RU2601284C1 - Method for adaptive spectral selection of targets - Google Patents

Method for adaptive spectral selection of targets Download PDF

Info

Publication number
RU2601284C1
RU2601284C1 RU2015136070/07A RU2015136070A RU2601284C1 RU 2601284 C1 RU2601284 C1 RU 2601284C1 RU 2015136070/07 A RU2015136070/07 A RU 2015136070/07A RU 2015136070 A RU2015136070 A RU 2015136070A RU 2601284 C1 RU2601284 C1 RU 2601284C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
target
signals
optical
channel
targets
Prior art date
Application number
RU2015136070/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Андреевич Павлов
Original Assignee
Виктор Андреевич Павлов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Виктор Андреевич Павлов filed Critical Виктор Андреевич Павлов
Priority to RU2015136070/07A priority Critical patent/RU2601284C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2601284C1 publication Critical patent/RU2601284C1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/36Means for anti-jamming, e.g. ECCM, i.e. electronic counter-counter measures
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/021Auxiliary means for detecting or identifying radar signals or the like, e.g. radar jamming signals

Abstract

FIELD: rocket construction.
SUBSTANCE: invention relates to spin-stabilized guided missiles, projectiles and combat elements with passive infrared homing on air, ground surface and other targets. Proposed is a method for adaptive spectral selection of targets basing on spectral dividing of perceptible by the homing head optical radiation into three channels, conversion of optical signals of each channel into electrical signals, double differentiation of the electric signals, adaptive binary signal quantization, comparing the obtained binary signals on voltages comparators considering weight coefficients, and identifying the pulses as belonging to the target, a false optical target or a passive background interference with subsequent extraction of signals from the target basing on the criterion of minimizing false alarms.
EFFECT: technical result is the increase of background interference protection level and higher efficiency of selection in a complex and variable target background interference environment, in particular when using by the enemy low-temperature and combined false optical targets.
1 cl, 4 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области вращающихся управляемых ракет, снарядов и боевых элементов (БЭ) с пассивным инфракрасным (ИК) самонаведением на воздушные (ВЦ), наземные цели (НЦ) и другие объекты военной техники и вооружений, излучающие в оптическом диапазоне длин волн. Изобретение касается средств помехофонозащиты от пассивных излучателей и организованного оптического противодействия (ООП), например ложных оптических целей (ЛОЦ) различного класса для обозначенных выше объектов с ИК-самонаведением (ОС).The present invention relates to the field of rotating guided missiles, shells and military elements (EB) with passive infrared (IR) homing on airborne (CC), ground targets (SC) and other objects of military equipment and weapons that emit in the optical wavelength range. The invention relates to means of noise suppression from passive emitters and organized optical counteraction (OOP), for example, false optical targets (LOC) of various classes for the objects indicated above with infrared homing (OS).

Проектирование ОС, стабилизированных вращением и снабженных оптическими головками самонаведения (ОГС), представляет собой сложную задачу. ОГС таких ОС содержит несколько взаимозависимых систем автоматического регулирования и управления (САУР) с прямыми, обратными и перекрестными связями. Например, оптико-электронный следящий координатор (ОЭСК), систему электрического арретирования (СЭА), оптико-электронную следящую систему (ОЭСС), разгонное устройство и систему стабилизации угловой скорости вращения ротора гироскопа ОЭСК, систему самонаведения (ОЭСС + автопилот) и, при необходимости, систему сканирования.Designing rotationally stabilized OSs equipped with optical homing heads is a daunting task. OGS of such OS contains several interdependent systems of automatic regulation and control (SAUR) with direct, feedback and cross-links. For example, an optical-electronic tracking coordinator (OESK), an electric locking system (SEA), an optical-electronic tracking system (OESC), an acceleration device and a stabilization system for the angular velocity of rotation of the gyroscope OESK, a homing system (OESS + autopilot) and, if necessary scanning system.

Внешними воздействиями и возмущениями для таких ОС являются все источники оптического излучения (ИОИ), находящиеся в поле зрения ОГС. Это могут быть ИОИ как от объектов, предназначенных для поражения (ВЦ, НЦ и другие цели), так и ИОИ от всех других объектов, не предназначенных для поражения, от пассивных помех, от ЛОЦ различного типа, от фонов неба или подстилающей поверхности земли. Фоны также могут быть различного характера: протяженные, пестрые, с различными яркостью, энергией излучения и контраста, как правило, их характер зависит от времени суток и погоды. ВЦ и НЦ также отличаются по типу, характеру и составу спектра своего ОИ. Конкретные сочетания всего перечисленного в реальной обстановке боевого применения принято называть помехофоноцелевой обстановкой или ансамблем.External influences and disturbances for such OSs are all sources of optical radiation (IOI) that are in the field of view of the OGS. These can be IOIs from objects intended for destruction (CC, SCs and other targets), and IOIs from all other objects that are not intended to be hit, from passive interference, from VOCs of various types, from sky backgrounds or the underlying surface of the earth. Backgrounds can also be of a different nature: long, colorful, with different brightness, radiation energy and contrast, as a rule, their nature depends on the time of day and weather. CCs and SCs also differ in the type, character, and composition of the spectrum of their OI. Specific combinations of all the combat use listed in the real situation are called interference-targeting conditions or ensembles.

Все эти ИОИ, а главное ВЦ И НЦ, могут изменять свои размеры и формы, от точечных в дальней зоне до размерных в средней и до перекрывающих поле зрение ОГС в ближней зоне. При этом яркость и энергия ОИ ВЦ и НЦ могут изменяться от пороговой величины 1,5·10-16 Вт/см2 до значений, превосходящих ее в 103÷105 раз. И самое основное, ЛОЦ постоянно совершенствуются и постепенно приближаются по спектру своего излучения к спектру ВЦ и НЦ.All these IOIs, and most importantly the CC and SC, can change their sizes and shapes, from point in the far zone to dimensional in the middle and to cover the field of vision of the GHS in the near zone. In this case, the brightness and energy of the OI of the CC and SC can vary from a threshold value of 1.5 · 10 -16 W / cm 2 to values exceeding it by 10 3 ÷ 10 5 times. And most importantly, the LOCs are constantly being improved and are gradually approaching in the spectrum of their radiation to the spectrum of the CC and SC.

Все выше перечисленные обстоятельства должны быть учтены при разработке ОГС и спектрального селектора цели (ССЦ), что очень сложно и трудно сделать, а во многих случаях вовсе невозможно полностью учесть ввиду априорной неопределенности помехофоноцелевой обстановки, которая может возникнуть в реальных условиях боевого применения.All of the above circumstances should be taken into account when developing an OGS and a spectral target selector (SSC), which is very difficult and difficult to do, and in many cases it is completely impossible to fully take into account due to the a priori uncertainty of the interference-targeting situation that can arise in real combat use.

Теперь кратко рассмотрим известные способы ООП со стороны ВЦ и НЦ и известные типы ЛОЦ. Известные приемы ООП [1, 2, 3] основываются на сбросе, отстреле, буксировке или рассеивании ЛОЦ, или ослеплении фотоприемников ОГС мощным ОИ (магниевые пушки, цезиевые лампы или лазеры). Высокотемпературные ЛОЦ основаны на горении пиротехнических составов из топлива (Al, Mg), окислителей, цеметаторов, флегматизаторов и химических добавок, регулирующих скорость горения, или пироморфных веществ. Низкотемпературные и комбинированные ЛОЦ содержат пиротехнические составы и нагреваемые ими элементы.Now briefly consider the well-known OOP methods from the CC and SC and the known types of LOCs. Known OOP techniques [1, 2, 3] are based on dumping, shooting, towing or dispersing the LOC, or blinding OGS photodetectors with powerful OI (magnesium guns, cesium lamps or lasers). High-temperature LOCs are based on the combustion of pyrotechnic compositions of fuels (Al, Mg), oxidizing agents, cementers, phlegmatizers and chemical additives that control the burning rate, or pyromorphic substances. Low-temperature and combined LOCs contain pyrotechnic compositions and elements heated by them.

Теперь приведем конкретные примеры трудностей и сложностей задач ССЦ.Now we give specific examples of the difficulties and complexities of the tasks of the SSS.

1. Основной ИОИ ВЦ - это сопло турбовинтового или турбореактивного двигателя (ТВД, ТРД) и факел реактивной струи раскаленных продуктов горения авиационного керосина (для самолетов), или горячий выхлоп газотурбинного двигателя (вертолеты). Таким образом, тип спектра ОИ, форма его спектральной (частотной) функциональной зависимости и ее максимум определяются в основном типом двигателей, для самолетов это может быть обычный ТРД духконтурный, с дожиганием топлива, либо с управляемым вектором тяги. В последнем случае сопло полностью открыто и спектр ОИ смещается в среднюю зону длин волн ИК- излучения1. The main IOI of the CC is a nozzle of a turboprop or turbojet engine (TVD, turbojet engine) and a jet torch of the hot products of combustion of aviation kerosene (for airplanes), or a hot exhaust of a gas turbine engine (helicopters). Thus, the type of the OI spectrum, the form of its spectral (frequency) functional dependence and its maximum are determined mainly by the type of engines; for airplanes, this can be a conventional turbojet turbojet, with fuel afterburning, or with a controlled thrust vector. In the latter case, the nozzle is completely open and the OI spectrum shifts to the middle wavelength region of IR radiation

2. Не только яркость и энергия ОИ, но и спектр изменяются по мере сближения ракеты с целью. Например, при использовании высокотемпературных ЛОЦ (пиротехнических трассеров) отношения уровней ОИ ближней ИК-области к видимой от ВЦ и ЛОЦ по мере сближения ракеты с ВЦ до 200-300 м изменяется от 0,2÷0,3 до 0,8÷0,9. (Установлено при настройке ССЦ ОГС "Иглы" в натурных условиях).2. Not only the brightness and energy of the OI, but also the spectrum change as the rocket approaches the target. For example, when using high-temperature LOCs (pyrotechnic tracers), the ratio of the OI levels of the near IR region to the visible from the VC and VOC as the rocket approaches the VC to 200-300 m varies from 0.2 ÷ 0.3 to 0.8 ÷ 0, 9. (Installed when setting up the SSC OGS "Needles" in natural conditions).

3. Спектр ОИ ВЦ изменяется в зависимости от ракурса стрельбы. Например, при пуске ракеты "навстречу" сопло ТРД полностью, а факел частично экранируются фюзеляжем. При пуске "вдогон" и сопло самолета, и факел реактивной струи полностью открыты, а на боковых ракурсах они могут частично экранироваться.3. The spectrum of the RC OI varies depending on the angle of fire. For example, when launching a rocket “towards” the nozzle of the turbojet engine is completely, and the torch is partially shielded by the fuselage. During the start-up, both the nozzle of the aircraft and the jet torch are fully open, and on the side angles they can be partially screened.

4. Задачу ССЦ также усложняет неопределенность, какой тип ЛОЦ будет использован, если пилот или аппаратура ВЦ зафиксирует пуск ракеты.4. The task of the SSC is also complicated by the uncertainty which type of LOC will be used if the pilot or CC equipment detects the launch of a rocket.

5. Задача селекции НЦ еще сложнее, так как выхлоп дизеля или газотурбинного двигателя бронетанковой техники более экранирован по сравнению с ВЦ, что снижает тепловую заметность цели. А фоны подстилающей поверхности более пестрые, и любое горение на земле создаст помехи, близкие по спектру к НЦ.5. The task of selecting the NC is even more difficult, since the exhaust of a diesel engine or gas turbine engine of armored vehicles is more shielded compared to the CC, which reduces the thermal visibility of the target. And the backgrounds of the underlying surface are more colorful, and any burning on the ground will create interference that is close in spectrum to the SC.

С учетом всего выше изложенного перейдем к рассмотрению известных способов ССЦ.In view of all of the above, we turn to the consideration of known methods of SSC.

Известен способ ССЦ, используемый в ОГС вращающейся зенитной управляемой ракеты (ВЗУР) "Игла" [5]. Известный способ основан на спектроделении ОИ, воспринимаемого ОГС, с помощью оптических фильтров на два спектральных канала: основной (ОК) с максимумом чувствительности в ближней ИК-области, и вспомогательный (ВК) с максимумом в видимой области спектра, преобразовании оптических сигналов ОК и ВК в электрические, однократном дифференцировании сигналов ОК и ВК, детектировании уровней сигналов ОК и ВК с помощью амплитудных (пиковых) детекторов, сравнении или вычислении отношений полученных уровней, и классификации ИОИ как ВЦ, если Uoк-Uвк>0, и как ЛОЦ, если Uoк-Uвк≤0, формировании "стробов" принадлежности к ВЦ и ЛОЦ с последующей режекцией в ОК канале импульсов от ЛОЦ. Известный способ позволяет достаточно эффективно селектировать только высокотемпературные ЛОЦ, и малоэффективен при использовании низкотемпературных и комбинированных ЛОЦ.The known method of SSC used in the OGS of a rotating anti-aircraft guided missile (IZUR) "Needle" [5]. The known method is based on the spectral separation of the OI perceived by the OGS using optical filters into two spectral channels: the main (OK) with a maximum sensitivity in the near infrared region, and the auxiliary (VK) with a maximum in the visible region of the spectrum, the conversion of optical signals OK and VK in electrical, one-time differentiation of the OK and VK signals, detecting the levels of OK and VK signals with amplitude (peak) detectors, comparing or calculating the relations of the obtained levels, and classifying the IOI as a CC if Uoк-Uвк> 0, and as LOC, if Uoк-Uвк≤0, the formation of "gates" of belonging to the VC and LOC, followed by rejection in the OK channel of pulses from the LOC. The known method allows you to efficiently select only high-temperature VOCs, and is ineffective when using low-temperature and combined VOCs.

Наиболее близким является известный способ ССЦ на основе спектроделения ОИ на три канала (РФ, ВЗУР 9М336 зенитного комплекса 9К333 "Верба"), преобразования оптических сигналов трех каналов в электрические с однократным дифференцированием, детектирования их уровней, и сравнения уровней трех спектральных каналов. Использование трех каналов дает более богатые возможности селекции не только высокотемпературных ЛОЦ, но и низкотемпературных, но только в благоприятной помехофоноцелевой обстановке, так как в наиболее близком ССЦ маловероятно использование приспособления (адаптации) к сложной и изменяющейся обстановке и цифровой обработки сигналов ЦОС. Между тем, такие приборы как ОГС к ВЗУР проектировать с помощью расчетов практически нереально, в этих случаях лучший результат дает проектирование методами моделирования.The closest is the known method of SCS based on spectrodivision of optical spectral distribution into three channels (RF, VZUR 9M336 of the 9K333 Verba anti-aircraft complex), converting optical signals of three channels into electrical signals with one-time differentiation, detecting their levels, and comparing the levels of three spectral channels. The use of three channels gives richer possibilities for selecting not only high-temperature LOCs, but also low-temperature ones, but only in a favorable interference-targeting environment, since in the closest SSC, it is unlikely to use devices (adaptation) to a complex and changing environment and digital processing of DSP signals. Meanwhile, it’s almost impossible to design such devices as OGSs to the VZUR using calculations; in these cases, designing with the methods of simulation gives the best result.

Таким образом, наиболее близкий известный способ ССЦ не обеспечивает эффективной селекции разнообразных типов целей в сложной и изменяющейся помехофоноцелевой обстановке. Выше показано [2], что спектры ОИ всех ИИ, которые могут попадать в поле зрения ОГС, могут изменяться в зависимости от типов целей, их ракурсов, типов ЛОЦ, времени суток, погоды и т.д., то есть существует нехватка априорных сведений и изначальная неопределенность информации ожидаемой обстановки. Все эти обстоятельства невозможно учесть при проектировании. Без введения адаптации (приспособляемости) нельзя заранее установить оптимальную структуру, параметры и алгоритмы селекции даже при использовании трехканального спектроделения. В каждом конкретном случае помехофоноцелевой обстановки будут свои информационные потери.Thus, the closest known method of SSC does not provide effective selection of various types of targets in a complex and changing interference-target setting. It was shown above [2] that the spectra of OIs of all AIs that can fall into the field of view of the OGS can vary depending on the types of targets, their angles, types of VOCs, time of day, weather, etc., that is, there is a lack of a priori information and the initial uncertainty of information about the expected situation. All these circumstances cannot be considered when designing. Without the introduction of adaptation (adaptability), it is impossible to establish in advance the optimal structure, parameters and selection algorithms even when using three-channel spectro-sharing. In each specific case of interference-targeting situation there will be information losses.

Целью изобретения является повышение уровня помехофонозащиты ОС с ИК-самонаведением и эффективности селекции в сложной и изменяющейся помехофоноцелевой обстановке.The aim of the invention is to increase the level of noise suppression of the OS with IR self-guidance and selection efficiency in a complex and changing interference-targeting environment.

Указанная цель достигается тем, что в способе спектральной селекции, основанном на трехканальном спектроделении ОИ, преобразовании ОИ каждого канала в электрические сигналы, усилении с одновременным дифференцированием полученных сигналов, детектировании их амплитуд, и классификации принадлежности к цели или ЛОЦ сравнением полученных амплитудным детектированием напряжений с дополнительной коррекцией по значениям отношений, формировании "стробов" принадлежности с последующей селекцией (выделением сигнала от цели) и режекцией (удалением) мешающих сигналов от ЛОЦ, отличающемся тем, что производят двукратное дифференцирование сигналов каждого канала, адаптивное бинарное квантование двукратно дифференцированных сигналов, сравнивают полученные бинарные сигналы на компараторах напряжений, предварительно задавая переменные весовые коэффициенты аппаратными или программными средствами, и затем определяют принадлежность к цели, ЛОЦ и мешающим фоновым помехам анализом полученных логических переменных X1, Х2, Х3 пространства спектральных признаков, переменно задавая переключательные функции анализа для каждого конкретного помехофоноцелевого ансамбля с учетом наибольшей меры разделимости с последующим самообучением и коррекцией порогов адаптивного бинарного квантования и весовых коэффициентов по критерию минимизации ложных оценок принадлежности (иногда называют "ложных тревог").This goal is achieved by the fact that in the method of spectral selection based on three-channel spectrodivision of OI, conversion of OI of each channel into electrical signals, amplification with simultaneous differentiation of the received signals, detection of their amplitudes, and classification of belonging to the target or LOC by comparing the obtained amplitude detection of voltages with additional correction according to the values of relations, the formation of "strobes" of the membership, followed by selection (selection of the signal from the target) and notch (deleted ) interfering signals from the LOC, characterized in that they double-differentiate the signals of each channel, adaptive binary quantization of the twice-differentiated signals, compare the obtained binary signals on voltage comparators, pre-setting the variable weight coefficients with hardware or software, and then determine the belonging to the target, LOC and interfering background noise by the analysis of the obtained logical variables X1, X2, X3 of the space of spectral features, alternately setting the key analysis functions for each specific interference-target ensemble, taking into account the highest separability measure, followed by self-training and correction of adaptive binary quantization thresholds and weight coefficients according to the criterion of minimizing false membership ratings (sometimes called "false alarms").

Введенная в предложенный способ совокупность операций обеспечивает заявленный полезный технический эффект следующим образом. Во-первых, переходом на ЦОС, что в свою очередь обеспечивает возможность реализации адаптивной селекции с использование нелинейной фильтрации сигналов от целей, ЛОЦ и фонов. Во-вторых, введение новой операции двукратного дифференцирования сигналов спектральных каналов снижает информационные потери при бинарном квантовании (пояснение этому будет приведено позже в примере устройства для осуществления предложенного способа), эта операция ранее неизвестна. В-третьих, введенная совокупность операций обеспечивает возможность выбора для анализа спектральных признаков с наибольшей мерой разделимости, настройки весовых коэффициентов, а применение весовых коэффициентов снижает уровень сложности алгоритмов (не надо вычислять отношения напряжений). И наконец, введение контроллера адаптации дает гибкость, то есть возможность за счет перепрограммирования обеспечить селекцию при появлении новых типов целей и ЛОЦ, не меняя аппаратные средства, что невозможно при использовании аналоговой обработки сигналов. Таким образом, техническое решение способа обладает новизной и соответствует критерию изобретательского уровня. Реализация его не требует применения неизвестных материалов, механических, оптических и электронных компонентов, а технология изготовления 3-канальных ОЭСК также известна, что соответствует критерию промышленной применимости.Introduced in the proposed method, the set of operations provides the claimed useful technical effect as follows. Firstly, by switching to DSP, which in turn provides the possibility of implementing adaptive selection using non-linear filtering of signals from targets, LOCs and backgrounds. Secondly, the introduction of a new operation of twofold differentiation of spectral channel signals reduces information loss in binary quantization (this will be explained later in the example of a device for implementing the proposed method), this operation is previously unknown. Thirdly, the introduced set of operations provides the possibility of choosing for analysis of spectral features with the greatest measure of separability, setting weight coefficients, and the use of weighting coefficients reduces the complexity of the algorithms (no need to calculate the stress ratio). And finally, the introduction of an adaptation controller gives flexibility, that is, by reprogramming it is possible to provide selection when new types of targets and LOC appear, without changing the hardware, which is impossible when using analog signal processing. Thus, the technical solution of the method has a novelty and meets the criteria of an inventive step. Its implementation does not require the use of unknown materials, mechanical, optical and electronic components, and the technology for manufacturing 3-channel OESKs is also known, which meets the criterion of industrial applicability.

На Фиг. 1 представлены временные диаграммы аналоговой части обработки сигналов, иллюстрирующие преимущества двукратного дифференцирования, на Фиг. 2 - функциональная схема устройства для реализации способа с добавлением дополнительных устройств (имитатор сигналов и блок оценок), на Фиг. 3, 4 - пример программы самообучения представленного на Фиг. 2 устройства.In FIG. 1 is a timing chart of an analog portion of a signal processing illustrating the advantages of double differentiation; FIG. 2 is a functional diagram of a device for implementing the method with the addition of additional devices (signal simulator and evaluation unit), FIG. 3, 4 is an example of a self-study program of FIG. 2 devices.

На Фиг. 1 показаны сигнал "а", образующийся при широтно-импульсной модуляции пятна аберрации от цели или помехи при вращении модулирующей полоски "г" с угловой скоростью ω вращения ротора следящего гироскопа гирокоординатора. Сигнал "а" имеет колокообразную форму (приближенно для расчетов можно заменить на элементарную функцию sin2ωt). Однократно дифференцированный биполярный сигнал "б" пересекает нулевой уровень в момент экстремума первичного сигнала колокообразной формы. Двукратно дифференцированный сигнал "в" пересекает нулевой уровень на краях пятна аберрации. Отсюда мы видим, что использование для бинарного квантования сигнала "в" дает несомненные преимущества: квантование упрощается и обеспечивается более точное выделение информационных параметров сигналов с широтно-импульсной модуляцией.In FIG. Figure 1 shows the signal "a" generated by pulse-width modulation of the aberration spot from a target or interference during the rotation of the modulating strip "g" with the angular velocity ω of rotation of the rotor of the gyro gyro coordinator gyroscope. Signal "a" has a bell-shaped shape (approximately for calculations it can be replaced by the elementary function sin 2 ωt). Once a differentiated bipolar signal "b" crosses the zero level at the time of the extremum of the primary bell-shaped signal. The twice-differentiated signal “c” crosses the zero level at the edges of the aberration spot. From here we see that the use of the “in” signal for binary quantization gives undoubted advantages: quantization is simplified and a more accurate selection of information parameters of signals with pulse-width modulation is provided.

Представленное на Фиг. 2 устройство содержит 3-канальный ОЭСК 1, адаптивный цифровой спектральный селектор цели (ССЦ) 2 с контроллером адаптации 3 с модулями 3-1, 3-2 ввода и вывода, установленным в пусковой установке либо на борту ракеты (если предусмотрена адаптация в полете), а также имитатор 4 сигналов и блок 5 оценок селекции, то есть числа ложных тревог. Имитатор сигналов и блок оценок вместе с ОЭСК и ССЦ представляют собой по сути моделирующий комплекс для физического моделирования конкретных помехофоноцелевых ансамблей, который нужен для самонастройки ССЦ с последующей дополнительной проверкой его функционирования.Presented in FIG. 2, the device contains a 3-channel OESK 1, an adaptive digital spectral target selector (SSC) 2 with an adaptation controller 3 with input and output modules 3-1, 3-2 installed in the launcher or on board the rocket (if flight adaptation is provided) as well as a simulator of 4 signals and a block 5 of selection estimates, that is, the number of false alarms. The signal simulator and the evaluation unit, together with the OESK and the SSC, are essentially a modeling complex for the physical modeling of specific interference and target ensembles, which is needed for the self-tuning of the SSC with subsequent additional verification of its functioning.

Для ОЭСК 1 показаны только те элементы, которые имеют электрические и оптические связи с ССЦ 2 и имитатором 4. Показаны фотоприемники 1-1, 1-2, 1-3 и предварительные импульсные усилители 1-4, 1-5, 1-6 с однократным дифференцированием.For OESK 1, only those elements are shown that have electrical and optical connections with SSC 2 and simulator 4. Photodetectors 1-1, 1-2, 1-3 and preliminary pulse amplifiers 1-4, 1-5, 1-6 s are shown single differentiation.

ССЦ2 содержит дифференцирующие устройства 2-1 основного канала (ОК) и 2-2, 2-3 вспомогательных спектральных каналов (ВК1, ВК2), адаптивные бинарные квантователи 2-4, 2-5, 2-6, управляемые кодом делители 2-7, 2-8, 2-9 напряжений, компараторы 2-10, 2-11, 2-12, анализаторы и формирователи "стробов" 2-13, 2-14, 2-15 принадлежности сигналов цели, ЛОЦ и фону.SSC2 contains differentiating devices 2-1 of the main channel (OK) and 2-2, 2-3 auxiliary spectral channels (VK1, VK2), adaptive binary quantizers 2-4, 2-5, 2-6, code-controlled dividers 2-7 , 2-8, 2-9 voltages, comparators 2-10, 2-11, 2-12, analyzers and shapers of "strobes" 2-13, 2-14, 2-15 of the signals belonging to the target, LOC and background.

Для самонастройки ССЦ сначала на имитаторе 4 сигналов имитируют эталонные помехофоноцелевые ансамбли, например имитируют ОИ вертолета, сброс пиротехнических трассеров и протяженные фоны слабого излучения, или ОИ самолета с ТРД, сброс низкотемпературных ЛОЦ и фоны темного ночного или дневного неба, и т.д. Затем вводят данные имитируемого ансамбля и контроллер рассчитывает для него оптимальные параметры (см. пример программы на Фиг. 3, 4), уставки которых с модуля вывода вводятся в ССЦ и устанавливают весовые коэффициенты на делителях напряжений, предварительные верхний и нижний пороги бинарного квантования на квантователях 2-4, 2-5, 2-6 (см. Фиг. 2), а на анализаторах 2-13, 2-14, 2-15 - расчетные переключательные функции. Далее программа производит пошаговую настройку параметров ССЦ по критерию минимизации ложных оценок (тревог), данные о количестве которых в каждом шаге поступают с блока 5 оценок эффективности селекции. Для этого могут быть использованы алгоритмы, реализующие методы простого перебора, и рекурсивные методы наименьших квадратов и другие. На имитаторе можно задавать и вариации ансамблей, например, имитируя изменения спектров ОИ при различных ракурсах цели, фонах и т.д. После самонастройки оптимизированные параметры ССЦ для каждых ансамблей записывают в ячейки памяти ПЗУ контроллера 3, чтобы использовать их в реальной обстановке боевого применения. Чтобы упростить структуру ССЦ и алгоритмы обработки сигналов, вместо вычисления отношений уровней напряжений выражаем отношения: Uoк : Uвк1, Uoк : Uвк1, и Uвк1 : Uвк2, где Uoк, Uвк1 и Uвк2 - уровни сигналов основного, первого и второго вспомогательных каналов, которые имеют максимумы спектральной чувствительности в средней, ближней ИК-области и видимой соответственно в виде: Ui>αкUj и Uj<αкUi, где Ui, Uj - значения взвешенных уровней сигналов сравниваемых зон областей спектра, а αк - соответствующий весовой коэффициент отношений взвешенных уровней сигналов. Это позволяет задавать весовые коэффициенты на управляемых кодом делителях напряжений.For self-tuning of the SSC, first on the 4-signal simulator simulate reference interference-target ensembles, for example, they simulate helicopter OIs, resetting pyrotechnic tracers and extended low-light backgrounds, or aircraft OIs with turbojet engines, resetting low-temperature LOCs and dark night or day sky backgrounds, etc. Then, the data of the simulated ensemble is entered and the controller calculates the optimal parameters for it (see the example program in Figs. 3, 4), the settings of which are input from the output module to the SSC and set the weighting factors on the voltage dividers, preliminary upper and lower thresholds of binary quantization on quantizers 2-4, 2-5, 2-6 (see Fig. 2), and on the analyzers 2-13, 2-14, 2-15, the calculated switching functions. Further, the program makes a step-by-step adjustment of the CCC parameters according to the criterion of minimizing false estimates (alarms), the data on the number of which in each step comes from block 5 of the selection efficiency estimates. For this, algorithms that implement simple enumeration methods, and recursive least squares methods and others can be used. Variations of ensembles can also be set on the simulator, for example, simulating changes in the spectra of the optical spectra at different angles of the target, backgrounds, etc. After self-tuning, the optimized SSC parameters for each ensembles are recorded in the memory cells of the ROM of controller 3 in order to use them in a real situation of combat use. To simplify the structure of the SSC and signal processing algorithms, instead of calculating the relations of voltage levels, we express the ratios: Uок: Uвк1, Uок: Uвк1, and Uвк1: Uвк2, where UОк, Uвк1 and Uвк2 are signal levels of the main, first and second auxiliary channels that have maximums spectral sensitivity in the middle, near infrared and visible, respectively, in the form: Ui> α to Uj and Uj <α to Ui, where Ui, Uj are the values of the weighted signal levels of the compared zones of the spectral regions, and α k is the corresponding weight coefficient of the relations of the weighted signal levels . This allows you to set weights on code-controlled voltage dividers.

После настройки ССЦ на имитаторе сигналов желательно провести дополнительную подстройку и проверку эффективности селекции в натурных условиях, так как имитаторы не обеспечивают полную идентичность ОИ реальных целей, ЛОЦ и фонов.After adjusting the SSC on the signal simulator, it is desirable to carry out additional adjustment and check the effectiveness of selection in natural conditions, since the simulators do not provide complete identity of the OI of real targets, LOCs and backgrounds.

В реальных условиях боевого применения ССЦ работает следующим образом. На пункте целеуказания управления огнем распределяют цели и стрелку сообщают тип его ВЦ, ожидаемые ракурс подхода цели и тип ЛОЦ (фоновую обстановку стрелок видит сам). Стрелок вводит эти данные, а контроллер извлекает из соответствующей ячейки ПЗУ оптимальные параметры для данного ансамбля, вводит эти уставки в ССЦ, в котором устанавливаются оптимальные пороги бинарного квантования, весовые коэффициенты и переключательные функции анализаторов. Когда выделенная ему ВЦ входит в зону пуска, стрелок производит прицеливание, захват цели, перевод в режим слежения и пуск.In real conditions of combat use, the SSC works as follows. At the fire control target designation point, the targets are distributed and the arrow is informed of the type of its center, the expected angle of the target's approach and the type of LOC (he sees the background of the shooter himself). The shooter enters this data, and the controller extracts the optimal parameters for the ensemble from the corresponding ROM cell, enters these settings in the SSC, in which the optimal binary quantization thresholds, weighting factors, and switching functions of the analyzers are set. When the CC allocated to it enters the launch zone, the shooter performs aiming, capturing the target, transferring to tracking mode and launch.

Объем притязаний данной заявки ограничивается способом, поэтому в соответствии с регламентом в материалах заявки не приведены конкретные схемотехнические решения, а примеры конкретной реализации способа и программа показаны укрупненно в рамках, достаточных для раскрытия способа и принципа его функционирования. Для ознакомления с более раскрытыми решениями адаптивного бинарного квантователя, управляемых делителей напряжений и каким образом весьма просто на основе использования мультиплексоров 3 на 8 можно задавать логику переключательных функций анализаторов, следует обратиться к материалам параллельной заявки "Адаптивный цифровой спектральный селектор цели". Как показано выше, предлагаемое изобретение соответствует критериям изобретательского уровня и промышленной применимости.The scope of the claims of this application is limited by the method, therefore, in accordance with the regulation, the application materials do not provide specific circuitry solutions, and examples of the specific implementation of the method and the program are shown enlarged in a framework sufficient to disclose the method and the principle of its functioning. For acquaintance with more open solutions of the adaptive binary quantizer, controlled voltage dividers, and how it is very simple to use the logic of the analyzer switching functions based on the use of 3 by 8 multiplexers, you should refer to the materials of the parallel application "Adaptive Digital Spectral Target Selector". As shown above, the present invention meets the criteria of inventive step and industrial applicability.

Источники информацииInformation sources

1. А.В. Розанов. Зарубежное военное обозрение: Авиационные средства противодействия ракетам с инфракрасными головками самонаведения, 1977.1. A.V. Rozanov. Foreign Military Review: Aircraft Countermeasures for Infrared Homing Missiles, 1977.

2. Зарубежное военное обозрение, 2015, Средства борьбы с электронно-оптической аппаратурой.2. Foreign Military Review, 2015, Means of dealing with electronic-optical equipment.

3. Патент США №5030465, патент РФ №2403531, патенты Беларуси №№7524, 16509.3. US patent No. 5030465, patent of the Russian Federation No. 2403531, patents of Belarus No. 7524, 16509.

4. А.А. Красовский и др. Основы теории и проектирования управляемых одноканальных вращающихся ракет, ВВИА им. Жуковского, 1963.4. A.A. Krasovsky and others. Fundamentals of the theory and design of guided single-channel rotating missiles, VVIA them. Zhukovsky, 1963.

5. Техническое описание изделия 9Э410 (ОГС "Игла"), техническое описание ПЗРК 9К38М ("Игла"). М., Оборонгиз, 1980. - аналог.5. Technical description of the product 9E410 (OGS "Needle"), technical description of MANPADS 9K38M ("Needle"). M., Oborongiz, 1980. - analogue.

6. ВЗУР 9М336 "Верба" (примечание автора: "Верба" имеет гриф "с", поэтому автор использовал только данные, которые имеются в открытом доступе в интернете). - прототип.6. VZUR 9M336 “Pussy-willow” (author's note: “Pussy-willow” has a signature stamp “c”, therefore the author used only data that is publicly available on the Internet). - prototype.

7. А.с. СССР №№195839, 213317, 214409, 233041, 236968, 236947, 235948, 258598, 261198, 270481, 283003, 286187, 298492, 301547, 301265, 317301, 317759, 320963, 323213, 328661 и другие.7. A.S. USSR No. 195839, 213317, 214409, 233041, 236968, 236947, 235948, 258598, 261198, 270481, 283003, 286187, 298492, 301547, 301265, 317301, 317759, 320963, 323213, 328661 and others.

Claims (1)

Способ адаптивной спектральной селекции целей, заключающийся в спектроделении оптического излучения, воспринимаемого головкой самонаведения по каналам, широтно-импульсной модуляции спектроделенного оптического излучения в каждом канале, преобразовании в каждом канале оптических сигналов в широтно-импульсно-модулированные электрические сигналы, усилении и дифференцировании полученных широтно- модулированных импульсов, амплитудном детектировании широтно-модулированных импульсов в каждом канале и сравнении полученных уровней амплитуд, отличающийся тем, что спектроделение воспринимаемого головкой самонаведения оптического излучения производят по трем каналам, производят второе дифференцирование широтно-модулированных импульсов в каждом канале, производят адаптивное бинарное квантование ШИМ-импульсов в каждом канале, сравнивают их на компараторах, предварительно задавая им соответствующие весовые коэффициенты, а полученные таким образом данные затем пошагово анализируют, осуществляя их классификацию по принадлежности цели, ложной оптической цели или пассивной фоновой помехе, с последующим выделением сигналов от цели по критерию минимизации ложных тревог и удалением сигналов от ложных оптических целей и пассивных фоновых помех. A method of adaptive spectral target selection, which consists in the spectral separation of optical radiation perceived by the homing head through the channels, pulse-width modulation of the spectrally separated optical radiation in each channel, the conversion in each channel of the optical signals into pulse-width-modulated electrical signals, amplification and differentiation of the obtained pulse-width modulated pulses, amplitude detection of pulse-width modulated pulses in each channel and comparison of the obtained amp levels lithod, characterized in that the spectral separation of the optical radiation perceived by the homing head is carried out in three channels, the second differentiation of the pulse-width modulated pulses in each channel is made, adaptive binary quantization of the PWM pulses in each channel is performed, they are compared on comparators, pre-setting them the corresponding weight coefficients , and the data obtained in this way are then analyzed step by step, classifying them according to the membership of the target, false optical target or pass implicit background noise, followed by isolation of the target signals according to the criterion of minimizing false alarms and spurious signals from removal purposes and passive optical background interference.
RU2015136070/07A 2015-08-25 2015-08-25 Method for adaptive spectral selection of targets RU2601284C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015136070/07A RU2601284C1 (en) 2015-08-25 2015-08-25 Method for adaptive spectral selection of targets

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015136070/07A RU2601284C1 (en) 2015-08-25 2015-08-25 Method for adaptive spectral selection of targets

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2601284C1 true RU2601284C1 (en) 2016-10-27

Family

ID=57216509

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015136070/07A RU2601284C1 (en) 2015-08-25 2015-08-25 Method for adaptive spectral selection of targets

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2601284C1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2144217C1 (en) * 1996-11-15 2000-01-10 Архипов Павел Павлович Method for adaptive detection of objects and device which implements said method
EP1746477A2 (en) * 2005-07-22 2007-01-24 LG Electronics Inc. System for directing moving object
US20080180655A1 (en) * 2003-03-28 2008-07-31 Applied Photonics Worldwide, Inc. Mobile terawatt femtosecond laser system (mtfls) for long range spectral sensing and identification of bioaerosols and chemical agents in the atmosphere
RU2401445C2 (en) * 2008-11-05 2010-10-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия войсковой противовоздушной обороны Вооруженных Сил Российской Федерации" Method of selecting thermal objects
JP2010271140A (en) * 2009-05-20 2010-12-02 Toshiba Corp Apparatus and method for detecting target
RU2461017C1 (en) * 2011-04-15 2012-09-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия войсковой противовоздушной обороны Вооруженных Сил Российской Федерации" имени Маршала Советского Союза А.М. Василевского Method of detecting point thermal objects on complex atmospheric background
RU2489804C2 (en) * 2010-08-31 2013-08-10 Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия войск радиационной, химической и биологической защиты и инженерных войск имени Маршала Советского Союза С.К. Тимошенко" Optical-electronic system for remote aerial radiological survey

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2144217C1 (en) * 1996-11-15 2000-01-10 Архипов Павел Павлович Method for adaptive detection of objects and device which implements said method
US20080180655A1 (en) * 2003-03-28 2008-07-31 Applied Photonics Worldwide, Inc. Mobile terawatt femtosecond laser system (mtfls) for long range spectral sensing and identification of bioaerosols and chemical agents in the atmosphere
EP1746477A2 (en) * 2005-07-22 2007-01-24 LG Electronics Inc. System for directing moving object
RU2401445C2 (en) * 2008-11-05 2010-10-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия войсковой противовоздушной обороны Вооруженных Сил Российской Федерации" Method of selecting thermal objects
JP2010271140A (en) * 2009-05-20 2010-12-02 Toshiba Corp Apparatus and method for detecting target
RU2489804C2 (en) * 2010-08-31 2013-08-10 Федеральное государственное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия войск радиационной, химической и биологической защиты и инженерных войск имени Маршала Советского Союза С.К. Тимошенко" Optical-electronic system for remote aerial radiological survey
RU2461017C1 (en) * 2011-04-15 2012-09-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Военная академия войсковой противовоздушной обороны Вооруженных Сил Российской Федерации" имени Маршала Советского Союза А.М. Василевского Method of detecting point thermal objects on complex atmospheric background

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2601284C1 (en) Method for adaptive spectral selection of targets
RU2612650C2 (en) Adaptive digital spectral purpose selector
Strickland Missile Flight Simulation
Peri Expanding anti-UAVs market to counter drone technology
RU183669U1 (en) Small-sized anti-aircraft guided missile
Kapur Stealth technology and its effect on aerial warfare
Maini et al. Test system for comprehensive evaluation of infrared-guided missiles
Kolodny Radar proximity fuzing and the Cold War paradigm
Lyons et al. Critical technology events in the development of the Stinger and Javelin Missile Systems: Project hindsight revisited
RU2694932C1 (en) Small-size anti-aircraft guided missile
Yuksek et al. Development of UCAV fleet autonomy by reinforcement learning in a wargame simulation environment
Rudd-Orthner et al. A Naval Combat Management System (CMS) Architecture to enable Cognitive Electronic Warfare in Platform Protection
Singh et al. Understanding post-production change and its implication for system design: A case study in close air support during Desert Storm
Maini et al. Target simulator for serviceability check of infrared-guided missiles
Mei et al. Adaptive optimization of ballistic dispersion for maneuvering target interception
Tyler A revolution in military affairs
RU2742892C2 (en) Self-targeting combat element
Rapanotti et al. Assessing the effectiveness of defensive aids suite technology
National Research Council et al. Future Air Force Needs for Survivability
Yujia et al. Air-defense decision-making model of single ship CGF based on the theory of fuzzy mathematics and behavior tree
Wills The Role of Air and Space Power and Control of the Air
Rapanotti et al. Developing Vehicle Survivability on a Virtual Battlefield
RU2625135C1 (en) Method of steam start of anti-aircraft missiles
Roman CONSIDERATIONS ON THE DESIGN OF THE AIR DEFENCE RESPONSE IN THE CURRENT AIRSPACE
Kapoor RMA and India's Military Transformation

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170826