RU2381523C2 - Способ измерения бортовой пассивной системой наблюдения перемещений движущегося объекта и дальности до него - Google Patents
Способ измерения бортовой пассивной системой наблюдения перемещений движущегося объекта и дальности до него Download PDFInfo
- Publication number
- RU2381523C2 RU2381523C2 RU2008117954/09A RU2008117954A RU2381523C2 RU 2381523 C2 RU2381523 C2 RU 2381523C2 RU 2008117954/09 A RU2008117954/09 A RU 2008117954/09A RU 2008117954 A RU2008117954 A RU 2008117954A RU 2381523 C2 RU2381523 C2 RU 2381523C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- vector
- time
- observer
- vectors
- surveying
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Изобретение относится к пассивным бортовым системам наблюдения за движущимися объектами на поверхности. Указанные системы принимают сигналы излучения в различных диапазонах частот: радиолокационном (радиолокационные станции - РЛС и тепловые РЛС - РТЛС), инфракрасном (сканеры), оптическом (матричные видеодатчики и видеокамеры). Достигаемый технический результат заключается в измерении пространственных перемещений объекта на поверхности и дальности до объекта. Заявленный способ заключается в формировании в последовательности моментов времени наблюдения матриц двумерного амплитудного изображения поверхности в элементах дискретизации угла места и азимута, при этом в каждый момент наблюдения выделяют в матрице изображение объекта и находят вектор, указывающий направление на объект, затем измеряют с помощью навигационной системы положение и перемещение наблюдателя и определяют дальность до объекта, а в конечный момент времени наблюдения на основе запомненных преобразований координат восстанавливают все точки перемещения объекта на поверхности, дающие траекторию его движения, необходимую для дальнейшего автосопровождения. 1 ил.
Description
Изобретение относится к пассивным бортовым системам наблюдения за движущимися объектами на поверхности. Такие системы принимают сигналы излучения в различных диапазонах частот: радиолокационном (радиолокационные станции - РЛС и тепловые РЛС - РТЛС), инфракрасном (сканеры), оптическом (матричные видеодатчики и видеокамеры).
При слежении за движущимися объектами на поверхности с помощью бортовых РТЛС или видеодатчиков возникает задача измерения пространственных перемещений контролируемого объекта на поверхности и дальности до него. Решение этой задачи актуально в связи с созданием пассивных систем сопровождения объектов с построением траекторий их движения.
Известен интерферометрический способ измерения угловой скорости одиночного воздушного объекта с помощью РТЛС [1, с.163-164], который может быть использован также для измерения перемещений объекта при выполнении следующих условий:
- известна дальность до объекта;
- наблюдается одиночный воздушный объект;
- на промежутке времени наблюдения дальность до объекта не меняется;
- объект проходит лепесток интерферометрической диаграммы направленности в известной плоскости.
Следовательно, для измерения перемещений объекта на поверхности в произвольном направлении при заранее не известной дальности такой способ не применим.
Наиболее близким по технической сущности является способ наблюдения за поверхностью и объектами на поверхности [2] на базе бортовой РЛС, применимый также для бортовых РТЛС, который основан на формировании матрицы A(i, j) двумерного амплитудного изображения поверхности в зоне обзора в i, j-x элементах дискретизации угла места и азимута в известном сечении (диапазоне) дальности с повышенным разрешением по угловым координатам. Способ позволяет в последовательности моментов времени наблюдения t1, …, tµ формировать последовательность матриц A1(i, j), …, Aµ(i, j) изображения поверхности, в составе которых находится изображение объекта, подлежащего сопровождению. Однако применительно к пассивным системах наблюдения (тепловым и оптическим) такой способ обладает недостатком - он не позволяет измерить дальность до движущегося объекта на поверхности в этих системах и соответственно не дает возможность измерить пространственные перемещения объектов, что значительно затрудняет решение задачи сопровождения объектов.
Технический результат направлен на измерение пространственных перемещений объекта на поверхности и дальности до объекта.
Технический результат предлагаемого технического решения достигается тем, что способ измерения перемещений и дальности до движущегося объекта на поверхности бортовой пассивной системой наблюдения заключается в формировании в последовательности моментов времени наблюдения t1, …, tµ матриц A1(i, j), …, Aµ(i, j) двумерного амплитудного изображения поверхности в i, j-x элементах дискретизации угла места и азимута, (где i, j - номер элемента матрицы, µ - число наблюдений), отличающийся тем, что в каждый момент наблюдения tk(k=1, 2, …, µ) выделяют в матрице Ak(i, j) изображение объекта, определяют угловые координаты точки его центра Сk: угол места θk и азимут φk и находят единичный вектор
указывающий направление из точки Оk центра системы наблюдателя в точку Мk положения объекта на поверхности в момент tk, затем с помощью навигационной системы измеряют высоту наблюдателя hk над уровнем поверхности и определяют единичный вектор нормали к поверхности , делят высоту на модуль скалярного произведения векторов и тем самым вычисляют дальность Rk до объекта в момент tk:
далее, начиная с момента t2, определяют вектор перемещения наблюдателя на промежутке [tk-1, tk], пересчитывают координаты вектора на момент tk с использованием данных навигационной системы о повороте осей и параллельном переносе системы координат наблюдателя и находят по правилу сложения векторов вектор
перемещения наблюдаемого объекта на промежутке [tk-1, tk], затем, если длина найденного вектора перемещения превышает заданную величину, дальность до объекта Rk вычисляют вторым способом из условия перпендикулярности векторов и по формуле
а если меньше заданной величины (близка к нулю), то дальность Rk вычисляют по теореме синусов для треугольника МkОk-1Оk, построенного на векторах , , , по формуле
где при этом найденные дальности усредняют и в конечный момент времени tµ последовательно для k=1, 2, …, µ восстанавливают все точки М1, М2, …, Мµ перемещения объекта на поверхности в системе координат наблюдателя на момент времени tµ и строят по найденным точкам пространственную траекторию движения объекта, необходимую для его дальнейшего сопровождения.
Алгоритмически способ осуществляется следующим образом.
1. Последовательно в дискретные моменты времени наблюдения t1, …, tµ формируются матрицы амплитудного изображения поверхности A1(i, j), …, Aµ(i, j) в i, j-x элементах дискретизации угла места и азимута с повышенным разрешением по угловым координатам.
2. В каждый момент времени наблюдения tk (k=1, 2, …, µ) выполняются следующие операции.
2.1. В текущей матрице Ak(i, j) выделяется изображение объекта и определяются угловые координаты точки его центра Сk: азимут φk и угол места θk, отсчитываемые соответственно на осях Okxk и Okyk прямоугольной системы координат наблюдателя
Okxkykzk. Причем линия визирования пассивной системы в момент tk направлена по оси Okzk, угол места θk отсчитывается от плоскости Okxkzk, а азимут φk - от оси Okzk в плоскости Okxkzk.
2.2. На основе угловых координат θk, φk центра Ck изображения объекта находится единичный вектор в системе координат наблюдателя, указывающий направление из точки Ok центра этой системы в точку Мk положения объекта на поверхности в момент tk по формуле
2.3. С помощью навигационной системы измеряется высота наблюдателя hk над уровнем поверхности и определяется единичный вектор нормали к поверхности .
2.4. Из прямоугольного треугольника , где - проекция точки Ok на поверхность и , находится дальность Rk=OkMk до объекта в момент tk с помощью модуля скалярного произведения векторов и (косинуса угла между этими векторами) по формуле
3. Для моментов времени наблюдения tk (k=2, 3, …, µ), начиная с t2, выполняются следующие операции.
3.1. На основе данных навигационной системы об углах поворота осей α, β, γ и приращениях параллельного переноса Δx, Δу, Δz в системе Ok, xk, yk, zk составляется вектор перемещения наблюдателя на промежутке и пересчитываются координаты вектора найденного по формуле (1) в момент tk-1, в систему Ok, xk, yk, zk на момент времени tk по формуле (3). Получается вектор который далее обозначается
[tk-1, tk] по правилу сложения векторов
Признаком перемещения объекта на поверхности на промежутке времени [tk-1, tk] является ненулевая длина вектора или с учетом ошибок измерения - длина вектора, превышающая некоторое пороговое значение.
3.3. Если длина найденного вектора перемещения превышает заданную величину, то дальность до объекта Rk вычисляется вторым способом из условия перпендикулярности векторов и (равенства нулю их скалярного произведения) по формуле
Из (5) следует, что чем больше вектор перемещения наблюдателя , имеющий аддитивную погрешность, тем меньше влияние мультипликативных ошибок измерения Rk-1 на точность измерения Rk.
Rk вычисляется вторым способом по теореме синусов для треугольника МkOk-1Ok с внутренними углами α, β, γ (γ=π-α-β), построенного на векторах , ,
Из (6) следует, что с уменьшением угла α между векторами и возрастают ошибки измерения Rk. Следовательно, как и в (5), наблюдение в (6) целесообразно проводить при больших перемещениях носителя пассивной системы.
3.5. Найденные дальности (2), (5) и (2), (6) для уменьшения влияния ошибок навигационной системы усредняются.
4. В конечный момент времени tµ на основе известных координат начальной точки М1, радиусом-вектором которой на момент t1 был вектор и на основе запомненных преобразований координат последовательно для k=1, 2, …, µ восстанавливаются все точки M1, M2, …, Mµ перемещения объекта на поверхности в системе координат наблюдателя Оµxµyµzµ, на момент времени tµ.
5. По найденным точкам М1, М2, …, Мµ строится траектория движения объекта, необходимая для его дальнейшего автосопровождения и экстраполяции координат на моменты времени tk>tµ.
На чертеже показаны векторы перемещения наблюдателя и объекта на поверхности а также векторы направленные в точки М1, М2 его положения на поверхности в моменты времени t1, t2.
Предложенный способ позволяет измерять пространственные перемещения объекта на поверхности с измерением дальности до него. Это дает возможность на базе пассивных радиолокационных, тепловых и оптических систем слежения за объектами строить пространственную траекторию движения объекта наблюдения, необходимую для его дальнейшего автосопровождения.
Список литературы
1. Николаев А.Г., Перцов С.В. Радиотеплолокация. М.: Сов. радио, 1964. 335 с.
2. Патент RU 2292060 С1. Способ наблюдения за воздушными объектами и поверхностью на базе бортовой РЛС. / В.К.Клочко. МПК: G01S 13/02. Приоритет 28.06.2005. Опубл. 20.01.2007. Бюл. №2.
Claims (1)
- Способ измерения бортовой пассивной системой наблюдения перемещений движущегося объекта и дальности до него, заключающийся в формировании в последовательности моментов времени наблюдения t1, …, tµ матриц A1(i,j), …, Aµ(i,j) двумерного амплитудного изображения поверхности в i,j-x элементах дискретизации угла места и азимута, (где i,j - номер элемента матрицы, µ - число наблюдений), отличающийся тем, что в каждый момент наблюдения tk(k=1, 2, …, µ) выделяют в матрице Ak(i,j) изображение объекта, определяют угловые координаты точки его центра Ck: угол места θk и азимут φk и находят единичный вектор , указывающий направление из точки
Ok центра системы наблюдателя в точку Mk положения объекта на поверхности в момент tk, затем с помощью навигационной системы измеряют высоту наблюдателя hk над уровнем поверхности и определяют единичный вектор нормали к поверхности , делят высоту на модуль скалярного произведения векторов и , тем самым вычисляют дальность Rk до объекта в момент tk: далее, начиная с момента t2, определяют вектор перемещения наблюдателя на промежутке [tk-1,tk], пересчитывают координаты вектора на момент tk с использованием данных навигационной системы о повороте осей и параллельном переносе системы координат наблюдателя и находят по правилу сложения векторов вектор перемещения наблюдаемого объекта на промежутке [tk-1, tk], затем, если длина найденного вектора перемещения превышает заданную величину, дальность до объекта Rk вычисляют из условия перпендикулярности векторов и по формуле , а если меньше заданной величины (близка к нулю), то дальность Rk вычисляют по теореме синусов для треугольника
MkOk-1Ok, построенного на векторах , , по формуле , где , , при этом найденные дальности усредняют и в конечный момент времени tµ последовательно для k=1, 2, …, µ восстанавливают все точки М1, М2, …, Mµ перемещения объекта на поверхности в системе координат наблюдателя на момент времени tµ и строят по найденным точкам пространственную траекторию движения объекта, необходимую для его дальнейшего сопровождения.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008117954/09A RU2381523C2 (ru) | 2008-05-04 | 2008-05-04 | Способ измерения бортовой пассивной системой наблюдения перемещений движущегося объекта и дальности до него |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008117954/09A RU2381523C2 (ru) | 2008-05-04 | 2008-05-04 | Способ измерения бортовой пассивной системой наблюдения перемещений движущегося объекта и дальности до него |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2008117954A RU2008117954A (ru) | 2009-11-10 |
RU2381523C2 true RU2381523C2 (ru) | 2010-02-10 |
Family
ID=41354453
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008117954/09A RU2381523C2 (ru) | 2008-05-04 | 2008-05-04 | Способ измерения бортовой пассивной системой наблюдения перемещений движущегося объекта и дальности до него |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2381523C2 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2510663C2 (ru) * | 2012-06-19 | 2014-04-10 | Федеральное казенное предприятие "Нижнетагильский институт испытания металлов" (ФКП "НТИИМ") | Радиолокационный способ измерения дальности движущегося объекта |
RU2690704C1 (ru) * | 2018-05-29 | 2019-06-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" | Способ взаимной ориентации систем координат и определения дальностей до объектов в пассивной системе радиовидения |
RU2699552C1 (ru) * | 2019-02-12 | 2019-09-06 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") | Способ пассивной однопозиционной угломерно-доплеровской локации перемещающихся в пространстве радиоизлучающих объектов |
-
2008
- 2008-05-04 RU RU2008117954/09A patent/RU2381523C2/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2510663C2 (ru) * | 2012-06-19 | 2014-04-10 | Федеральное казенное предприятие "Нижнетагильский институт испытания металлов" (ФКП "НТИИМ") | Радиолокационный способ измерения дальности движущегося объекта |
RU2690704C1 (ru) * | 2018-05-29 | 2019-06-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" | Способ взаимной ориентации систем координат и определения дальностей до объектов в пассивной системе радиовидения |
RU2699552C1 (ru) * | 2019-02-12 | 2019-09-06 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") | Способ пассивной однопозиционной угломерно-доплеровской локации перемещающихся в пространстве радиоизлучающих объектов |
RU2699552C9 (ru) * | 2019-02-12 | 2019-11-08 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Ростовский-на-Дону научно-исследовательский институт радиосвязи" (ФГУП "РНИИРС") | Способ пассивной однопозиционной угломерно-доплеровской локации перемещающихся в пространстве радиоизлучающих объектов |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2008117954A (ru) | 2009-11-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6489922B1 (en) | Passive/ranging/tracking processing method for collision avoidance guidance and control | |
KR101192825B1 (ko) | Gps/ins/영상at를 통합한 라이다 지오레퍼린싱 장치 및 방법 | |
US20050179890A1 (en) | Self-compensating laser tracker | |
KR101394881B1 (ko) | 하나 이상의 타겟들의 지리적 위치측정 방법 | |
CN109855822B (zh) | 一种基于无人机的高铁桥梁竖向动扰度测量方法 | |
CN110646016B (zh) | 基于经纬仪与视觉辅助柔性基线分布式pos标校方法和装置 | |
Miller et al. | Navigation in GPS denied environments: feature-aided inertial systems | |
US20220012910A1 (en) | Locating system | |
Parr et al. | A novel method for UHF RFID tag tracking based on acceleration data | |
US11598878B2 (en) | Vision-cued random-access lidar system and method for localization and navigation | |
RU2381523C2 (ru) | Способ измерения бортовой пассивной системой наблюдения перемещений движущегося объекта и дальности до него | |
US10365067B2 (en) | System for aligning target sensor and weapon | |
CN109813509B (zh) | 基于无人机实现高铁桥梁竖向动扰度测量的方法 | |
RU2016145621A (ru) | Способ одновременного измерения вектора скорости летательного аппарата и дальности до наземного объекта | |
Wang et al. | The human-height measurement scheme by using image processing techniques | |
WO2001077704A2 (en) | Self-calibration of an array of imaging sensors | |
CN111983592A (zh) | 一种机载光电系统无源定位拟合测向测速方法 | |
Bikmaev et al. | Improving the accuracy of supporting mobile objects with the use of the algorithm of complex processing of signals with a monocular camera and LiDAR | |
RU2379707C1 (ru) | Способ наблюдения за объектами на поверхности бортовой радиотеплолокационной станцией, совмещенной с радиолокационной станцией | |
RU2667115C1 (ru) | Способ позиционирования объекта засечкой азимута с первого измерительного пункта и угла места с дальностью - со второго | |
RU2677586C1 (ru) | Способ позиционирования объекта засечкой дальности и угла места с первого измерительного пункта и угла места - со второго | |
RU126846U1 (ru) | Устройство пеленгации и определения координат беспилотных летательных аппаратов | |
CN111207688B (zh) | 在载运工具中测量目标对象距离的方法、装置和载运工具 | |
Jutzi et al. | Stereo vision for small targets in IR image sequences | |
CN112050830A (zh) | 一种运动状态估计方法及装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20100505 |