peaks (/ is the number of the portrait of the object with the middle of the observation interval D), identified in neighboring portraits, allows one to obtain the radar image of the object in the form of an estimate of the Cartesian components of the radius vectors of its BT: pj (pjx, pjy). also, that in the measuring device, along with the useful signal y (ft), there is an additive noise distributed according to the normal law with zero mean and dispersion as.
В рамках принятой модели сигнал у() представляет собой суперпозицию гармонических сигналов с неизвестными амплитудами, частотами и фазами. Применение метода максимального правдоподобия позволяет определить эти неизвестные параметры при условии разрешения пиков гармонического сигнала. Полученная оценка (Д) методом максимального правдоподобия в асимптотике подчиняется нормальному закону со средним, равным истинному значению доплеровской частоты БТ на данном Д: Мй),{Д) {pjxcosj3i - pjySin i) и дисперсией В()), равной потенциальной точности измерения частоты гармонического сигнала 6 d/3 / д лр , где q - отношение сигнал/шум по данной БТ и - угловой шаг измерения наблюдения ракурсов РЛИ объекта.Within the framework of the adopted model, the signal y () is a superposition of harmonic signals with unknown amplitudes, frequencies, and phases. Using the maximum likelihood method allows you to determine these unknown parameters, provided that the peaks of the harmonic signal are resolved. The obtained estimate (D) by the maximum likelihood method in asymptotics obeys the normal law with an average equal to the true value of the Doppler frequency of the BT at a given D: Mi), (E) {pjxcosj3i - pjySin i) and the dispersion B ()) equal to the potential accuracy of the frequency measurement harmonic signal 6 d / 3 / d lr, where q is the signal-to-noise ratio for a given BT and is the angular step of measuring the observation of the radar angles of the object.
Представленные в работе 13 расчетные формулы по структуре соответствуют выражению (8). В данном случае в силу линейной зависимости от частоты а)(р) при измеренном ее среднего значения имеем среднее значение оценок координат pj, pjy и они совпадают с их истинными значениями. Последние определяютThe structured formulas presented in (13) correspond to expression (8). In this case, due to the linear dependence on the frequency a) (p) with its measured average value, we have the average value of the coordinate estimates pj, pjy and they coincide with their true values. The latter determine
положение на плоскости БТ двумерного портрета восстанавливаемого объекта. Качество построения двумерного портрета объекта может быть охарактеризовано флюктуационной ошибкой измерения координат радиус-векторов pj и Pjy его БТ и их потенциальной разрешающей способностью.position on the BT plane of a two-dimensional portrait of the restored object. The quality of constructing a two-dimensional portrait of an object can be characterized by a fluctuation error in measuring the coordinates of the radius vectors pj and Pjy of its BT and their potential resolution.
В представленных материалах исследования при некоторых ограничениях по расположению БТ отражений обозреваемого ограниченной области получены приведенные выше (2) потенциально достижимые оценки разрешающей способности рассматриваемого метода томографии. Полученные потенциально достижимое разрешение рассматриваемой модели сигнала при использовании метода синтезированной апертуры необходимо корректировать, что обусловлено наличием шумов измерения доплеровских частот о при формировании оценок координат.In the presented research materials, with some restrictions on the location of BT reflections of the surveyed limited area, the above (2) potentially achievable resolutions of the resolution of the tomography method under consideration were obtained. The obtained potentially achievable resolution of the considered signal model when using the synthesized aperture method needs to be adjusted, due to the presence of noise measurements of Doppler frequencies about when forming coordinate estimates.
Описание работы системы дистанционного выявления малоразмерных объектов рассмотрим на примере конкретных условий ее реализации способом дистанционного выявления малоразмерных объектов с помощью РЛД типа вертолетного когерентно-импульсного радиолокационного комплекса 25 .The operation of the remote detection system for small-sized objects will be described using the specific conditions of its implementation as an example of the remote detection of small-sized objects using an RLD like a helicopter coherent-pulse radar complex 25.
Перед проведением радиолокационного зондирования выделенного участка местности (предположительно не более (5-10) км), на котором предполагается наличие мин, проводят привязку формируемого радиолокационного изображения (РЛИ) подстилающей поверхности к реальным ориентирам (реперам), обрамляющим это поле. Таких ориентиров (см. фиг.З) на местности должно быть не менее 3-х, при недостатке их создают искусственно, при этом в качестве таких ориентиров могут служить радиомаяки, радио или светоотражатели, или, наконец, например, пронумерованные кубы или щиты с различимыми с борта ЛА номерами. Относительно этих ориентиров по окончанию работ представляют радиолокационную карту нахождения искомых малоразмерных объектов наBefore conducting radar sounding of a selected area (presumably no more than (5-10) km), on which the presence of mines is expected, the generated radar image (RLI) of the underlying surface is linked to real landmarks (frames) that frame this field. There should be at least 3 such landmarks (see Fig. C) on the ground, if they are lacking, they are created artificially, while such landmarks can be radio beacons, radios or reflectors, or, finally, for example, numbered cubes or shields with distinguishable from the aircraft numbers. Regarding these landmarks, at the end of the work, they present a radar map of the location of the desired small-sized objects on
2424
подстилающей поверхности, в том числе и при подповерхностном их расположении.underlying surface, including their subsurface location.
На одном из ориентиров выделенного участка местности устанавливают спутниковый радионавигационным комплекс (СРНК) типа СРНК-21ДВ (см. фиг.З) для обеспечения определения относительных координат между ним и ЛА, например, вертолетом, проводящим радиолокационное зондирование поля и имеющим аналогичный радионавигационный комплекс (блок 9 определения координат). Другие ориентиры, обрамляющие поле привязывают к ориентиру со спутниковым радионавигационным комплексом, например, геодезическими средствами с помощью теодолитов и переносных штанг. При этом ориентиры устанавливают по периметру обследуемого поля, на расстоянии друг от друга равном (0,3-0,9) ширины полосы зондирования при пролете. На выделенных ориентирах с геодезической привязкой устанавливаются радиомаяки с тем, чтобы при управлении вертолетом по их излучению организовать полеты над минным полем с равномерным многократным его покрытием участками радиолокационного наблюдения под ракурсами, обеспечивающими получение достаточной для выполнения вышеуказанных процедур информации. При этом предполагают, что привязку к местности производят в оперативно сформированной земной системе координат (ЗСК) относительно точки расположения ориентира с радионавигационным комплексом и дискрет измерений координат по осям {X,Y,Z} ЗСК составляет 1м, то есть фактически задают характеристику разрешения точек в ЗСК, соответствующих обнаружению малоразмерных объектов, в том числе и мин, с учетом неопределенности их положения на площадках разрешения подстилающей поверхности размером 1м х 1м.On one of the landmarks of the selected area of the terrain, a satellite radio navigation complex (SRNK) of the SRNK-21DV type is installed (see Fig. 3) to ensure the determination of the relative coordinates between it and the aircraft, for example, a helicopter conducting radar sounding of the field and having a similar radio navigation complex (block 9 coordinates). Other landmarks framing the field are tied to a landmark with a satellite radio navigation complex, for example, with geodetic means using theodolites and portable rods. In this case, the guidelines are set around the perimeter of the field being examined, at a distance from each other equal to (0.3-0.9) the width of the sensing strip during the passage. Radio beacons are installed on selected landmarks with a geodetic reference so that when controlling the helicopter by their radiation, organize flights over the minefield with its uniform multiple coverage of the radar observation sections from the angles, providing sufficient information to complete the above procedures. At the same time, it is assumed that georeferencing is performed in an operatively formed earth coordinate system (GMS) with respect to the location of the landmark with the radio navigation complex and the discrete measurement of coordinates along the {X, Y, Z} GMS axes is 1 m, that is, they actually set the resolution of the points in ZSC, corresponding to the detection of small objects, including mines, taking into account the uncertainty of their position at the sites of resolution of the underlying surface with a size of 1m x 1m.
Кроме того, непосредственно перед проведением работ по зондированию минного поля производят «списывание систематической ошибки определения взаимных координат вертолетаIn addition, immediately before conducting work on probing the minefield, they write off the systematic error of determining the mutual coordinates of the helicopter
J//J //
2525
и ориентира с СРНК. Эту процедуру выполняют посредством «зависания вертолета над ориентиром с СРНК и визуальной фиксации его с борта вертолета с помощью, например, видеокамеры (на фиг. не показана) с углом обзора до 20° относительно вертикальной оси вертолета и с разрешением, обеспечивающим фиксацию одним пикселем площадки размером 1,5 х 1,5см на подстилающей поверхности с высоты 60м, например камеры типа TRV830E, размещенной на гироплатформе (на фиг. не показана) вблизи центра масс вертолета. При использовании для различения ориентира размером на подстилающей поверхности 2-3 пикселя такая камера с точностью в несколько см позволяет определить положение ориентира относительно проекции центра масс вертолета на местности. Такая юстировка взаимных координат двух объектов с СРНК с устранением систематической ошибки фактически позволяет с точностью порядка 1 дм регулярно определять положение точки проекции центра масс вертолета на подстилающую поверхность относительно расположенного на ней ориентира с СРНК на протяжении длительного отрезка времени, достаточного для проведения работ по зондированию минного поля.and landmark with sRNA. This procedure is performed by “hovering the helicopter over a landmark with SRNK and visually fixing it from the helicopter’s side using, for example, a video camera (not shown in FIG.) With a viewing angle of up to 20 ° relative to the vertical axis of the helicopter and with a resolution providing fixation with one pixel of the site 1.5 x 1.5 cm in size on the underlying surface from a height of 60 m, for example, a TRV830E type camera placed on a gyro platform (not shown in Fig.) near the center of mass of the helicopter. When using 2-3 pixels to distinguish a landmark with a size on the underlying surface, such a camera with an accuracy of several cm allows you to determine the position of the landmark relative to the projection of the center of mass of the helicopter on the ground. Such an adjustment of the mutual coordinates of two objects with SRNK with the elimination of a systematic error actually allows us to regularly determine the position of the projection point of the center of mass of the helicopter on the underlying surface relative to the landmark with SRNK located on it for a long period of time sufficient to conduct mine sensing fields.
Для определения координат обнаруженных РЛД малоразмерных объектов необходимо измерение с точностью около 1м высоты полета вертолета над зондируемой подстилающей поверхностью. Эти измерения в рассматриваемом случае проводят радиотехническим способом в рамках штатной аппаратуры и алгоритмом обеспечения работы РЛД.To determine the coordinates of the detected RLD of small-sized objects, it is necessary to measure with an accuracy of about 1 m the flight height of the helicopter above the probed underlying surface. In the case under consideration, these measurements are carried out by radio engineering in the framework of standard equipment and the algorithm for ensuring the operation of the RLD.
Организация обработки радиолокационной информации наблюдения участков местности с борта в оперативно сформированной ЗСК дает возможность проведения фильтрации бортовых ошибок измерения и принципиального получения привязки наблюдаемых объектов к расположению их на местности с точностью порядка 1дм. Это новое качество обеспечивает повышениеThe organization of the processing of radar information from observing the terrain from the side in an operatively formed ZSC makes it possible to filter on-board measurement errors and fundamentally obtain the binding of the observed objects to their location on the ground with an accuracy of about 1 dm. This new quality enhances
26Ш)Ч1ШЬ26Ш) Ч1ШЬ
разрешения зондирования участков на местности при наблюдении их иод разными ракурсами. В свою очередь, это обеспечивает повышение отношение сигнала/фон для малоразмерных объектов, что дает более достоверное их обнаружение и распознавание.permitting sounding of sites on the ground when observing their iodine from different angles. In turn, this provides an increase in the signal / background ratio for small-sized objects, which gives a more reliable detection and recognition.
В качестве примера рассмотрим процесс получения радиолокационного изображения (РЛИ) участка минного поля с борта вертолета, осушествляюшего боковой обзор по отношению к направлению его полета с использованием бортового радиолокационного датчика 1 (РЛД 1) при полете вертолета с постоянной скоростью 90 км/ч на высоте (50-60) м. Антенна (положение приемо-передаюших модулей 13) РЛД 1 вертолета наклонена к подстилаюшей поверхности, обеспечивая в вертикальной плоскости под углом радиолокационного зондирования (20-60)° обзор полосы местности от 30 лг до 90 л относительно проекции на подстилающую поверхность траектории полета вертолета (фиг.З).As an example, we consider the process of obtaining a radar image (RLI) of a minefield section from the side of a helicopter realizing a side view in relation to the direction of its flight using the on-board radar sensor 1 (RLD 1) when the helicopter is flying at a constant speed of 90 km / h at altitude ( 50-60) m. Antenna (position of the transceiver modules 13) RLD 1 of the helicopter is inclined to the underlying surface, providing in a vertical plane at an angle of radar sensing (20-60) ° overview of the terrain from 30 lg to 90 liters relative to the projection onto the underlying surface of the flight path of the helicopter (Fig.Z).
Сектор отклонения луча антенны РЛД 1 в горизонтальной плоскости составляет порядка ±60°, что определяет охват этим сектором длину участка обозреваемой полосы местности 175 м вдоль линии пути вертолета. Такой длине соответствует отрезок пути вертолета, на протяжении которого в течение 7 секунд каждая точка участка обозреваемой полосы находится в секторе отклонения луча антенны РЛД 1.The sector of the beam deflection of the RLD 1 antenna in the horizontal plane is about ± 60 °, which determines the coverage by this sector of the length of the section of the surveyed terrain strip 175 m along the helicopter path line. Such a length corresponds to a segment of the helicopter path, during which for 7 seconds each point of a portion of the surveyed strip is in the sector of the beam deflection of the RLD 1 antenna.
С помошью задания когерентного излучения РЛД 1 организуют режим синтезированной апертуры антенны, который позволяет за время наблюдения 1с получить с большим разрешением РЛИ зондируемого участка местности. Время наблюдения участка местности с помошью РЛД в течение 1 с выбрано, исходя из практики формирования РСА при использовании когерентной обработки сигналов 11. Весь сектор зоны обзора РЛД 1 ±60° разделяют на 8 парциальных секторов шириной по 15° в предположении возможности одновременного приема информации во всех 8 секторахUsing the task of coherent radiation of the RLD 1, a synthesized aperture of the antenna mode is organized, which allows one to obtain, with a high resolution, the radar image of the probed area terrain during observation 1 s. The time of observation of the terrain using RLD for 1 s was selected based on the practice of SAR formation using coherent signal processing 11. The entire sector of the RLD viewing area of 1 ± 60 ° is divided into 8 partial sectors with a width of 15 ° under the assumption that it is possible to simultaneously receive information in all 8 sectors
в течение 1,024 с. Это может быть обеспечено в случае, когда луч АФАР РЛД 1, находясь в одном секторе в течение 1 мс для формирования 128 изодалей по расстоянию (по радиальному направлению от РЛС) с дискретом 0.5 м, последовательно перемещают на такие же интервалы времени в другие сектора и через 7 мс вновь возвращают в исходное положение. В результате этого при соответствующем получении отраженных сигналов имеют данные для формирования 8 радиоголограмм в виде квадратных матриц 128 х 128 определения интенсивности отражения 8x2 точек подстилающей поверхности. Согласно общему подходу восстановления РЛИ по радиоголограмме 26 обработку их проводят с использованием процедуры двухмерного быстрого преобразования Фурье (БПФ). Полученными значениями интенсивности обнаружения в полярной системе координат аппроксимируют 10500 узлов земной декартовой системы координат, разделяемых ячейками 1мх1м площадь обозреваемого )астка местности размером 175м хбОм.within 1,024 s. This can be achieved when the AFAR RLD 1 beam, being in the same sector for 1 ms for the formation of 128 isodals in distance (in the radial direction from the radar) with a 0.5 m increment, is sequentially moved at the same time intervals to other sectors and after 7 ms, they are again returned to their original position. As a result of this, with the corresponding receipt of reflected signals, they have data for the formation of 8 radio holograms in the form of 128 x 128 square matrices for determining the reflection intensity of 8x2 points of the underlying surface. According to the general approach for reconstructing radar data from a radio hologram 26, they are processed using a two-dimensional fast Fourier transform (FFT) procedure. The obtained values of the detection intensity in the polar coordinate system approximate 10,500 nodes of the Earth’s Cartesian coordinate system, separated by cells 1mx1m the area under review) terrain size 175m hbOm.
На следующем 1с интервале времени рассмотренную процедуру получения информации для формирования 8 радиоголограмм повторяют на новом отрезке траектории полета вертолета, соответствующем некоторому усредненному ракурсу наблюдения. Этот ракурс наблюдения выделенного участка местности для каждого / -го отрезка траектории полета вертолета далее обозначается как Д (г 1, 2, ...,7). Параллельно приему РЛД 1 данных для ракурса i -го наблюдения с помощью блока 3 производят обработку информации для ( г -1) -го значения ракурса.In the next 1s time interval, the considered procedure for obtaining information for generating 8 radio holograms is repeated on a new segment of the helicopter flight path corresponding to a certain averaged observation angle. This aspect of observation of the selected area for each / -th segment of the helicopter flight path is hereinafter referred to as D (r 1, 2, ..., 7). In parallel with receiving RLD 1 data for the i-th observation angle using block 3, information is processed for the (r -1) th angle value.
Участок минного поля в секторе обзора антенны РЛД шириной 60 л и длиной 175 л вдоль пути вертолета, который он преодолевает за 7 с, разделяют на 7 примыкающие друг к другу части полосок размером 60 м х25 м, соответствующие 1с циклу формирования «кадра изображения местности при когерентной обработке информации. Фиг. 4 иллюстрирует характер пересеченияThe minefield section in the field of view of the RLD antenna with a width of 60 l and a length of 175 l along the helicopter path, which it overcomes in 7 s, is divided into 7 adjacent parts of strips 60 mx 25 m in size, corresponding to the 1st cycle of formation of a “terrain image frame at coherent processing of information. FIG. 4 illustrates the nature of the intersection
11
..
28 28
Щк ЮП этих полосок веерным расположением лучей РИД 1 вертолета, в частности, на отрезке его траектории от момента времени t до момента времени tj4, отсчитываемых от начала времени накопления данных для некогерентной обработки информации. При движении вертолета каждую 1с производят прием данных, соответствующих отраженным с участков подстилающей поверхности, номера которых относительно текущего положения вертолета показаны на фиг. 4, сигналов для проведения в блоке 3 формирования радиолокационного изображения их когерентной обработки по 49 «кадрам. При наличии данных для такой матрицы через каждые 7с наступает возможность организации некогерентной обработки информации для одной из полосок для 7 существенно разных диапазонов ракурсов радиолокационного ее облучения: +(60°51°), ±(5Г-40°), ±(40°-22°) и ± 22°. На фиг. 4 эту сшуацию иллюстрирует матрица «кадров размером (7x7), главная диагональ которой соответствует полоске местности с 7-ю «кадрами для некогерентной обработки информации. На последующих (1 с) интервалах времени (элементарных интервалах) рассмотренную процедуру получения информации для формирования 8 радиоголограмм с каждого нового отрезка траектории полета вертолета, соответствующую некоторому усредненному ракурсу наблюдения повторяют. В результате обработки информации 8 каналов за 1 с формируют синтезированную диаграмму направленности (СДН) антенны, соответствующую сектору угла ± 60° бокового обзора участка местности при перемещении реальной антенны РЛД 1 вдоль пути вертолета. Кроме того, длину каждого контрольного участка выбирают с учетом возможности охвата такого участка сектором отклонения луча антенны РЛС .ЛА, величину шага дискретного поворота радиолокационного луча антенны РЛС выбирают соответствующейShchk UP of these strips with the fan arrangement of the RID 1 rays of the helicopter, in particular, on the segment of its trajectory from time t to time tj4, counted from the beginning of the data accumulation time for incoherent information processing. When the helicopter moves, each 1 s receives data corresponding to those reflected from sections of the underlying surface, the numbers of which relative to the current position of the helicopter are shown in FIG. 4, signals for conducting in block 3 the formation of a radar image of their coherent processing of 49 "frames. If there is data for such a matrix, every 7 seconds it becomes possible to organize incoherent information processing for one of the strips for 7 substantially different ranges of angles of its radar exposure: + (60 ° 51 °), ± (5Г-40 °), ± (40 ° - 22 °) and ± 22 °. In FIG. 4, this case is illustrated by a matrix of “frames in size (7x7), the main diagonal of which corresponds to a strip of terrain with 7” frames for incoherent processing of information. At subsequent (1 s) time intervals (elementary intervals), the considered procedure for obtaining information for generating 8 radio holograms from each new segment of the helicopter flight path corresponding to a certain average observation angle is repeated. As a result of processing the information of 8 channels in 1 s, a synthesized antenna radiation pattern (SDN) is formed corresponding to the sector of the angle ± 60 ° of the side view of the terrain when moving the real RLD 1 antenna along the helicopter path. In addition, the length of each control section is chosen taking into account the possibility of covering such a section with the deflection sector of the radar antenna .LA, the step of the discrete rotation step of the radar beam of the radar antenna is selected accordingly
ширине этого луча в горизонтальной плоскости, а заданный угол поворота луча выбирают соответствующим углу охвата участка сектором отклонения луча антенны РЛС ЛА.the width of this beam in the horizontal plane, and the predetermined angle of rotation of the beam is chosen corresponding to the angle of coverage of the site sector deflection of the beam of the radar antenna of the aircraft.
При этом в качестве признаков, определяющих или участки с возможным местонахождением малоразмерных объектов, или места нахождения на них объектов, или находящиеся в этих местах объекты, выбирают характеристики интенсивности и/или протяженности дискретных сигналов соответствующего радиоизображения.In this case, as signs defining either areas with the possible location of small objects, or the location of objects on them, or objects located in these places, choose the characteristics of the intensity and / or length of the discrete signals of the corresponding radio image.
Проведение дополнительной некогерентной обработки информации по 7 «кадрам позволяет в несколько раз увеличить линейное разрещение на местности. Если из-за малости полученных на некоторых участках соотношений сигнал/фон результаты обработки могут оказаться недостаточными для принятия рещения об обнаружении, в частности, мин, проводят дополнительное обследование «подозрительных участков. Естественным способом дальнейщего уменьшения величины линейного разрещения на местности является повторное зондирование этих участков с существенным увеличением диапазона ракурсов их наблюдения, путем, например, кругового (называемого также телескопическим} облета этих участков местности.Carrying out additional incoherent processing of information on 7 "frames allows several times to increase the linear resolution on the ground. If, due to the smallness of the signal / background ratios obtained in some areas, the processing results may not be sufficient to make a decision on the detection, in particular, mines, an additional examination of “suspicious areas. A natural way to further reduce the linear resolution on the ground is to re-probe these areas with a significant increase in the range of viewing angles, for example, by circular (also called telescopic) flight of these areas.
Телескопический режим наблюдения при ширине зондирующего луча РЛД во5- 15° позволяет при наклонной дальности 85 м охватить площадку местности диаметром около 25м и обеспечить в центральной части ее линейное разрещение вплоть до половины длины радиоволны зондирующего сигнала РЛД 1.The telescopic observation mode with an RLD probe beam width of 5-15 ° allows for an inclined range of 85 m to cover a terrain area with a diameter of about 25 m and to ensure its linear resolution in the central part up to half the radio wave length of the RLD 1 probe signal.
При недостаточности одноразового осмотра минного поля и частых обращений к режиму телескопического обзора возможен другой вариант организации поиска с многократным наблюдением участков минного поля под различными ракурсами. В этом варианте организации поиска мин вертолет многократно пересекает это поле, неIf there is insufficient one-time inspection of the minefield and frequent calls to the telescopic viewing mode, another option is possible for organizing a search with multiple observation of sections of the minefield from different angles. In this version of the mine search organization, the helicopter repeatedly crosses this field, not
Злт{1& 1Zlt {1 & 1
30thirty
меняя курса и делая развороты вне поля, чтобы пересечь его под другим курсовым направлением полета.changing course and making turns outside the field to cross it under a different directional direction of flight.
Для выдерживания курса вертолета при ручном пилотировании на поверхность минного поля предварительно могут быть сброшены оптически заметные буйки, служащие ориентирами пилота при полете вертолета. Эти буйки при проведении радиолокационного зондирования минного поля фиксируют также видеокамерой (на фиг. не показана), расположенной, например, под днищем кабины вертолета. Видеосьемка позволяет организовать привязку формируемого на борту вертолета радиолокационного изображения к ориентирам на местности, в том числе к буйкам на минном поле, относительно которых в дальнейшем производят операцию, связанную с проведением разминирования.To maintain the helicopter heading during manual piloting, optically noticeable buoys can be previously dropped onto the surface of the minefield, which serve as the pilot's guides during helicopter flight. These buoys when conducting radar sounding of the minefield are also fixed with a video camera (not shown in Fig.), Located, for example, under the bottom of the helicopter cabin. The video allows you to organize the binding of the radar image generated on board the helicopter to landmarks on the terrain, including to the buoys in the minefield, regarding which they will subsequently carry out the operation related to mine clearance.
Троекратный пролет вертолета с постоянным курсом над малоразмерными объектами местности под курсовыми углами О , 120° и 240° практически эквивалентен круговому облету во всем диапазоне ракурсов 360° телескопического обзора выделенного участка местности. В данном случае при соблюдении вышеуказанных параметров полета регулярным скользящим 7 секундным циклом обработки картографической информации покрывают 1 га местности, что почти в 20 раз больше наб.11юдаемого участка в режиме телескопического обзора. Однако при таком обзоре необходимо накопление огромного объема информации отдельных «кадров местности площадью каждого 0.15 га. При 3-х кратном покрытии минного поля площадью 1 км подобная обработка потребует объем памяти запоминающих устройств для фиксирования радиолокационных данных почти 15 000 «кадров местности.A three-time flight of a helicopter with a constant course over small-sized terrain objects at course angles of O, 120 ° and 240 ° is almost equivalent to a circular flight over the entire range of angles of 360 ° of a telescopic view of a selected area of terrain. In this case, subject to the above flight parameters, a regular moving 7 second cycle of processing cartographic information covers 1 hectare of terrain, which is almost 20 times larger than the area under observation in telescopic view mode. However, with such a review, it is necessary to accumulate a huge amount of information of individual “footage of the area with an area of 0.15 ha. With 3-fold coverage of a minefield with an area of 1 km, such processing will require the memory capacity of memory devices for recording radar data of almost 15,000 "frames of the terrain.
Обработку производят в вычислительном центре командного пункта (КП) (на фиг. 3 не пронумерован), куда автоматически с помощью радиопередающего и радиоприемного устройствProcessing is carried out in the command center (KP) computer center (not numbered in Fig. 3), where it is automatically done using radio transmitting and receiving devices
Итчт Itcht
3131
Ae«w/e Ae w / e
(соответственно устройств 5 и 10) поступает соответствующая информация.(devices 5 and 10, respectively), relevant information is received.
Дополнительное увеличение линейного разрешения в режиме телескопического обзора участка местности возможно посредством увеличения скорости полета вертолета с тем, чтобы на регулярном скользящем 7 с цикле обработки картографической информации охватить весь диапазон ракурсов наблюдения малоразмерных объектов. В данном случае для наклонной дальности 85 м до центра наблюдаемого участка при скорости полета вертолета 90 км/час диапазон ракурсов не превышает 120°.An additional increase in linear resolution in the mode of telescopic viewing of a terrain is possible by increasing the flight speed of the helicopter so as to cover the entire range of viewing angles of small objects on a regular rolling 7 with a cycle of processing cartographic information. In this case, for an inclined range of 85 m to the center of the observed area at a helicopter flight speed of 90 km / h, the angle range does not exceed 120 °.
При организации поиска производят последовательный просмотр участков заданной местности (предполагаемого минного поля). Процедуры обнаружения и распознавания малоразмерных объектов проводят в соответствии с алгоритмом, реализуемым в вычислительном устройстве 62. Обнаружение объектаWhen organizing a search, a sequential scan of sections of a given area (the proposed minefield) is performed. The detection and recognition of small objects is carried out in accordance with the algorithm implemented in the computing device 62. Object detection
Каждый «кадр РЛИ, полученный в результате зондирования и записанный в блок памяти БП 4i, а затем переданный в БП 42, представляет собой матрицу, в которой положение элементов соответствует положениям элементарных площадок в геодезической сетке. Размеры таких площадок определяется той разрешающей способностью системы, которой она обладает на этапе обнаружения (например, 1х1м). В визуальном изображении такая дискретная площадка будет соответствовать одному пикселю, яркость которого определится суммой радиолокационных сигналов от земной поверхности, переотражений от подповерхностных слоев и от объекта, расположенного на поверхности или под ней. Вполне очевидно, что в зависимости от рельефа местности наклоны элементарных площадок будут изменяться, но в большинстве случаев эти изменения характерны не для одной элементарной площадки, а для некоторой их группы. Для такой группы может быть вычисленEach "frame of radar data obtained as a result of sounding and recorded in the memory unit of PSU 4i, and then transferred to PSU 42, is a matrix in which the position of the elements corresponds to the positions of elementary sites in the geodetic grid. The size of such sites is determined by the resolution of the system that it possesses at the stage of detection (for example, 1x1m). In a visual image, such a discrete area will correspond to one pixel, the brightness of which is determined by the sum of the radar signals from the earth's surface, re-reflections from subsurface layers and from an object located on or below the surface. It is quite obvious that, depending on the terrain, the slopes of the elementary sites will change, but in most cases these changes are characteristic not of one elementary site, but of a certain group of them. For such a group can be calculated
усредненный уровень мощности принимаемых сигналов Рср. Далее устанавливается порог Пк, обеспечивающий заданную вероятность ложных тревог, которая должна выдерживаться постоянной для всех последующих групп площадок. Факт обнаружения объекта будет считаться установленным в случае превыщения порога сигналом с мощностью Pcij в ячейке матрицы Sy. При этом вероятность обнаружения Робн зависит от соотнощения Ксф Ру /Рср . При наблюдении площадки в одном пролете над ней под некоторым курсовым углом Ксф может составить (3-9)дБ 8 в зависимости от длины излучаемой волны. При Ксф 9дБ вероятность обнаружения объекта на фоне отражений от подстилающей поверхности, согласно 10 составит Робн (0,2-0,3). Повторные наблюдения этого участка при одном и том же курсовом угле полета ЛА позволят увеличить вероятность обнаружения. В качестве дальнейщего рассмотрения взят участок, сигнал от которого едва превысил пороговый уровень и имел Ксф 9 дБ (участок 4 фиг. 6) при разрещающей способности БРЛС с синтезированной апертурой, равной 1x1 м.average power level of received signals Pav. Next, the PC threshold is set, which provides a given probability of false alarms, which must be kept constant for all subsequent groups of sites. The fact of object detection will be considered established if the threshold is exceeded by a signal with a power Pcij in the cell of the matrix Sy. In this case, the probability of detecting Robn depends on the ratio Ksf Ru / Psr. When observing the site in one flight above it at a certain heading angle, the CSF can be (3–9) dB 8 depending on the length of the emitted wave. At Ksf 9dB, the probability of detecting an object against a background of reflections from the underlying surface, according to 10, will be Robn (0.2-0.3). Repeated observations of this site at the same course angle of flight of the aircraft will increase the likelihood of detection. As a further consideration, we took a section from which the signal barely exceeded the threshold level and had a Ksf of 9 dB (section 4 of Fig. 6) with a resolving power of radar with a synthesized aperture equal to 1x1 m.
При увеличении количества повторных полетов над участком № 4 с использованием метода синтезированной апертуры Робн будет возрастать (фиг. 7). Первый случай соответствует N полетам (1,2,3,4) над участком .f 4 , а второй - такому же количеству полетов под разными курсовыми углами М над тем же участком. При одинаковом начальном соотнощении Коф 9 дБ д.11я обоих вариантов при каждом последующем пролете над участком №4 разрешающая способность в предлагаемой системе возрастает в 2 раза по каждой координате, в результате чего наблюдаемая площадь уменьшается в 4 раза (6 дБ), во столько же возрастает Ксф. Это приводит к быстрому росту вероятности обнаружения до уровня (0,95-0,98) при многократном просмотре одного и того же участка. В то же время из фиг.7 видно, что при использовании существующих систем с синтезированной апертурой увеличение количества пролетов неWith an increase in the number of repeated flights over section No. 4 using the synthesized aperture method, Robn will increase (Fig. 7). The first case corresponds to N flights (1,2,3,4) over the .f 4 section, and the second to the same number of flights at different heading angles M over the same section. With the same initial correlation Cof 9 dB d.11ya of both options, with each subsequent flight over section No. 4, the resolution in the proposed system increases by 2 times in each coordinate, as a result of which the observed area decreases by 4 times (6 dB), by the same Ksf increases. This leads to a rapid increase in the probability of detection to the level of (0.95-0.98) when viewing the same area repeatedly. At the same time, Fig. 7 shows that when using existing systems with synthesized aperture, the increase in the number of spans is not
33 «WfOfS33 "WfOfS
приводит к повышению разрешающей способпости, а рост Робн объясняется лишь результатом обработки накопленной информации.leads to an increase in resolution, and the growth of Robn is explained only by the result of processing the accumulated information.
Алгоритм обнаружения объектов можно представить в следующем виде:The object detection algorithm can be represented as follows:
Первый проход групп площадок при разрешении, равном 1х1м:The first pass of groups of sites with a resolution of 1x1m:
Определение порога для групп участков:Defining a threshold for site groups:
Acpij a; Aij)/N; nij-l,lAepijAcpij a; Aij) / N; nij-l, lAepij
Acpki & Aki )/N ; Пы 1,1 Acpki Aeprs (gSДгз )/N ; 1,1 Aeprs где N 5 Формирование пороговой матрицы ,M ТAcpki & Aki) / N; Py 1.1 Acpki Aeprs (gSDGZ) / N; 1.1 Aeprs where N 5 Formation of the threshold matrix, M T
34IMOM GA значим К VAij nij- ij i||VAij торой проход групп площадок при разрешении, равном 0,5х 0,5 V ;:ij 1 & Ац Пц ij у+1 ретий проход групп площадок при разрешении, равном 0,5х 0,5 V/:y 1 Таким образом, после обработки первичной информации получаем матрицу ,M, элементы которой Ку будут иметь значения 0;1;2;3, что определяет соответствующую степень достоверности обнаружения некоторого объекта. После выполнения процедуры обнаружения, произведенное с различной степенью достоверности на различных участках, производится автоматическое выделение малоразмерных объектов. Если при анализе содержимого матрицы ,M будет обнаружена компактная группа значений 1, то это будет означать наличие , элемент которой обо34IMOM GA is significant To VAij nij- ij i || VAij the second passage of the groups of platforms with a resolution of 0.5x0.5 V;: ij 1 & AC Pts ij y + 1 retiy passage of the groups of platforms with a resolution of 0.5x0 , 5 V /: y 1 Thus, after processing the primary information, we obtain a matrix, M, the elements of which Ku will have values 0; 1; 2; 3, which determines the corresponding degree of reliability of detection of some object. After completing the detection procedure, performed with varying degrees of reliability in different areas, the automatic selection of small objects. If, when analyzing the contents of the matrix, M, a compact group of values 1 is found, then this will mean the presence of which element
протяженного объекта. В противоположном случае, т.е. когда в матрице будут присутствовать разрозненные значения, отличные от нуля, то эти места будут соответствовать местоположению малоразмерных объектов. Причем, значение «1 означает самую низкую достоверность обнаружения малоразмерного объекта и это место на земной поверхности необходимо проверить дополнительно из-за того, что здесь могла быть ложная тревога.extended object. In the opposite case, i.e. when disjoint values other than zero are present in the matrix, these places will correspond to the location of small objects. Moreover, the value of "1 means the lowest reliability of detection of a small-sized object, and this place on the earth's surface must be checked additionally because there could be a false alarm.
Алгоритм выделения малоразмерного объектаSmall Object Selection Algorithm
& (i+u,i+t2 О V (ii, i2 € -1;0;1 & 1 (ц i2 0) & (i + u, i + t2 0 V (ii, i2 € -1; 0; 1 & 1 (q i2 0)
- малоразмерный объект- small object
Kij 0 & (3 (I, , 12 е -1;0;1 & 1 (ij- 12- 0) К,,, ;+а 0 крупноразмерный объектKij 0 & (3 (I,, 12 е -1; 0; 1 & 1 (ij- 12- 0) К ,,,; + а 0 large-sized object
После выделения малоразмерных объектов над одним из них, имеющим высокую достоверность производится облет в режиме телескопического наблюдения, при котором обеспечивают разрешающую способность системы порядка 0,15 м х 0,15м.After the selection of small objects above one of them having high reliability, a flyover is performed in the telescopic observation mode, in which they provide a system resolution of the order of 0.15 mx 0.15 m.
В этом режиме РЛИ со сверхразрешением передают на нейросетевую структуру, которая путем сравнения с эталоном, которому она обучена, должна распознать обнаруженный объект. Малоразмерный объект может быть, например, осколком снаряда, куском трубы или миной определенного типа. Классификатор 11 на своем выходе должен дать ответ на принадлежность обнаруженного объекта к тому или иному классу малоразмерных объектов.In this mode, super-resolution radios are transmitted to a neural network structure, which, by comparing with the standard it is trained in, should recognize the detected object. A small object can be, for example, a fragment of a shell, a piece of pipe or a mine of a certain type. Classifier 11 at its output should give an answer to the belonging of the detected object to one or another class of small-sized objects.
Распознавание объекта основано на применении нейросетевых структур (НСС) 34. пес состоит из схемы Кохонена и многослойного перцептрона. Па первом этапе функционирования ПСС работает схема Кохонена, которая используется в качестве обнаружителя, а на втором (распознавание) - многослойный перцептрон (МП).Object recognition is based on the use of neural network structures (NSS) 34. The dog consists of a Kohonen circuit and a multilayer perceptron. At the first stage of the MSS operation, the Kohonen scheme works, which is used as a detector, and at the second (recognition), a multilayer perceptron (MP).
3535
структуру естественного нейрона. Основу ИН составляет сумматор, умножитель и нороговая схема (на фиг. не показаны). На входные сигналы, поступающие на ИН, через умножители накладываются определенным образом задаваемые весовые коэффициенты, а суммарный сигнал поступает на пороговую схему, в которой реализуется нелинейная функция активации. Форма этой функции может иметь вид сигмоиды, единичного скачка, квадратичной или другой зависимости. Выходом ИН могут быть значения О или 1 для функции единичного скачка, либо промежуточные значения между О и 1 (или -1 и 1) для других функций. В результате нейрон будет считаться возбужденным (положительные значения или 1 на его выходе), либо заторможенным (отрицательные значения или О на выходе). В многослойных схемах НСС между входным и выходным слоями могут существовать один или более промежуточных слоев, связанные с предыдущими и последующими слоями определенным образом. На выходах нейронов последнего слоя будет сформирован результат работы всей нейросети.structure of a natural neuron. The basis of the IN is an adder, a multiplier and a normal circuit (not shown in FIG.). The input signals arriving at the IN through the multipliers are superimposed in a certain way defined by weighting coefficients, and the total signal is fed to a threshold circuit in which a nonlinear activation function is realized. The form of this function can take the form of a sigmoid, a single jump, a quadratic, or other dependence. The output of IN can be values of O or 1 for the function of a single jump, or intermediate values between O and 1 (or -1 and 1) for other functions. As a result, the neuron will be considered excited (positive values or 1 at its output), or inhibited (negative values or O at the output). In multilayer HCC schemes, one or more intermediate layers may exist between the input and output layers, connected in a certain way with previous and subsequent layers. At the outputs of the neurons of the last layer, the result of the work of the entire neural network will be formed.
Общим свойством для всех видов НСС является то, что они имеют два режима работы - обучение и воспроизведение. Следовательно, если НСС является обучаемой структурой, то она заранее не программируется, а обучаясь без программирования, НСС представляет собой адаптивную или самоорганизующуюся вычислительную машину.A common property for all types of NSS is that they have two operating modes - training and reproduction. Therefore, if the NSS is a learning structure, then it is not pre-programmed, but learning without programming, the NSS is an adaptive or self-organizing computer.
Работа схемы Кохонена основана на принципе конкуренции и наилучшим образом подходит для выявления неоднородностей, чаще всего встречающихся на изображении при проведении первичной обработки, что является важным свойством для применения данной схемы в качестве обнаружителя для выявления характерных неоднородностей. Нри сканировании изображения скользящим окном в этой НСС образуются кластеры, соответствующие появлению сигналов от «победивших нейронов. Эти кластеры по мере движения окна по строкам усиливаются или ослабляются. Носле сканирования всегоThe operation of the Kohonen scheme is based on the principle of competition and is best suited for identifying heterogeneities that are most often found in the image during the initial processing, which is an important property for using this scheme as a detector for identifying characteristic inhomogeneities. When scanning the image with a sliding window, clusters are formed in this NSS, which correspond to the appearance of signals from the “victorious neurons”. These clusters strengthen or weaken as the window moves along the lines. After scanning everything
«jjsjG m ("JjsjG m (
изображения в среднем слое НСС будут образованы кластеры неоднородностей, чаще всего встречающиеся на изображении. После этого содержимое кластеров нередают в многослойный перцептрон, который заранее обучен раснознаванию некоторых фигур (прямоугольник, эллипс, квадрат и др.) различной ориентации и их сочетаний. После обработки всего изображения на выходе МП получают отфильтрованную информацию, в которой отсутствуют не связанные с эталонными изображениями и их сочетаниями образы.image in the middle layer of the NSS clusters of heterogeneities will be formed, most often found in the image. After that, the contents of the clusters are not redirected to a multilayer perceptron, which is preliminarily trained to recognize some figures (rectangle, ellipse, square, etc.) of different orientations and their combinations. After processing the entire image, the filtered information is obtained at the MP output, in which there are no images unrelated to the reference images and their combinations.
Использованная в созданной НСС схема Кохонена (СК) выполнена как двухслойная нейросеть. Входной слой фактически является буфером между входными сигналами и внутренним слоем нейронов, поэтому не считается слоем нейронов. Нейроны всех слоев имеют между собой связи с определенными весовыми коэффициентами, например т, Wy. Коэффициенты Шц первоначально назначают случайным образом, а затем на каждом шаге вычислений настраиваютThe Kohonen (SC) scheme used in the created NSS is designed as a two-layer neural network. The input layer is actually a buffer between the input signals and the inner layer of neurons, therefore it is not considered a layer of neurons. Neurons of all layers have interconnections with certain weighting factors, for example, m, Wy. Coefficients Шц initially assigned randomly, and then at each step of the calculations set
mij mjj + С( Ei - mij) Y, , где Ej - нормированные значения входных сигналов YJ - выходное значение J- нейронаmij mjj + С (Ei - mij) Y,, where Ej are the normalized values of the input signals YJ is the output value of the J-neuron
YJ f WjkSmkiEi -( Z ImjiEi - G),YJ f WjkSmkiEi - (Z ImjiEi - G),
где G- пороговое значение.where G is the threshold value.
В процессе функционирования (самоорганизации) на выходе сети Кохонена формируют кластеры - группы активных нейронов, характеризующие определенные категории входных векторов, соответствующие одной пространственной ситуации.In the process of functioning (self-organization) at the output of the Kohonen network, clusters are formed - groups of active neurons that characterize certain categories of input vectors corresponding to one spatial situation.
При сходстве полученного от сети Кохонена образа с соответствующим эталонным образом на выходе перцептрона активизируют информацию об одном из классов образов, например, или «мина, или «осколок снаряда, или «кусок трубы, или «неопознанный объект.When the image obtained from the Kohonen network is similar to the corresponding reference image, information about one of the image classes is activated at the output of the perceptron, for example, either “mine, or“ shell fragment, or “piece of pipe, or“ unidentified object.
((
37 и ч и Г37 and h and g
38ДШ 1№Ш Алгоритм работы блока 3 формирования радиолокационного изображения нриведен нри описании получения радиоголограмм и преобразования Радона. Входная информации поступает по цифровым линиям связи (на фиг. не показаны): з БСогл 2 в виде последовательности импульсов (16 разрядов) с астотой 300 МГц , з БСинхр 7 по каналу синхронизации с частотой передачи импульсов 1 Гц; из ВУ 6i по каналу передачи траекторных данных о движении вертолета в виде 16 разрядных слов с частотой 1 кГц. Выходная информация алгоритма представляет собой массив данных, который передают в блок 4i памяти для оперативного хранения с целью последующей их передачи на обработку. Алгоритм БФРЛИ включает следующую последовательность действий: 1)Проведение процедуры цифрового фазового детектирования сигнальной информации промежуточной частоты; 2)Формирование для каждой пачки 8 отраженных импульсов длительностью, например, 0.2 мкс и периодом повторения 1 мкс значений комплексных чисел с учетом корректирующего фазового множителя компенсации задержки сигнала д.11я среднего значения несущей частоты импульсов пачки и общего индекса частотной модуляции ЛЧМ, например, ju 300 МГц / с; 3) Запись последовательности комплексных чисел в виде массива г-й строки каждой последовательно образуемой т-й зоны обзора луча (, 2,...,8) при его перемещении с дискретом по времени 1024 мкс в секторе бокового обзора ± 60° РЛД относительно прямолинейного полета вертолета;38ДШ 1№Ш The algorithm of operation of block 3 for generating a radar image is described in the description of obtaining radio holograms and the Radon transform. Input information is received via digital communication lines (not shown in Fig.): S BSogl 2 in the form of a sequence of pulses (16 bits) with frequency 300 MHz, s BSync 7 via a synchronization channel with a pulse transmission frequency of 1 Hz; from WU 6i through the channel for transmitting trajectory data on the movement of the helicopter in the form of 16 bit words with a frequency of 1 kHz. The output of the algorithm is an array of data that is transmitted to the memory unit 4i for online storage for subsequent transmission to processing. The BFRLI algorithm includes the following sequence of actions: 1) Conducting a digital phase detection procedure for intermediate frequency signal information; 2) Formation for each burst of 8 reflected pulses with a duration of, for example, 0.2 μs and a repetition period of 1 μs of complex numbers, taking into account the correcting phase factor of signal delay compensation d.11a of the average value of the carrier frequency of the burst pulses and the overall frequency modulation index of the LFM, for example, ju 300 MHz / s; 3) Recording a sequence of complex numbers in the form of an array of the nth row of each sequentially formed nth beam field of view (, 2, ..., 8) when it moves with a time discrete of 1024 μs in a side view sector of ± 60 ° RLD relative to direct helicopter flight;
4) Формирование иа элементарном интервале обследования длительностью 1,048с для 8 зон обзора луча матриц исходных данных размером (128x128);4) Formation of an elementary inspection interval of 1.048 s duration for 8 viewing areas of the beam of the matrix of source data of size (128x128);
5)Определение координат центра каждой w-й зоны обзора луча и значения наклонной дальности в зависимости от высоты полета вертолета;5) Determination of the coordinates of the center of each w-th beam viewing area and the value of the slant range depending on the height of the helicopter;
6)Оценка радиальной и тангенциальной составляющих скорости движения вертолета относительно центров каждой т-й зоны обзора луча в середине элементарного интервала обследования;6) Evaluation of the radial and tangential components of the speed of the helicopter relative to the centers of each t-th area of the beam survey in the middle of the elementary inspection interval;
7)Определение доплеровского сдвига, вызванного скоростью движения вертолета по радиальной составляющей, для каждой из 128 частот зондирования;7) Determination of the Doppler shift caused by the speed of the helicopter along the radial component for each of the 128 sounding frequencies;
8)Проведение корректировки значений комплексных элементов 8 матриц размером (128x128) с целью исключения влияния радиального приближения вертолета;8) Correction of the values of the complex elements of 8 matrices in size (128x128) in order to exclude the influence of the radial approximation of the helicopter;
9)Определение сектора ракурсов наблюдения каждого центра /и-й зоны обзора луча;9) Definition of the sector of the viewing angles of each center / ith beam viewing area;
10)Формирование 8 матриц размером (128x128), соответствующих дискретным двукоординатным радиоголограммам вращающихся объектов;10) Formation of 8 matrices in size (128x128), corresponding to discrete two-coordinate radio holograms of rotating objects;
11)Выполнение двумерного БПФ 8 указанных матриц;11) Performing a two-dimensional FFT of 8 indicated matrices;
12)Получение дискретных образов восстановленных РЛИ участков подстилающей поверхности, соответствующих радиоголограмм;12) Obtaining discrete images of reconstructed radar images of the underlying surface areas corresponding to radio holograms;
13)Представление 128x128 значений элементов 8 матриц обзора лучей РЛД в полярной системе координат в декартовую систему координат подстилающей поверхности, охватываемую «кадром наблюдения 175м х 60м, и интерполяция разнесение этих данных «кадра на 7 матриц, соответствующих площадкам 60м х25м;13) Presentation of 128x128 values of the elements of 8 matrixes for viewing the X-rays of the XRDs in the polar coordinate system into the Cartesian coordinate system of the underlying surface, covered by an “observation frame 175m x 60m, and interpolation spacing this data“ frame into 7 matrices corresponding to 60m x25m sites;
14)Занесение в память данных по каждой из площадок, зафиксированных на текущем элементарном интервале обследования;14) Entering into memory of data for each of the sites recorded on the current elementary inspection interval;
Mttfic iMttfic i
3939
15)Формирование аналогичных данных для 7 носледовательных «кадров в виде клеточной матрицы (7x7) значений точек площадок;15) Formation of similar data for 7 non-sequential “frames in the form of a cell matrix (7x7) of the values of the points of the sites;
16)Выделение главной диагонали сформированной клеточной матрицы;16) Isolation of the main diagonal of the formed cell matrix;
17)Проведение процедуры составления проекций p(u,j3) реконструируемого образа объекта, наблюдаемого под 7 ракурсами.17) Carrying out the procedure for compiling projections p (u, j3) of the reconstructed image of the object, observed from 7 angles.
18)Проведение в соответствии с формулой (7) операции свертки проекций р(и,р) с заранее рассчитанным значением ядра hc(u), причем определение фильтрованного значения Ph(u,l3) выполняют в частотной области, используя Фурье-преобразование проекции р(и,р) и ядра hc(u) и последующее обратное Фурье-преобразование произведения их изображений.18) Conducting, in accordance with formula (7), the operation of convolution of the projections p (u, p) with the previously calculated core value hc (u), and the filtered value Ph (u, l3) is determined in the frequency domain using the Fourier transform of the projection p (u, p) and the kernels hc (u) and the subsequent inverse Fourier transform of the product of their images.
19)Восстановление согласно формуле (8) приближения g(x,y) к19) Restore, according to formula (8), the approximation g (x, y) to
исходной функции gi(x,y) по фильтрованным значениям ph(u,P) в каждой точке суммированием значений данных вдоль каждой прямой xcosft +ysinp и, проходящей через эту точку 31.of the original function gi (x, y) by the filtered values ph (u, P) at each point by summing the data values along each line xcosft + ysinp and passing through this point 31.
20)Пересчет с использованием интерпо.11яционных сплайнов 4-го порядка значений данных gi(x,y), полученных для каждой прямой xcosfl +ysinj3 и декартовой системы координат с разбиением сетки узлов 1м X 1м, в сетку узлов 0.1м х 0.1м 32.20) Recalculation using the 4th order interpolation splines of the data values gi (x, y) obtained for each straight line xcosfl + ysinj3 and the Cartesian coordinate system with a mesh of nodes 1m X 1m, into a network of nodes 0.1m x 0.1m 32 .
21)Определение превышений над адаптивным порогом накопленных значений интенсивностей отражения от подстилающей поверхности для каждого участка размером 60м х25м.21) Determination of excesses over the adaptive threshold of the accumulated values of reflection intensities from the underlying surface for each section measuring 60m x 25m.
22)Проведение кластерного анализа для определения оценки расположения малоразмерных объектов, включая мины.22) Conducting cluster analysis to determine the assessment of the location of small objects, including mines.
23)Регулярное повторение представленных выще вычислительных процедур на каждом элементарном интервале обследования;23) Regular repetition of the above computational procedures at each elementary inspection interval;
24)Передача текущей информации в БП 4 для выполнения более детального анализа полученных данных в процессе полета либо после полета на КП.24) Transfer of current information to BP 4 to perform a more detailed analysis of the data obtained during the flight or after the flight to the CP.
40МОТ (fi 40MOT (fi
Объем вычислительных затрат по аиалогии с расчетом вычислительной загрузки ЦВМ при решения подобных задач 14 для обеспечения работы всех алгоритмов БФРЛИ в реальном времени составит величину порядка 45 млн.опер/с. В целом выполнение всех вычислительных процедур по формированию РЛИ малоразмерных объектов на местности в реальном времени поступления информации потребует порядка 50млн. опер./с, что может быть реализовано, например, перепрограммируемыми сигнальными процессорами типа «Багет 14The amount of computational costs by analogy with the calculation of the computational load of a digital computer when solving such problems 14 to ensure the operation of all BFRLI algorithms in real time will be about 45 million per second. In general, the implementation of all computational procedures for the formation of radar images of small-sized objects on the ground in real-time information flow will require about 50 million. op./s, which can be implemented, for example, by reprogrammable signal processors such as Baguette 14
Блок ВУ 6 выполняет следующие задачи:Block WU 6 performs the following tasks:
Запуск блока синхронизации 7, который формирует сетку тактовых импульсов для синхронизации работы всех блоков системы;The launch of the synchronization unit 7, which forms a grid of clock pulses to synchronize the operation of all blocks of the system;
Выделение по требованию оператора из блока памяти 4i, в котором фактически заполняют и сохраняют матрица Sy, локальных участков матрицы 8ц для визуальной оценки возможного нахождения в них миноподобных объектов;Selecting, upon request, the operator from the memory unit 4i, in which the matrix Sy, of local sections of the matrix 8c, is actually filled and stored to visually evaluate the possible presence of mine-like objects in them;
Передача информации об РЛИ для текущих участков местности на радиопередающее устройство 5 для ее трансляции в наземный центр обработки (ЬШ) и на кабинный индикатор Transmission of information about radar data for current terrain to a radio transmitting device 5 for its transmission to a ground processing center (L) and to a cabin indicator
Выдача в РЛД 1 информации по управлению текущим положением антенного луча и по значениям параметров излучаемого сигнала для каждого режима работы системы;Issue in RLD 1 information on controlling the current position of the antenna beam and the values of the parameters of the emitted signal for each operating mode of the system;
Управление работой блока 9 определения координат.Management of the block 9 determine the coordinates.
Принципиальным моментом является осуществление последней функции, выполнение которой определяет точность работы всей системы. Действительно, от точности привязки положений ЛА и луча АФАР к карте местности зависит и точность определения координат обнаруживаемых объектов и в конечном счете эффективность работы системы. Поэтому поэтапно рассмотрим подготовительные операции и работу блока 6i.The fundamental point is the implementation of the last function, the implementation of which determines the accuracy of the entire system. Indeed, the accuracy of determining the coordinates of detected objects and, ultimately, the efficiency of the system’s functioning depend on the accuracy of linking the positions of the aircraft and the AFAR beam to the terrain map. Therefore, we will gradually consider the preparatory operations and the operation of block 6i.
.вж 1ш {.vzh 1sh {
4141
Этап1.Stage 1.
Перед началом облета минного поля по сигналам спутниковой связи GPS определяют координаты ЛА (в режиме зависапия или при движении с малой скоростью) и радиомаяка (РМ) с точностью (3-5)см. Одновременно с такой же точностью производят тарировку видеокамеры по отражателю, расположенному на РМ (на фиг. не показаны). Полученное точечное видеоизображение от этого отражателя будет принято за начало координат на визуальном изображении местности. При этом визуальному началу координат приписывают GPS-координаты РМ, полученные по каналу связи через блок 9 определения координат. Далее все объекты, попадающие в поле зрения видеокамеры, будут иметь координаты относительно положения РМ. Относительно начальной точки высвечивают и текущие положения ЛА, координаты которого определяют через систему GPS и, следовательно, также привязывают к визуальному началу координат.Before the start of the minefield flight, the coordinates of the aircraft (in the dependent mode or when moving at low speed) and the beacon (RM) with an accuracy of (3-5) cm are determined by GPS satellite signals. At the same time, the camera is calibrated with the same accuracy by the reflector located on the RM (not shown in FIG.). The resulting point video image from this reflector will be taken as the origin in the visual image of the area. In this case, the GPS GPS coordinates obtained from the communication channel through the coordinate determination unit 9 are ascribed to the visual coordinate origin. Further, all objects falling into the field of view of the camera will have coordinates relative to the position of the RM. Relative to the starting point, the current position of the aircraft is highlighted, the coordinates of which are determined through the GPS system and, therefore, also tied to the visual origin.
Этап 2.Stage 2.
При систематическом просмотре местности с помощью РЯД 1 системы выявления малоразмерных объектов на Э1фан индикатора 8i выводят и в дальнейшем сохраняют увелнгчивающиеся по длине в процессе полета ЛА полосы, соответствующие текущим и просмотренным «кадрам земной поверхности. Эти полосы соответствуют также участкам пересечения диаграммы направленности главного лепестка антенного луча в его текущих положениях плоскостью земной поверхности при данной высоте полета ЛА. При этом координаты указанных участков пересечения вычислены в ВУ 6i и представлены на экране индикатора 8i. Этап 3.When systematically viewing the terrain using RANGE 1, the systems for detecting small-sized objects on the E1fan of indicator 8i are displayed and subsequently retained along the lengths of the aircraft increasing in length during the flight, corresponding to the current and viewed “frames of the earth’s surface. These bands also correspond to the intersection of the radiation pattern of the main lobe of the antenna beam in its current positions by the plane of the earth’s surface at a given flight height of the aircraft. In this case, the coordinates of the indicated intersection sections are calculated in WU 6i and presented on the screen of the indicator 8i. Stage 3.
Визуальная карта местности для улучщения наблюдаемости радиолокационных отражений устраняется путем отключения от индикатора видеокамеры. Ее подключение будет происходить лищь вA visual map of the area to improve the observability of radar reflections is eliminated by disconnecting the camcorder from the indicator. Her connection will occur only in
4242
4343
МОЧ1(UR1 (
моменты наблюдения ярких точек от оптических отражателей, установленных по контуру поля для коррекгровки курсового маршрута ЛА. Таким образом, на индикатор выводят: полосы, соответствующие просмотренным участкам земной поверхности; запомненные и текущие РЛИ; положения реперных точек от оптических отражателей. После завершения полета на экране будут видны те участки, которые оказались пропущенными при радиолокационном осмотре всего поля или были просмотрены только по одному курсовому маршруту (бледные участки).moments of observation of bright points from optical reflectors installed along the contour of the field to adjust the course of the aircraft. Thus, the indicator displays: stripes corresponding to the viewed sections of the earth's surface; memorized and current radar data; positions of reference points from optical reflectors. After the flight is completed, those areas that were missed during a radar inspection of the entire field or were viewed only along one course route (faded areas) will be visible on the screen.
Этап 4.Stage 4.
При радиолокационном осмотре местности на экран индикатора 82 выводят РЛИ в виде набора точек, соответствующих обнаруженным объектам в «кадрах просмотренных участков земной поверхности. Причем в режиме поиска каждая точка будет соответствовать элементарной площадке разрешения размером 1x1 м. Яркость точки в свою очередь будет зависеть от степени достоверности обнаружения объекта в этом месте. В ВУ 6i производят пересчет координат обнаруженных объектов из полярной системы, в которой работает антенна бортового радиолокационного устройства, в декартовую систему, привязанную к карте местности.When radar inspection of the terrain on the screen of the indicator 82 display radar data in the form of a set of points corresponding to the detected objects in the "frames of the scanned sections of the earth's surface. Moreover, in the search mode, each point will correspond to an elementary resolution area of 1x1 m in size. The brightness of the point, in turn, will depend on the degree of reliability of the detection of the object in this place. In WU 6i, the coordinates of the detected objects are recalculated from the polar system, in which the antenna of the airborne radar device operates, into a Cartesian system, tied to a terrain map.
Блок 62 также, как и бортовой блок 6ь представляет собой вычислительно-управляющее устройство, основной функцией которого является управление потоком информации, поступающей от бортовой части системы. Все РЛИ в «кадрах земной поверхности и видеоизображения поступают в блок памяти БП 42. Память в БП 42 разделена на две области. В одной из них сохраняют поступающие видеоизображения и PJOM, а в другой части - РЛИ, прощедшие обработку в классификаторе И и передаваемые от ВУ 62. Управляющие функции ВУ 62 проявляются в передаче команд на выдачу любой информации от блока БП, затребованной оператором, и выводом ее на индикатор 82 или на печатающее устройство ПУ 12.Block 62 as well as on-board unit 6b is a computing and control device whose main function is to control the flow of information coming from the on-board part of the system. All radar images in “frames of the earth’s surface and video images enter the memory unit of the PSU 42. The memory in the PSU 42 is divided into two areas. In one of them, incoming video images and PJOM are saved, and in the other part, radar images that have forgiven processing in the classifier I and transmitted from VU 62. The control functions of VU 62 are manifested in the transmission of commands for issuing any information from the PSU requested by the operator and its output on the indicator 82 or on the printing device PU 12.
Блок ВУ 62 работает в 3 основных режимах: Режим 1. Прием информации от блока 11 и передача ее на индикатор 82.Unit VU 62 operates in 3 main modes: Mode 1. Receiving information from unit 11 and transmitting it to indicator 82.
«Кадры с радиолокационными изображениями но команде от ВУ 62 передают в классификатор И, в котором производят все необходимые процедуры по обработке РЛИ: обнаружение объектов, выделение и распознавание малоразмерных объектов. Каждый «кадр имеет свой номер, по которому ВУ 62 производит его «привязку к карте местности, т.е. к видеоизображению, получаемому от видеокамеры, хранящемуся в БП 42 и выводимому на индикатор 82 . При поступлении с классификатора очередного РЛИ ВУ 62 осуществляет его координатную привязку.“Frames with radar images but the command from VU 62 are transferred to the I classifier, in which they perform all the necessary procedures for processing radar data: object detection, selection and recognition of small-sized objects. Each "frame has its own number, according to which VU 62 makes its" binding to a map of the area, i.e. to the video image received from the video camera stored in the PSU 42 and displayed on the indicator 82. Upon receipt from the classifier of the next RLI, VU 62 carries out its coordinate reference.
Режим 2. Передача обработанных РЛИ в БП 42Режим 3. Управление передачей информации по требованию оператора: вывод результатов поиска на индикатор или/и на печатающее устройство ПУ 12.Mode 2. Transmission of the processed radar data to the PSU 42 Mode 3. Control of the transmission of information at the request of the operator: output of the search results to the indicator or / and to the printing device PU 12.
Список исполъзованных источников информации:List of used information sources:
1.КучкоА.С. Аэрофотография и специальные фотографические исследования. М.: Педра, 1988, с.с. 51-53.1.Kuchko A.S. Aerial photography and special photographic studies. M .: Pedra, 1988, S.S. 51-53.
2.Вельцер В. Аэроснимки в военном деле. М.: Военное издательство, 1990, с.с. 71-80).2. Welzer V. Aerial photographs in military affairs. M .: Military publishing house, 1990, S.S. 71-80).
3.Патент РФ .№ 2211461 с приоритетом от 18.06.2001 г., G 01 S 13/90.3. RF patent .№ 2211461 with priority dated 06/18/2001, G 01 S 13/90.
4.Саблин В.П. Новые технологии в гуманитарном разминировании. Труды юбилейной научно-технической конференции, посвященной 30-летию образования 1ЩИИРЭС. Изд. АО «ЦПИИРЭС, 2001, часть 1, с.с. 20 -23.4.Sablin V.P. New technologies in humanitarian mine clearance. Proceedings of the jubilee scientific and technical conference dedicated to the 30th anniversary of the founding of 1SCHIIRES. Ed. JSC TsPIIIRES, 2001, part 1, s.p. 20-23.
5.Naval Research Laboratory США, приведенную в www. Science news by Miguel Vicens. com.5. Naval Research Laboratory USA, available at www. Science news by Miguel Vicens. com.
IMS loj Ims loj
45 45
6.Саблин В.Н. Новые технологии в гуманитарном разминировании, Труды юбилейной научно-технической конференции, посвященной 30-летию образования ЦНИИРЭС. Изд. АО «ЩЖИРЭС, 2001, часть 1, с.с. 16-18.6.Sablin V.N. New technologies in humanitarian mine clearance, Proceedings of the jubilee scientific and technical conference dedicated to the 30th anniversary of the foundation of the Central Research Institute of Radioelectric Power Engineering. Ed. JSC SCHZHIRES, 2001, part 1, s.p. 16-18.
7.Подповерхностная радиолокация. Под ред. М.И.Финкелыптейна. М.:Радио и связь. 1994.7. Subsurface radar. Ed. M.I. Finkelypteyna. M.: Radio and communication. 1994.
8.Check F.Lee and outhers. RCS Models and Analysis of Mines Proc. SPIE, Vol.3079, p.p. 581-597.8.Check F. Lee and outhers. RCS Models and Analysis of Mines Proc. SPIE, Vol. 3079, p.p. 581-597.
9.Финкелыптейн М.И Основы радиолокации. М.: Радио и связь. М., 1983 с.с.46,56.9. Finkelypteyn M.I. Basics of radar. M .: Radio and communication. M., 1983 pp. 46.56.
10.Радиовидение. Учебное пособие. Под ред. Г.С. Кондратенкова. М.: ИЗД.ВВИА, 1998г., с.с.26,112,127.10. Radio. Tutorial. Ed. G.S. Kondratenkova. M .: EDITION VVIA, 1998, p. 26.112.127.
И. Радиолокационные станции с синтезированной апертурой антенны. Под ред. В.Т.Горяинова. М.: Радио и связь. 1988. с.с. 19; 90.I. Radar stations with synthesized antenna aperture. Ed. V.T. Goryainova. M .: Radio and communication. 1988. S.S. 19; 90.
12.Халкасон С. Преобразование Радона. М.: Мир, М., 1983.12.Halkason S. Radon conversion. M .: Mir, M., 1983.
13.МанукьянА.А. «Определение координат локальных неоднородностей на поверхности объекта по амплитудно-фазовой диаграмме обратного рассеяния. // Радиотехника и электроника. Журнал РАН. М.: Наука, том XXX. Вып. 2, 1985.13. Manukyan A.A. “Determining the coordinates of local inhomogeneities on the surface of an object from the amplitude-phase backscattering diagram. // Radio engineering and electronics. Journal of the RAS. M.: Science, Volume XXX. Vol. 2, 1985.
14.Описание к патенту РФ .№ 22114161 с приоритетом от 18.06.2001 г., МПК: G 01 S 13/90.14. Description to the patent of the Russian Federation. No. 22114161 with a priority of 06/18/2001, IPC: G 01 S 13/90.
15.Справочник «Передовые технологии автоматизации. Краткий каталог продукции. М.: составитель справочника и поставщик продукции фирма ProSoft, адрес в Web - http://www. prosoft.ru; 1999, с.с. 5,24.15. Reference "Advanced automation technology. Brief product catalog. M .: compiler of the directory and supplier of products, ProSoft company, Web address - http: // www. prosoft.ru; 1999, s.p. 5.24.
16.Профессиональное телевизионное, видео и аудио оборудование. Каталог фирмы ЗАО «Окно-ТВ. М.: 2001-2002, с.с. 8, 88.16. Professional television, video and audio equipment. Catalog of the company “Window-TV. M .: 2001-2002, S.S. 8, 88.
17.Титце У. Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. М.: Мир, 1982, с.с. 125-127,369,284-286.17.Titze W. Schenk K. Semiconductor circuitry. M .: Mir, 1982, S.S. 125-127,369,284-286.
18.Спутниковый радионавигационный комплекс СРНК-21ДВ Проспект МАКС-2003. г.Жуковский,: ГУЛ «Пилотажноисследовательский центр ЛИИ им М.М. Громова, 2003.18. The satellite radio navigation system SRNK-21DV Prospect MAKS-2003. Zhukovsky city: GUL “Flight Research Center LII named after M.M. Gromova, 2003.
19.Шевченко П.А. и др. Архитектура нейропроцессора NM 6403. Сборник докладов 5-й Всероссийской конференции «Нейрокомпьютеры и их применение. М., 1999 г., с.с. 70-90).19.Shevchenko P.A. et al. Neuroprocessor architecture NM 6403. Collection of reports of the 5th All-Russian Conference “Neurocomputers and their Application. M., 1999, S.S. 70-90).
20.Проектирование фазированных антенных решеток. Под ред. Д.И. Вос1фесенского. М.: Радиотехника, 2003.20. Designing phased array antennas. Ed. DI. Vosfesensky. M .: Radio engineering, 2003.
21.Левитин В.И. и др. Состояние и перспективы развития приемопередающих модулей и фрагментов решеток для ФАР. Труды научно-технической юбилейной конференции ЦНИИРЭС. М.: ЦНИИРЭС, часть 1. 2001, с. 36.21.Levitin V.I. et al. Status and development prospects of transceiver modules and lattice fragments for the PAR. Proceedings of the scientific and technical anniversary conference TsNIIRES. M .: TsNIIRES, part 1. 2001, p. 36.
22.Проспект МАКС-2003 . г.Жуковский. Изд. ОАО НИИ Приборостроения и Государственного Рязанского приборного завода, 2003.22. Prospect MAKS-2003. Zhukovsky Ed. OJSC Research Institute of Instrument Engineering and the State Ryazan Instrument Plant, 2003.
23.Радиолокационные станции воздушной разведки. Под ред. Г.С. Кондратенкова. М.: Воениздат. 1983 г., с. 120.23. Aerial reconnaissance radars. Ed. G.S. Kondratenkova. M .: Military Publishing. 1983, p. 120.
24.Описание патента РФ № 2099743 с приоритетом от 07.12.95 г., G 01 S 13/89.24. Description of the patent of the Russian Federation No. 2099743 with a priority of 12/07/95, G 01 S 13/89.
25.Канащенков А., Ратнер В., Курилкин В. Вертолетные БРЛС разработки «Фазотрон-НИИР,// Журнал «Вестник авиации и космонавтики, 2003 г., № 4, с. 26).25. Kanaschenkov A., Ratner V., Kurilkin V. Helicopter radars of the design “Fazotron-NIIR, // Journal“ Herald of Aviation and Cosmonautics, 2003, No. 4, p. 26).
26.Сафронов Г.С., Сафронова А.П. Введение в радиоголографию. М.: Советское радио., 1973, с.187.26.Safronov G.S., Safronova A.P. Introduction to radio holography. M .: Soviet Radio., 1973, p. 187.
27.Херман Г. Восстановление изображений по проекциям. Основы реконструктивной томографии. М.: Мир. 1983.27. Herman G. Projection image restoration. Fundamentals of reconstructive tomography. M .: World. 1983.
28.Воронин Е.Н., Нечаев Е.Е., Шашенков В.Ф. Реконструктивные антенные измерения. М.:Наука, 1995.28. Voronin E.N., Nechaev E.E., Shashenkov V.F. Reconstructive antenna measurements. M.: Science, 1995.
29.Townsend D.W. and Defnse М. Image Reconstruction Methods inp Positron Tomography. - Lectures given in the Academic Training Programme of CERN, Geneva, 1993.29.Townsend D.W. and Defnse M. Image Reconstruction Methods inp Positron Tomography. - Lectures given in the Academic Training Program of CERN, Geneva, 1993.
46/1 i/ч . I 1 «46/1 i / h. I 1 "
МСХ/1б/ШMinistry of Agriculture / 1b / W
30.Бесараб М.А.,.Кравченко В.Ф. Функции В.Л. Рвачева в задачах вычислительной томографии. // Зарубежная радиоэлектроника. .№3, 2002.30.Besarab M.A.,. Kravchenko V.F. Functions V.L. Rvacheva in problems of computational tomography. // Foreign radio electronics. .№3, 2002.
31.Даджион Д., Мерсеро Р. Цифровая обработка многомерных сигналов. М.: Мир, 1988.31.Dadzhion D., Mercero R. Digital processing of multidimensional signals. M .: Mir, 1988.
32.А.Н. Тихонов, В.Я, Арсенин, А.А. Тимонов Математичекие задачи комньютерной томографии. М.: Наука, 1987.32.A.N. Tikhonov, V.Ya., Arsenin, A.A. Timonov Mathematical problems of computed tomography. M .: Nauka, 1987.
33.Справочник по радиолокации. Под ред. М.Сколника М.: 1976т. 1, С.204.33. Guide to radar. Ed. M. Skolnik, Moscow: 1976 1, p. 204.
34.Грибков В.Ф. и др. Эмпирический алгоритм обработки радиолокационной информации. Сборник докладов на 5 Всероссийской конференции «Нейрокомпьютеры и их применение, М.. 1999г.34.Gribkov V.F. et al. An empirical algorithm for processing radar information. Collection of reports at the 5th All-Russian Conference “Neurocomputers and their Application, M .. 1999
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004101855U RU38235U1 (en) | 2004-01-28 | 2004-01-28 | SYSTEM OF REMOTE IDENTIFICATION OF SMALL-SIZED OBJECTS |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004101855U RU38235U1 (en) | 2004-01-28 | 2004-01-28 | SYSTEM OF REMOTE IDENTIFICATION OF SMALL-SIZED OBJECTS |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU38235U1 true RU38235U1 (en) | 2004-05-27 |
Family
ID=48233104
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004101855U RU38235U1 (en) | 2004-01-28 | 2004-01-28 | SYSTEM OF REMOTE IDENTIFICATION OF SMALL-SIZED OBJECTS |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU38235U1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2484497C2 (en) * | 2011-07-21 | 2013-06-10 | Виктор Леонидович Семенов | Method of selecting small-size targets and apparatus for realising said method |
RU2536668C2 (en) * | 2009-01-21 | 2014-12-27 | Еадс Дойчланд Гмбх | Method of recognising objects |
RU2682585C1 (en) * | 2018-01-31 | 2019-03-19 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") | Method for determining complex excitation amplitudes of phased antenna array channels by measurements in near zone |
RU2732916C1 (en) * | 2019-06-24 | 2020-09-24 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Ярославское высшее военное училище противовоздушной обороны" Министерства обороны Российской Федерации | Complex detector of rectilinear trajectory of air object in space with use of hough transform |
-
2004
- 2004-01-28 RU RU2004101855U patent/RU38235U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2536668C2 (en) * | 2009-01-21 | 2014-12-27 | Еадс Дойчланд Гмбх | Method of recognising objects |
RU2484497C2 (en) * | 2011-07-21 | 2013-06-10 | Виктор Леонидович Семенов | Method of selecting small-size targets and apparatus for realising said method |
RU2682585C1 (en) * | 2018-01-31 | 2019-03-19 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") | Method for determining complex excitation amplitudes of phased antenna array channels by measurements in near zone |
RU2732916C1 (en) * | 2019-06-24 | 2020-09-24 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Ярославское высшее военное училище противовоздушной обороны" Министерства обороны Российской Федерации | Complex detector of rectilinear trajectory of air object in space with use of hough transform |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2265866C1 (en) | Method for increasing radiolocation resolution, system for realization of method and method for remote detection of small objects by system | |
Luo et al. | Airborne and spaceborne remote sensing for archaeological and cultural heritage applications: A review of the century (1907–2017) | |
US5805098A (en) | Method and system for forming image by backprojection | |
US7796829B2 (en) | Method and system for forming an image with enhanced contrast and/or reduced noise | |
US8193967B2 (en) | Method and system for forming very low noise imagery using pixel classification | |
EP2133709B1 (en) | Detection of a concealed object | |
US9075129B2 (en) | Method and system for forming images by comparing subsets of image data | |
US7834802B2 (en) | Detection of a concealed object | |
EP1792205B1 (en) | Three-dimensional surface/contour processing based on electromagnetic radiation interrogation | |
JP3878213B2 (en) | SAR radar system | |
CN106970386A (en) | A kind of optimization method of RADOP beam sharpening | |
CN109073348A (en) | For to bury object detected, position and image obtain airborne system and method, characterize subsoil ingredient method | |
RU2386143C2 (en) | Method of simulating radio signal reflected from spatially distributed dynamic radiophysical scene in real time | |
CN109959911A (en) | Multiple target autonomic positioning method and device based on laser radar | |
Pavlov et al. | Implementation of synthetic aperture radar processing algorithms on the Jetson TX1 platform | |
CN112684448B (en) | Multi-parameter combination-oriented satellite-borne SAR wave position calculation and generation method and system | |
CN102798858B (en) | Holographic active microwave imaging method | |
RU38235U1 (en) | SYSTEM OF REMOTE IDENTIFICATION OF SMALL-SIZED OBJECTS | |
Elachi et al. | Spaceborne imaging radars probein depth' | |
García-Fernández et al. | Towards real-time processing for UAV-mounted GPR-SAR imaging systems | |
EP1678521B1 (en) | Detection of a concealed object | |
Lee | Forest parameter estimation using polarimetric SAR interferometry techniques at low frequencies | |
Maitra | Analysis of polarimetric synthetic aperture radar and passive visible light polarimetric imaging data fusion for remote sensing applications | |
Dine | Evaluation of the utility of radar data to provide model parameters for energy system analysis | |
Tummala | Synthetic Aperture Radar (SAR) Data Simulation for Radar Backscatter Cross-section Retrieval |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20090129 |