RU2603235C2 - Method of detecting and parameters high-accuracy determination of high-speed flying targets and homing head for its implementation - Google Patents
Method of detecting and parameters high-accuracy determination of high-speed flying targets and homing head for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2603235C2 RU2603235C2 RU2015111623/28A RU2015111623A RU2603235C2 RU 2603235 C2 RU2603235 C2 RU 2603235C2 RU 2015111623/28 A RU2015111623/28 A RU 2015111623/28A RU 2015111623 A RU2015111623 A RU 2015111623A RU 2603235 C2 RU2603235 C2 RU 2603235C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- unit
- block
- input
- output
- objects
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 39
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 25
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 22
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 claims description 22
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 18
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 15
- 239000013598 vector Substances 0.000 claims description 15
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 10
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 6
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 6
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 6
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 claims description 4
- 238000013139 quantization Methods 0.000 claims description 4
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 9
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 3
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
- G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
- G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
- G05D1/0212—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory
- G05D1/0214—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory in accordance with safety or protection criteria, e.g. avoiding hazardous areas
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
- G08G5/00—Traffic control systems for aircraft, e.g. air-traffic control [ATC]
- G08G5/04—Anti-collision systems
Landscapes
- Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам обнаружения и высокоточного определения параметров скоростных летящих целей, а также к головкам самонаведения (далее ГСН), используемым для формирования сигналов управления в зенитных ракетных комплексах.The invention relates to methods for detecting and accurately determining the parameters of high-speed flying targets, as well as to homing heads (hereinafter GOS) used to generate control signals in anti-aircraft missile systems.
Известен способ обнаружения и высокоточного определения параметров посредством действий на дистанции по обнаружению изменений параметров сигналов, при этом временные отсчеты сигналов разбиваются на секции и определяется доплеровское смещение принимаемых сигналов (патент РФ №2467347 С1 от 08.04.2011). Прием сигналов осуществляется двумя приемными элементами, а доплеровское смещение сигналов определяется посекционно. Указанное техническое решение позволяет распознавать тип объекта, оценивать параметры, измерять вектор скорости и при этом следует отметить об отсутствии зависимости точности от метеоусловий.A known method for the detection and high-precision determination of parameters through actions at a distance to detect changes in signal parameters, while the time samples of the signals are divided into sections and the Doppler shift of the received signals is determined (RF patent No. 2467347 C1 of 08/08/2011). The reception of signals is carried out by two receiving elements, and the Doppler shift of the signals is determined section by section. The specified technical solution allows you to recognize the type of object, evaluate the parameters, measure the velocity vector and it should be noted that there is no dependence of accuracy on weather conditions.
Однако описанное техническое решение сопровождается значительной материалоемкостью, сложностью конструкции, используется в ином диапазоне и не позволяет обеспечить определения объекта, являющегося целью.However, the described technical solution is accompanied by significant material consumption, design complexity, is used in a different range and does not allow to determine the object that is the target.
Известен способ обнаружения и определения параметров скоростных летящих целей, описанный в работе головки самонаведения для зенитных управляемых ракет по патенту РФ №127889 U1 от 15.08.2012 г. Для реализации указанного способа представлена головка самонаведения, используемая для формирования сигналов управления в зенитных ракетных комплексах, которая имеет гирокоординатор с катушкой коррекции и катушкой пеленга, оптическую фотоприемную систему для приема оптических сигналов и преобразования их в электрические сигналы и размещенную на карданном подвесе. Имеются блок системы управления, блок коррекции, которые включают в себя узел предварительной обработки и оцифровки видеосигнала, имеющий блок предварительной обработки видеосигнала, аналого-цифровой преобразователь, блок настройки усиления и смещения, блок управления рамкой, первый блок кадровой памяти, блок медианной фильтрации, блок селекции на основе байесовского, структурного и корреляционного классификаторов. Данное техническое решение позволяет расширить диапазон боевого применения ракеты путем уменьшения зависимости точности ее наведения от метеоусловий для выработки сигнала управления.There is a method for detecting and determining the parameters of high-speed flying targets, described in the work of the homing head for anti-aircraft guided missiles according to the patent of the Russian Federation No. 127889 U1 dated 08/15/2012. To implement this method, a homing head is used that is used to generate control signals in anti-aircraft missile systems, which has a gyrocoordinator with a correction coil and a bearing coil, an optical photodetector system for receiving optical signals and converting them into electrical signals and placed on a card nnom suspension. There is a control system unit, a correction unit, which include a video signal pre-processing and digitizing unit, which has a video signal pre-processing unit, an analog-to-digital converter, a gain and offset adjustment unit, a frame control unit, a first frame memory unit, a median filtering unit, a unit selection based on Bayesian, structural and correlation classifiers. This technical solution allows to expand the range of combat missile use by reducing the dependence of the accuracy of its guidance on weather conditions to generate a control signal.
Однако в описанном техническом решении повышение надежности приема сигнала от цели и передача управляемой ракете сигнала управления сопровождаются усложнением конструкции, повышением ее материалоемкости, трудностями в регулировке и обслуживании. Указанное техническое решение не позволяет обеспечить повышение надежности определения объекта, являющегося целью для поступления сигнала на пуск ракеты по отношению к верно выбранному объекту - цели из массы ложных объектов и находящегося среди них объекта, являющегося целью. В известных технических решениях не представляется возможным их реализация без упомянутого усложнения конструкции, имеющей свойство, кроме перечисленного, еще увеличивать массу, энергоемкость, габариты и т.п.However, in the described technical solution, increasing the reliability of receiving a signal from a target and transmitting a control signal to a guided missile is accompanied by a complication of the structure, an increase in its material consumption, and difficulties in adjustment and maintenance. The specified technical solution does not allow to increase the reliability of determining the object, which is the target for the signal to launch the rocket in relation to the correctly selected object - the target from the mass of false objects and the object located among them, which is the target. In the known technical solutions, it is not possible to implement them without the mentioned complication of the design, which has the property, in addition to the above, to increase the mass, energy intensity, dimensions, etc.
Прототипом предложенного способа обнаружения и высокоточного определения параметров скоростных летящих целей и головки самонаведения его реализующей является способ, описанный в работе головки самонаведения по патенту №147051 U1 от 28.04.2014 г., который является наиболее близким по выполняемой функции и достигаемому результату. В известном патенте описаны действия по обнаружению перемещающейся цели в результате визуального ее обнаружения, то есть после того как оператор при развороте пусковой установки ракеты обнаруживает перемещающуюся цель, совмещает ее с перекрестьем прицела и нажимает кнопку «захват». Затем сфокусированное излучение преобразуется в электрические сигналы, которые в виде кадра изображения регистрируются и передаются для обработки и оцифровки видеосигналов с заданными коэффициентами усиления и смещения. В известной головке самонаведения, реализующей указанный способ, имеется гирокоординатор с карданным подвесом, имеющим оптическую систему и матричное фотоприемное устройство, катушкой пеленга, катушкой коррекции, узел предварительной обработки и оцифровки видеосигнала, узел выделения движущихся объектов, блок селекции на основе байесовского, структурного и корреляционного классификаторов, блок принятия решения и формирования сигнала коррекции.The prototype of the proposed method for the detection and high-precision determination of the parameters of high-speed flying targets and its homing head implements it is the method described in the work of the homing head according to patent No. 147051 U1 of 04/28/2014, which is the closest in terms of function and achieved result. The well-known patent describes actions to detect a moving target as a result of its visual detection, that is, after the operator, when turning the rocket launcher, detects a moving target, combines it with the crosshairs of the sight and presses the "capture" button. Then, the focused radiation is converted into electrical signals, which are recorded and transmitted in the form of an image frame for processing and digitizing video signals with specified amplification and bias factors. In the known homing head that implements the indicated method, there is a gyrocoordinator with a gimbal, having an optical system and an array photodetector, a bearing coil, a correction coil, a unit for preliminary processing and digitization of the video signal, a node for moving objects, a selection unit based on Bayesian, structural and correlation classifiers, decision making and correction signal generation block.
Недостатком прототипа является недостаточно высокая возможность исключения влияния фоновых образований при наведении головки, таких как качающийся от ветра лесной массив, низко плывущие облака. Также не всегда возможно исключить умышленно организованные противником оптические помехи. В прототипе это связано с тем, что в нем отсутствует возможность отделить малоразмерные помеховые источники излучения от цели. Узел выделения движущихся объектов обеспечивает разделение объектов фона, которые движутся в одном направлении и с одинаковой скоростью, от других объектов в поле зрения ГСН. При этом объекты, которые имеют параметры движения, отличные от параметров движения фона, такие как лесной массив, качающийся от ветра, волны, плывущие облака, оптические помехи искусственные и естественные, а также сама цель - не являются фоновыми и узел их относит к движущимся. Таким образом, если цель не скоростная или малоподвижная, работа узла выделения движущихся объектов оказывается малоэффективной. Это не позволяет говорить о высокой надежности получения верного сигнала для зенитной управляемой ракеты при выделении цели головкой самонаведения в известном способе.The disadvantage of the prototype is not a high possibility of eliminating the influence of background formations when you hover over the head, such as a forest swaying from the wind, low-floating clouds. It is also not always possible to eliminate optical interference intentionally organized by the adversary. In the prototype, this is due to the fact that it lacks the ability to separate small interfering radiation sources from the target. A node for selecting moving objects ensures the separation of background objects that move in the same direction and at the same speed from other objects in the field of view of the GOS. Moreover, objects that have motion parameters different from the background motion parameters, such as a forest, swaying from the wind, waves, floating clouds, artificial and natural optical noise, as well as the target itself, are not background and the node refers them to moving ones. Thus, if the target is not fast or inactive, the operation of the node for the allocation of moving objects is ineffective. This does not allow us to talk about the high reliability of obtaining the correct signal for anti-aircraft guided missiles when highlighting the target with a homing head in a known manner.
Задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является создание такого способа обнаружения и высокоточного определения параметров скоростных летящих целей и головки самонаведения его реализующей, в котором в головке самонаведения обеспечивается надежное поступление сигнала на управление ракетой по отношению к верно выбранной цели из массы ложных объектов и находящегося среди них объекта, являющегося целью. Также задачей является определение траектории движения объекта, являющегося целью, и траекторий других подвижных объектов.The problem to which this invention is directed is the creation of such a method for detecting and highly accurately determining the parameters of high-speed flying targets and its homing head, in which the homing head provides a reliable signal for controlling the rocket with respect to the correctly selected target from the mass of false objects and the target being among them. Also, the task is to determine the trajectory of the object, which is the target, and the trajectories of other moving objects.
Техническим результатом при реализации предлагаемого изобретения является улучшение точности поражения цели ракетой за счет повышения надежности обработки и разделения принимаемых сигналов на ложные сигналы и сигнал цели путем выделения сигнала цели из всей массы принимаемых сигналов головкой самонаведения и распознавание ложных сигналов. Также к техническим результатам следует отнести исключение трудностей в регулировке в процессе эксплуатации и техническом обслуживании, исключение проблем, связанных с увеличением габаритов за счет отсутствия необходимости усложнения конструкции, увеличения ее материалоемкости, массы и энергоемкости. Кроме того, в способе к техническим результатам следует отнести возможность определения координат выявленной цели и определение траектории цели и ложных объектов.The technical result in the implementation of the invention is to improve the accuracy of hitting a target with a missile by increasing the reliability of processing and separation of received signals into false signals and a target signal by extracting the target signal from the entire mass of received signals by the homing head and recognizing false signals. Also the technical results include the exclusion of difficulties in adjustment during operation and maintenance, the elimination of problems associated with an increase in size due to the absence of the need to complicate the design, increase its material consumption, mass and energy intensity. In addition, in the method, the technical results should include the possibility of determining the coordinates of the identified target and determining the trajectory of the target and false objects.
На достижение указанного технического результата оказывают влияние следующие существенные признаки. А именно. В способе обнаружения и высокоточного определения параметров скоростных летящих целей, включающем действия по обнаружению перемещающейся цели, фокусирование от нее излучения, преобразование в электрические сигналы, регистрацию их с заданными коэффициентами усиления и смещения, преобразование видеосигнала в цифровой код с квантованием в каждой точке, множество которых образуют кадр изображения, позиционирование окна анализа относительно прогнозируемого положения цели, масштабирование и фильтрацию, селекцию движущихся малоразмерных объектов и цели, а также запоминание результатов селекции, передачу сигнала коррекции гирокоординатору, для чего производят запоминание кадра изображения в памяти основного и дополнительного, отстоящего от запомненного кадра на N кадров, при этом число N выбирают в зависимости от скорости цели, далее определяют траекторию движения объекта как совокупность разностей координат кадра между предыдущей отметкой и последующей, после чего для каждого подвижного объекта строится траектория его движения и далее по характеру траектории определяют подвижный объект, наиболее похожий на цель по движению, после чего определяют координаты выявленной цели. В головке самонаведения, включающей в себя гирокоординатор с карданным подвесом, имеющим оптическую систему и матричное фотоприемное устройство, с катушкой пеленга, катушкой коррекции, узел предварительной обработки и оцифровки видеосигнала, узел выделения движущихся объектов, блок селекции на основе байесовского, структурного и корреляционного классификаторов, блок принятия решения и формирования сигнала коррекции, причем узел предварительной обработки и оцифровки видеосигнала включает в себя блок предварительной обработки видеосигнала, аналого-цифровой преобразователь, первый блок кадровой памяти, блок медианной фильтрации, блок настройки усиления и смещения и блок управления рамкой, а узел выделения движущихся объектов включает в себя второй блок кадровой памяти, третий блок кадровой памяти, блок сравнения кадров изображения, блок формирования матрицы векторов движения и блок выделения движущихся объектов, при этом вход катушки пеленга соединен с карданным подвесом гирокоординатора, выход катушки коррекции соединен с карданным подвесом гирокоординатора, выход оптической системы соединен с входом матричного фотоприемного устройства, в узле предварительной обработки и оцифровки видеосигнала выход блока предварительной обработки видеосигнала соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выход аналого-цифрового преобразователя соединен с первым входом первого блока кадровой памяти, а также с входом второго и с входом третьего блоков кадровой памяти узла выделения движущихся объектов, выход первого блока кадровой памяти соединен с входом блока медианной фильтрации, выход блока медианной фильтрации соединен с входом блока настройки усиления и смещения и с первым входом блока селекции на основе байесовского, структурного и корреляционного классификаторов, выход блока настройки усиления и смещения соединен с первым входом блока предварительной обработки видеосигнала, причем выход матричного фотоприемного устройства соединен со вторым входом блока предварительной обработки видеосигнала, в узле выделения движущихся объектов выход второго блока кадровой памяти соединен с первым входом блока сравнения кадров изображения, выход третьего блока кадровой памяти соединен со вторым входом блока сравнения кадров изображения, выход блока сравнения кадров изображения соединен с входом блока формирования матрицы векторов движения, выход блока формирования матрицы векторов движения соединен с входом блока выделения движущихся объектов, первый выход блока селекции на основе байесовского, структурного и корреляционного классификаторов соединен с входом блока управления рамкой узла предварительной обработки и оцифровки видеосигнала, второй выход блока селекции соединен с первым входом блока принятия решения и формирования сигнала коррекции, выход блока управления рамкой соединен со вторым входом первого блока кадровой памяти, выход катушки пеленга гирокоординатора соединен со вторым входом блока принятия решения и формирования сигнала коррекции, выход блока принятия решения и формирования сигнала коррекции соединен с входом катушки коррекции гирокоординатора, а выход катушки коррекции гирокоординатора соединен с карданным подвесом гирокоординатора, при этом выход аналого-цифрового преобразователя узла предварительной обработки и оцифровки видеосигнала дополнительно соединен с входом четвертого блока и с входом пятого блока кадровой памяти узла выделения траекторий движения объектов, выход четвертого блока кадровой памяти соединен с первым входом блока определения траекторий движения объектов, выход пятого блока кадровой памяти соединен со вторым входом блока определения траекторий движения объектов, выход блока определения траекторий движения объектов соединен с первым входом блока выделения объектов, наиболее похожих на цель по движению, выход блока выделения объектов, наиболее похожих на цель по движению, соединен со вторым входом блока селекции на основе байесовского, структурного и корреляционного классификаторов, при этом первый выход блока выделения движущихся объектов узла выделения движущихся объектов соединен со вторым входом блока селекции на основе байесовского, структурного и корреляционного классификаторов, а второй выход блока выделения движущихся объектов соединен со вторым входом блока выделения объектов, наиболее похожих на цель по движению узла выделения траекторий движения объектов.The following essential features influence the achievement of the indicated technical result. Namely. In the method for detecting and accurately determining the parameters of high-speed flying targets, including actions to detect a moving target, focusing radiation from it, converting it into electrical signals, registering them with given amplification and bias factors, converting the video signal into a digital code with quantization at each point, many of which form an image frame, positioning of the analysis window relative to the predicted position of the target, scaling and filtering, selection of moving small x objects and goals, as well as storing the selection results, transmitting the correction signal to the gyro-coordinator, for which the image frame is stored in the memory of the primary and secondary frames separated by N frames, the number N is selected depending on the speed of the target, then the path is determined the movement of the object as a set of differences in the coordinates of the frame between the previous mark and the next, after which for each moving object the trajectory of its movement is built and then the nature of the trajectory is determined They move a moving object that is most similar to a moving target, and then determine the coordinates of the identified target. In the homing head, which includes a gyrocoordinator with a gimbal, having an optical system and a photodetector array, with a bearing coil, a correction coil, a video signal pre-processing and digitization unit, a moving object extraction unit, a selection unit based on Bayesian, structural and correlation classifiers, a decision making and correction signal generation unit, wherein the video pre-processing and digitizing unit includes a video pre-processing unit a signal, an analog-to-digital converter, a first frame memory unit, a median filtering unit, a gain and offset adjustment unit and a frame control unit, and a moving object allocation unit includes a second frame memory unit, a third frame memory unit, an image frame comparison unit, a unit the formation of a matrix of motion vectors and a block for highlighting moving objects, while the input of the bearing coil is connected to the gimbal of the gyrocoordinator, the output of the correction coil is connected to the gimbal of the gyrocoordinator, the path of the optical system is connected to the input of the matrix photodetector, in the node for preliminary processing and digitization of the video signal, the output of the preliminary processing unit of the video signal is connected to the input of the analog-to-digital converter, the output of the analog-to-digital converter is connected to the first input of the first block of frame memory, as well as to the input of the second and with the input of the third block of frame memory of the node for the allocation of moving objects, the output of the first block of frame memory is connected to the input of the median filtering block, the output of the block filtering is connected to the input of the gain and bias tuning unit and to the first input of the selection block based on Bayesian, structural and correlation classifiers, the output of the gain and biasing tuning unit is connected to the first input of the video signal preprocessing unit, and the output of the photodetector matrix is connected to the second input of the block pre-processing the video signal, in the node allocation of moving objects, the output of the second block of frame memory is connected to the first input of the block comparison frames braces, the output of the third frame memory block is connected to the second input of the image frame comparison unit, the output of the image frame comparison unit is connected to the input of the motion vector matrix forming unit, the output of the motion vector matrix forming unit is connected to the input of the moving object selection block, the first output of the selection block is based on Bayesian, structural and correlation classifiers connected to the input of the control unit of the frame of the preliminary processing and digitization of the video signal, the second output unit the selection is connected to the first input of the decision-making unit and generating the correction signal, the output of the frame control unit is connected to the second input of the first frame memory unit, the output of the bearing coil of the gyrocoordinator is connected to the second input of the decision-making unit and generating the correction signal, the output of the decision-making unit and generating the correction signal connected to the input of the gyro-coordinate correction coil, and the output of the gyro-coordinate correction coil is connected to the gimbal of the gyro-coordinator, while the analog-digital output of the first converter of the preliminary processing and digitization of the video signal is additionally connected to the input of the fourth block and to the input of the fifth block of the frame memory of the node for allocating the paths of objects, the output of the fourth block of frame memory is connected to the first input of the block for determining the paths of objects, the output of the fifth block of frame memory is connected to the second the input of the unit for determining the trajectories of the movement of objects, the output of the unit for determining the trajectories of the movement of objects is connected to the first input of the unit for selecting objects, most similar to the motion target, the output of the object selection block most similar to the motion target is connected to the second input of the selection block based on Bayesian, structural and correlation classifiers, while the first output of the moving object selection block of the moving object selection node is connected to the second input a selection block based on Bayesian, structural and correlation classifiers, and the second output of the moving object selection block is connected to the second input of the object selection block, similar to the target motion unit allocation object trajectories.
Отличительными признаками заявленного технического решения от прототипа является то, что в предлагаемом способе обнаружения и высокоточного определения параметров скоростных летящих целей производят запоминание кадра изображения в памяти основное и дополнительное, отстоящее от запомненного кадра на N кадров, при этом число N, выбирают в зависимости от скорости цели, далее определяют траекторию движения объекта как совокупность разностей координат кадра между предыдущей отметкой и последующей, после чего для каждого подвижного объекта строится траектория его движения и далее по характеру траектории определяют подвижный объект, наиболее похожий на цель по движению, после чего определяют координаты выявленной цели. А головка самонаведения его реализующая снабжена узлом выделения траекторий движения объектов, который включает в себя четвертый блок кадровой памяти, пятый блок кадровой памяти, блок определения траекторий движения объектов, блок выделения объектов, наиболее похожих на цель по движению, а блок выделения движущихся объектов узла выделения движущихся объектов имеет второй выход, при этом выход аналого-цифрового преобразователя узла предварительной обработки и оцифровки видеосигнала дополнительно соединен с входом четвертого блока и с входом пятого блока кадровой памяти узла выделения траекторий движения объектов, выход четвертого блока кадровой памяти соединен с первым входом блока определения траекторий движения объектов, выход пятого блока кадровой памяти соединен со вторым входом блока определения траекторий движения объектов, выход блока определения траекторий движения объектов соединен с первым входом блока выделения объектов, наиболее похожих на цель по движению, выход блока выделения объектов, наиболее похожих на цель по движению, соединен с третьим входом блока селекции на основе байесовского, структурного и корреляционного классификаторов, при этом первый выход блока выделения движущихся объектов узла выделения движущихся объектов соединен со вторым входом блока селекции на основе байесовского, структурного и корреляционного классификаторов, и второй выход блока выделения движущихся объектов соединен со вторым входом блока выделения объектов, наиболее похожих на цель по движению узла выделения траекторий движения объектов.Distinctive features of the claimed technical solution from the prototype is that in the proposed method for the detection and high-precision determination of the parameters of high-speed flying targets, the image frame is stored in the main and additional frames, which are N frames from the stored frame, and the number N is selected depending on the speed goals, then determine the trajectory of the object as a set of differences in the coordinates of the frame between the previous mark and the next, after which for each moving object and built its trajectory further trajectory is determined by the nature of the moving object is most similar to the purpose of the motion, after which the coordinates of detected targets. And the homing head that implements it is equipped with a node for allocating trajectories of movement of objects, which includes a fourth block of frame memory, a fifth block of frame memory, a block for determining trajectories of movement of objects, a block for allocating objects that are most similar to a target for movement, and a block for highlighting moving objects of a selection node moving objects has a second output, while the output of the analog-to-digital Converter unit pre-processing and digitization of the video signal is additionally connected to the input of the fourth block and the entrance of the fifth block of frame memory is connected to the first input of the block for determining the paths of movement of objects, the output of the fifth block of frame memory is connected to the second input of the block for determining the paths of movement of objects, the output of the block for determining the paths of objects is connected to the first the input of the selection block of objects most similar to the target in motion, the output of the block of selection of objects most similar to the target in motion, is connected to the third input m of the selection block based on Bayesian, structural and correlation classifiers, while the first output of the block of moving objects selection of the moving objects selection node is connected to the second input of the selection block based on Bayesian, structural and correlation classifiers, and the second output of the moving objects selection block is connected to the second input block selection of objects that are most similar to the target for the movement of the node selection paths of objects.
Сущность изобретения поясняется графическими материалами.The invention is illustrated graphic materials.
На фиг. 1 представлена функциональная схема пассивной головки самонаведения для зенитных управляемых ракет.In FIG. 1 is a functional diagram of a passive homing head for anti-aircraft guided missiles.
На фиг. 2 - схема узла предварительной обработки и оцифровки видеосигнала.In FIG. 2 is a diagram of a pre-processing and digitizing unit for a video signal.
На фиг. 3 - схема узла выделения движущихся объектов.In FIG. 3 is a diagram of a node for highlighting moving objects.
На фиг. 4 - схема узла выделения траекторий движения объектов.In FIG. 4 is a diagram of a node for allocating trajectories of movement of objects.
На фиг. 5 представлен пример выполнения гирокоординатора пассивной головки самонаведения для зенитных управляемых ракет.In FIG. 5 shows an example of a gyro coordinator of a passive homing head for anti-aircraft guided missiles.
Предложенный способ заключается в следующем.The proposed method is as follows.
В способе обнаружения и высокоточного определения параметров скоростных летящих целей сначала осуществляют действия по обнаружению перемещающейся цели. Это происходит в результате визуального обнаружения цели, то есть после того, как оператор при развороте пусковой установки ракеты обнаруживает перемещающуюся цель. Оператор совмещает цель с перекрестьем прицела, который совмещен с осью ракеты, и нажимает кнопку «захват». Затем сфокусированное излучение преобразуется в электрические сигналы, которые в виде кадра изображения регистрируются и передаются для обработки и оцифровки видеосигналов с заданными коэффициентами усиления и смещения. Далее осуществляют преобразование видеосигнала в цифровой код с квантованием по уровню в каждой точке. Множество точек образуют кадр изображения. Кадры изображения запоминаются в основном (втором, фиг. 3) блоке кадровой памяти и в дополнительном (третьем, фиг. 3) блоке кадровой памяти. Далее производят разделение малоразмерных объектов, имеющихся в поле зрения ГСН, на подвижные и малоподвижные или неподвижные. Для этого выделенные подвижные объекты накрывают квадратами (например, 8×8 пикселей), одним или несколькими, но так, чтобы объект ими был накрыт полностью. Далее ищут положение каждого квадрата в последующем кадре изображения и определяют смещение квадрата. После чего строят матрицу векторов смещения и по матрице векторов определяют относительную скорость и направление смещения объектов. При этом объекты, которые движутся в одном направлении и с одинаковой относительной скоростью, являются элементами фона, а объекты, движущиеся в отличных направлениях и с различными относительными скоростями - цели, организованные оптические помехи или другие малоразмерные объекты. Если скорость подвижного объекта мало отличается от относительной скорости элементов фона, то этот объект головка самонаведения по признаку движения относит к фону, то есть низкоскоростные цели по признаку движения не выделяются. Далее производят определение траекторий движения выделенных малоразмерных объектов: на фиг. 4 в четвертом блоке кадровой памяти производится запоминание кадра изображения, на котором отмечены выделенные движущиеся объекты. При этом каждый выделенный объект снабжен перечнем параметров (признаков) с результатами селекции, такими как яркость, геометрические размеры, взаимное расположение частей, форма и так далее. А в дополнительном - пятом блоке кадровой памяти производится запоминание кадра изображения, отстоящего от кадра, запомненного в основном блоке на N кадров, при этом N может быть равным 1, 2, 3 и т.д. Число N выбирается в зависимости от скорости цели (обычно для скоростной цели N=3). Число отметок по каждому объекту берется не более 5. Траектория данного подвижного объекта определяется как совокупность разностей координат между предыдущей отметкой и последующей. Далее для каждого подвижного объекта строится траектория и анализируется ее характер: цель движется практически прямолинейно, а помехи разлетаются по различным направлениям: вперед, назад вверх, вниз, но затем отстают от цели. Затем производится анализ траекторий движения объектов наиболее похожих на цель по движению. Суммарные данные группируют в совокупности или образы, сопоставляют их с «эталонными» образами, хранящимися в памяти блока. Далее определяются координаты цели.In a method for detecting and accurately determining parameters of high-speed flying targets, actions are first taken to detect a moving target. This occurs as a result of visual detection of the target, that is, after the operator, when the missile launcher is turned, detects a moving target. The operator combines the target with the crosshairs of the sight, which is aligned with the axis of the rocket, and presses the capture button. Then, the focused radiation is converted into electrical signals, which are recorded and transmitted in the form of an image frame for processing and digitizing video signals with specified amplification and bias factors. Next, the video signal is converted into a digital code with quantization by level at each point. Many dots form an image frame. The image frames are stored in the main (second, Fig. 3) block of the frame memory and in the additional (third, Fig. 3) block of the frame memory. Next, the separation of small-sized objects available in the field of view of the GOS, into moving and inactive or motionless. To do this, the selected moving objects are covered with squares (for example, 8 × 8 pixels), one or more, but so that the object is completely covered by them. Next, look for the position of each square in the next frame of the image and determine the offset of the square. After that, a matrix of displacement vectors is constructed and the relative velocity and direction of displacement of the objects are determined from the vector matrix. Moreover, objects that move in the same direction and at the same relative speed are background elements, and objects moving in different directions and at different relative speeds are targets, organized optical noise, or other small objects. If the speed of a moving object does not differ much from the relative speed of the background elements, then the homing head refers to this background as a motion, that is, low-speed targets on the basis of motion are not distinguished. Next, the trajectories of the selected small objects are determined: in FIG. 4, in the fourth block of frame memory, the image frame is memorized, on which selected moving objects are marked. Moreover, each selected object is equipped with a list of parameters (features) with selection results, such as brightness, geometric dimensions, relative position of parts, shape, and so on. And in the additional - fifth block of frame memory, the image frame is spaced apart from the frame stored in the main block by N frames, while N can be equal to 1, 2, 3, etc. The number N is selected depending on the speed of the target (usually for a speed target N = 3). The number of marks for each object is taken no more than 5. The trajectory of a given moving object is defined as a set of coordinate differences between the previous mark and the next. Then, for each moving object, a trajectory is constructed and its character is analyzed: the target moves almost rectilinearly, and the interference scatters in different directions: forward, backward up, down, but then lag behind the target. Then the analysis of the trajectories of the movement of objects most similar to the target in motion. The total data is grouped together or images, compared with the "reference" images stored in the memory block. Next, the coordinates of the target are determined.
Головка самонаведения, реализующая способ обнаружения и высокоточного определения параметров скоростных летящих целей, состоит из гирокоординатора 1 (ГК), который имеет карданный подвес 2 (КП) и включает в себя оптическую систему 3 (ОС) с матричным фотоприемным устройством 4 (МФПУ), катушку 5 пеленга (КПЕЛ) и катушку 6 коррекции (КК), узла 7 предварительной обработки и оцифровки видеосигнала (УПООВ), узла 8 выделения движущихся объектов (УВДО), узла 22 выделения траекторий движения объектов (УВТДО), блока 9 селекции на основе байесовского, структурного и корреляционного классификаторов (БСОБСКК) и блока 10 принятия решения и формирования сигнала коррекции (БПРФСК). Узел 7 УПООВ (фиг. 2) включает в себя блок 11 предварительной обработки видеосигнала (БПОВ), аналого-цифровой преобразователь 12 (АЦП), первый блок 13 кадровой памяти (БКП-1), блок 14 медианной фильтрации (БМФ), блок 15 настройки усиления и смещения (БНУС), блок 16 управления рамкой (БУР). Узел 8 УВДО (фиг. 3) включает в себя второй блок 17 кадровой памяти (БКП-2), третий блок 18 кадровой памяти (БКП-3), блок 19 сравнения кадров изображения (БСКИ), блок 20 формирования матрицы векторов движения (БФМВД), блок 21 выделения движущихся объектов (БВДО). Узел 22 УВТДО (фиг. 4) включает в себя четвертый блок 23 кадровой памяти (БКП-4), пятый блок 24 кадровой памяти (БКП-5), блок 25 определения траекторий движения объектов (БОТД), блок 26 выделения объектов наиболее похожих на цель по движению (БВОПЦД).The homing head, which implements a method for detecting and accurately determining the parameters of high-speed flying targets, consists of a gyrocoordinator 1 (GK), which has a gimbal 2 (KP) and includes an optical system 3 (OS) with a photodetector array 4 (MFP), a coil 5 bearing (CPEL) and correction coil 6 (CC), node 7 for preliminary processing and digitization of the video signal (UPOOV), node 8 for selecting moving objects (ATCM), node 22 for selecting paths for moving objects (ATTD), block 9 for selection based on Bayesian, structurally th correlation and classifiers (BSOBSKK) and decision block 10 and forming a correction signal (BPRFSK). The node 7 UPOOV (Fig. 2) includes a block 11 of the preliminary processing of the video signal (BPOV), analog-to-digital Converter 12 (ADC), the first block 13 of the frame memory (BKP-1), block 14 median filtering (BMF), block 15 gain and offset settings (BNUS), block 16 frame control (BUR). The ATCO unit 8 (FIG. 3) includes a second frame memory unit 17 (BKP-2), a third frame memory unit 18 (BKP-3), an image frame comparison unit (BSQI) 19, and a motion vector matrix generation unit (BFMVD) ), block 21 allocation of moving objects (BVDO). Node 22 UVTDO (Fig. 4) includes a fourth block 23 of frame memory (BKP-4), fifth block 24 of frame memory (BKP-5), block 25 of determining the trajectories of objects (BOTD), block 26 of the selection of objects most similar to movement target (BVOPTsD).
Связи в предложенном техническом решении выполнены следующим образом. А именно. На вход оптической системы 3 гирокоординатора 1 поступает излучение цели и излучения от неравномерных фоновых помех и излучение от организованных оптических помех (ООП) в случае их создания. Выход оптической системы 3 соединен с входом матричного фотоприемного устройства 4. Вход катушки 5 пеленга соединен с карданным подвесом 2 гирокоординатора 1. Выход матричного фотоприемного устройства 4 соединен со вторым входом блока 11 предварительной обработки видеосигнала узла 7 предварительной обработки и оцифровки видеосигнала. В узле 7 предварительной обработки и оцифровки видеосигнала выход блока 11 предварительной обработки видеосигнала соединен с входом аналого-цифрового преобразователя 12. Выход аналого-цифрового преобразователя 12 соединен с первым входом первого блока 13 кадровой памяти, с входом второго блока 17 и с входом третьего блока 18 кадровой памяти узла 8 выделения движущихся объектов и с входом четвертого блока 23 и с входом пятого блока 24 кадровой памяти узла 22 выделения траекторий движения объектов. Выход первого блока 13 кадровой памяти соединен с входом блока 14 медианной фильтрации. Выход блока 14 медианной фильтрации соединен с входом блока 15 настройки усиления и смещения и с первым входом блока 9 селекции на основе байесовского, структурного и корреляционного классификаторов. Выход блока 15 настройки усиления и смещения соединен с первым входом блока 11 предварительной обработки видеосигнала. Первый выход блока 9 БСОБСКК соединен с входом блока 16 управления рамкой узла 7 предварительной обработки и оцифровки видеосигнала. Второй выход блока 9 соединен с первым входом блока 10 принятия решения и формирования сигнала коррекции. Выход блока 16 управления рамкой соединен со вторым входом первого блока 13 кадровой памяти. Выход второго блока 17 кадровой памяти узла 8 выделения движущихся объектов (фиг. 3) соединен с первым входом блока 19 сравнения кадров изображения. Выход третьего блока 18 кадровой памяти узла 8 выделения движущихся объектов соединен со вторым входом блока 19 сравнения кадров изображения. Выход блока 19 сравнения кадров изображения соединен с входом блока 20 формирования матрицы векторов движения. Выход блока 20 формирования матрицы векторов движения соединен с входом блока 21 выделения движущихся объектов. Первый выход блока 21 выделения движущихся объектов узла 8 выделения движущихся объектов соединен со вторым входом блока 9 селекции на основе байесовского, структурного и корреляционного классификаторов. Выход четвертого блока 23 кадровой памяти узла 22 выделения траекторий движения объектов (УВТДО) (фиг. 4) соединен с первым входом блока 25 определения траекторий движения объектов. Выход пятого блока 24 кадровой памяти узла 22 УВТДО соединен со вторым входом блока 25 БОТД. Выход блока 25 определения траекторий движения объектов соединен с первым входом блока 26 выделения объектов, наиболее похожих на цель по движению. Второй выход блока 21 выделения движущихся объектов соединен со вторым входом блока 26 выделения объектов, наиболее похожих на цель по движению узла 22 выделения траекторий движения объектов. Первый выход блока 26 выделения объектов, наиболее похожих на цель по движению, соединен с третьим входом блока 9 селекции на основе байесовского, структурного и корреляционного классификаторов. Выход катушки 5 пеленга гирокоординатора 1 соединен со вторым входом блока 10 принятия решения и формирования сигнала коррекции. Выход блока 10 принятия решения и формирования сигнала коррекции соединен с входом катушки 6 коррекции гирокоординатора 1. Выход катушки 6 коррекции соединен с карданным подвесом 2 гирокоординатора 1.The links in the proposed technical solution are as follows. Namely. The input of the optical system 3 of the gyrocoordinator 1 receives radiation from the target and radiation from uneven background noise and radiation from organized optical interference (OOP) if they are created. The output of the optical system 3 is connected to the input of the matrix photodetector 4. The input of the bearing coil 5 is connected to the gimbal 2 of the gyro coordinator 1. The output of the matrix photodetector 4 is connected to the second input of the video preprocessing unit 11 of the preliminary processing and digitizing unit 7 of the video signal. In the node 7 for the preliminary processing and digitization of the video signal, the output of the block 11 for the preliminary processing of the video signal is connected to the input of the analog-to-digital converter 12. The output of the analog-to-digital converter 12 is connected to the first input of the first block 13 of the frame memory, with the input of the second block 17 and with the input of the third block 18 the frame memory of the node 8 allocation of moving objects with the input of the fourth block 23 and the input of the fifth block 24 of the frame memory of the node 22 of the allocation of the trajectories of the objects. The output of the first block 13 of the frame memory is connected to the input of the block 14 of the median filtering. The output of the median filtering unit 14 is connected to the input of the gain and bias adjusting unit 15 and to the first input of the selection unit 9 based on Bayesian, structural and correlation classifiers. The output of the gain and bias adjusting unit 15 is connected to the first input of the video signal preprocessing unit 11. The first output of the BSOBSCK 9 unit is connected to the input of the frame control unit 16 of the preliminary processing and digitizing unit 7 of the video signal. The second output of block 9 is connected to the first input of decision block 10 and generating a correction signal. The output of the frame control unit 16 is connected to the second input of the first frame memory unit 13. The output of the second block 17 of the frame memory of the node 8 allocation of moving objects (Fig. 3) is connected to the first input of the block 19 comparing image frames. The output of the third block 18 of the frame memory of the node 8 allocation of moving objects is connected to the second input of the block 19 comparing image frames. The output of the image frame comparison unit 19 is connected to the input of the motion vector matrix forming unit 20. The output of the block 20 of the formation of the matrix of motion vectors is connected to the input of the block 21 of the allocation of moving objects. The first output of the moving object allocation unit 21 of the moving object allocation unit 8 is connected to the second input of the selection unit 9 based on Bayesian, structural and correlation classifiers. The output of the fourth block 23 of the frame memory of the node 22 allocation of the trajectory of movement of objects (ATTD) (Fig. 4) is connected to the first input of the block 25 of determining the trajectory of movement of objects. The output of the fifth block 24 of the frame memory of the node 22 UVTDO is connected to the second input of the block 25 BOTD. The output of the block 25 for determining the trajectories of the movement of objects is connected to the first input of the block 26 for selecting objects that are most similar to the target for movement. The second output of the block 21 allocation of moving objects is connected to the second input of the block 26 selection of objects that are most similar to the target on the movement of the node 22 of the selection of the trajectories of the movement of objects. The first output of the block 26 of the selection of objects that are most similar to the target in motion is connected to the third input of the block 9 of selection based on Bayesian, structural and correlation classifiers. The output of the coil 5 of the bearing of the gyrocoordinator 1 is connected to the second input of the decision making unit 10 and generating a correction signal. The output of decision block 10 and generating a correction signal is connected to the input of the correction coil 6 of the gyro coordinator 1. The output of the correction coil 6 is connected to the gimbal 2 of the gyro coordinator 1.
Узел предварительной обработки видеосигнала обеспечивает наиболее оптимальную реализацию динамического диапазона входного сигнала за счет настройки параметров усиления и смещения в усилительном тракте предварительной обработки видеосигнала. Узел выделения движущихся объектов обеспечивает разделение малоразмерных объектов или целей, которые движутся в поле зрения оптической системы относительно окружающего их фона. В нем второй блок кадровой памяти и третий блок кадровой памяти осуществляют запоминание кадров изображения поля зрения головки в текущий момент времени и в предыдущий. За счет сравнения кадров изображения все элементы поля зрения разделяются на две группы: элементы, которые движутся в относительном движении с одинаковой скоростью и в одном направлении - они классифицируются как элементы фона, и элементы, которые движутся в относительном движении с различными отличными от других элементов скоростями и в различных направлениях - они классифицируются как собственно цель и помехи как естественные, так и искусственные. Дальнейшее выделение цели от помех производится в блоке селекции на основе байесовского, структурного и корреляционного классификаторов, который предназначен для измерения характеристик, имеющихся в поле зрения объектов, таких как яркость, геометрические размеры, взаимное расположение, форма и других. Для группирования результатов измерения в некоторые совокупности или образы, сопоставления их с хранящимися в памяти блока, для установления типа цели перед пуском ракеты или при захвате цели на траектории. Блок принятия решения и формирования сигнала коррекции обеспечивает определение комплексированных координат цели по результатам работы блока селекции на основе байесовского, структурного и корреляционного классификаторов и узла выделения движущихся объектов. Катушка пеленга является датчиком положения оси относительно оси ракеты, а катушка коррекции наводит ЭДС и обеспечивает разворот гирокоординатора в зависимости от фазы и амплитуды поданного сигнала коррекции. Наличие узла выделения траекторий движения объектов обеспечивает улучшение точности поражения цели ракетой за счет повышения надежности обработки принимаемых сигналов, разделения их на ложные сигналы и сигналы цели путем выделения сигнала цели из всей массы принимаемых сигналов головкой самонаведения и распознавания ложных сигналов, а также за счет возможности построения траекторий движения цели и ложных объектов.The video signal pre-processing unit provides the most optimal implementation of the dynamic range of the input signal by adjusting the gain and offset parameters in the amplification path of the video signal pre-processing. The node for the allocation of moving objects provides the separation of small objects or targets that move in the field of view of the optical system relative to the surrounding background. In it, the second block of frame memory and the third block of frame memory store frames of the image of the field of view of the head at the current time and in the previous one. By comparing image frames, all elements of the field of view are divided into two groups: elements that move in relative motion at the same speed and in the same direction — they are classified as background elements, and elements that move in relative motion at different speeds different from other elements and in different directions - they are classified as the actual purpose and interference, both natural and artificial. Further separation of the target from interference is made in the selection block based on Bayesian, structural and correlation classifiers, which is designed to measure the characteristics available in the field of view of objects, such as brightness, geometric dimensions, relative position, shape and others. For grouping the measurement results into some aggregates or images, comparing them with those stored in the memory of the unit, for establishing the type of target before launching a rocket or when capturing a target on a trajectory. The decision-making and correction signal generation block provides the determination of the integrated coordinates of the target according to the results of the selection block based on Bayesian, structural and correlation classifiers and a moving object selection node. The bearing coil is a sensor of the position of the axis relative to the axis of the rocket, and the correction coil induces EMF and provides a rotation of the gyro-coordinator depending on the phase and amplitude of the applied correction signal. The presence of a node for detecting the trajectories of the movement of objects provides improved accuracy of hitting a target with a rocket by improving the reliability of processing received signals, separating them into false signals and target signals by extracting a target signal from the entire mass of received signals by the homing head and recognizing false signals, as well as by the ability to build trajectories of movement of the target and false objects.
В примере исполнения (фиг. 5) представлена схема гирокоординатора, в котором элементы 27, 28, 29 оптической системы размещены соосно с конструкцией 30 карданного подвеса и с элементом 31 матричного фотоприемного устройства. Схема также включает иные детали, необходимые для разворота гирокоординатора в зависимости от фазы и амплитуды поступающих сигналов коррекции. Все используемые блоки в функциональной схеме и схемах узлов ГСН являются известными, либо получены из известных устройств путем их объединения известными методами. Узел 7 предварительной обработки и оцифровки видеосигнала исполнен из цифровых блоков, как в патенте 2173881, с помощью логических интегральных микросхем, таких как микросхемы АЦП - 1106ВП1, микросхем памяти серии 565, микросхем арифметико-логического устройства, регистров и счетчиков. Узел 8 выделения движущихся объектов, узел 22 выделения траекторий движения объектов и блок 9 селекции на основе байесовского, структурного и корреляционных классификаторов - цифровые и могут быть реализованы на микросхемах регистров, дешифраторов, счетчиков и оперативных запоминающих устройств. Блок 10 принятия решения и формирования сигнала коррекции в примере исполнения может быть реализован на цифровых микросхемах: регистрах, дешифраторах и счетчиках, а также с применением микросхемы цифро-аналогового преобразователя серии 572.In the embodiment example (Fig. 5), a gyro-coordinator scheme is presented in which the elements of the
Головка самонаведения для зенитных управляемых ракет работает следующим образом.The homing head for anti-aircraft guided missiles works as follows.
Через оптическую систему 3 излучение от цели фокусируется и попадает в матричное фотоприемное устройство 4. Это происходит в результате визуального обнаружения цели, то есть после того как оператор при развороте пусковой установки ракеты обнаруживает перемещающуюся цель. Оператор совмещает цель с перекрестьем прицела, который совмещен с осью ракеты, и нажимает кнопку «захват». Затем сфокусированное излучение преобразуется в электрические сигналы, которые в виде кадра изображения передаются в узел 7 предварительной обработки и оцифровки видеосигналов. При этом катушка 5 пеленга, являющаяся датчиком положения оси гирокоординатора 1 относительно оси ракеты, амплитудой сигнала пеленга характеризует величину отклонения оси ГК 1 от оси ракеты, а фазой напряжения пеленга - направление отклонения. В узле 7 УПООВ блок 11 предварительной обработки видеосигнала принимает электрические сигналы в виде кадра изображения, регистрирует это изображение с заданными коэффициентами усиления и смещения, а затем отформатированный видеосигнал из блока 11 предварительной обработки видеосигнала выдается в аналого-цифровой преобразователь 12. Далее в АЦП 12 видеосигнал преобразуется в цифровой код с квантованием по уровню яркости в каждой точке, множество которых образует кадр цифрового изображения. По текущей информации о размерах изображения цели от блока 16 управления рамкой формируется окно анализа. Сигналы с выхода аналого-цифрового преобразователя 12 и с выхода блока 16 управления рамкой поступают в первый блок 13 кадровой памяти, где окно анализа в каждом кадре позиционируется относительно прогнозируемого положения цели. Информация в пределах этого окна хранится в течение длительности кадра. Эта информация поступает в блок 14 медианной фильтрации, где производится масштабирование и фильтрация изображения медианным фильтром. С выхода блока 14 медианной фильтрации отфильтрованный видеосигнал поступает в блок 15 настройки усиления и смещения, где определяется новый коэффициент усиления и новый коэффициент смещения, которые передаются для управления параметрами на блок 11 предварительной обработки видеосигнала. Результаты обработки из блока 14 медианной фильтрации узла 7 предварительной обработки и оцифровки видеосигнала дополнительно передаются по одной связи в блок 9 селекции на основе байесовского, структурного и корреляционного классификаторов, а с выхода аналого-цифрового преобразователя 12 узла 7 предварительной обработки и оцифровки видеосигнала дополнительно передаются в узел 8 выделения движущихся объектов на второй 17 и третий 18 блоки кадровой памяти и в узел 22 выделения траекторий движения объектов на четвертый 23 и пятый блоки 24 кадровой памяти. По информации из узла 7 предварительной обработки и оцифровки видеосигналов во втором блоке 17 кадровой памяти запоминается кадр изображения, при этом одновременно запоминается следующий кадр изображения в третьем блоке 18 кадровой памяти. По аналогии кадры запоминаются в четвертом 23 и пятом блоках 24 кадровой памяти. В кадровой памяти блока 17, блока 18, блока 23 и блока 24 отображенные объекты накрывают квадратами (возможно одним или несколькими) с размерами, например, 8×8 пикселей таким образом, чтобы объект был накрыт полностью. При этом необходимо просмотреть всю зону, где он может быть, то есть всю зону анализа для определения нового положения объекта. Это необходимо для определения положения и траектории перемещения в некоторую зону целей или иных малоразмерных объектов в текущем кадре изображения на определенном фоне окрестности по отношению к положению целей или объектов на определенном фоне окрестности в предыдущем кадре. В узле 8 выделения движущихся объектов селекция движущихся малоразмерных объектов или целей из блока 17 и из блока 18 информация передается в блок 19 сравнения изображений. В блоке 19 для каждого квадрата из блока 17 определяют его новое положение путем нахождения квадрата, наиболее похожего из зоны анализа выбранного объекта, из изображения в блоке 18. Далее в блоке 20 формирования матрицы векторов движения через блок 19 по координатам объектов из блока 17 и соответствующим координатам из блока 18 определяют величину и направление перемещения соответствующего квадрата (или нескольких квадратов, которыми накрыты цель и объекты) и составляют матрицу векторов движения. Затем в блоке 21 выделения движущихся объектов полученные матрицы векторов анализируются, причем исходят из того, что элементы фона движутся в одном направлении и с одинаковой относительной скоростью, а объекты (цели, организованные оптические помехи или другие малоразмерные объекты) движутся в направлениях и с относительными скоростями, отличными от параметров движения фона. Далее в четвертом блоке 23 кадровой памяти узла 22 производится запоминание кадра изображения, на котором отмечены выделенные узлом 8 движущиеся объекты. При этом каждый выделенный объект снабжен перечнем параметров (признаков) с результатами селекции из блока 9 (яркость, геометрические размеры, взаимное расположение частей, форма и так далее). В пятом блоке 24 кадровой памяти производится запоминание кадра изображения, отстоящего от кадра, запомненного в блоке 23 на N кадров, при этом N может быть равным 1, 2, 3 и т.д. Число N выбирается в зависимости от скорости цели (обычно для скоростной цели N=3). Если скорость подвижного объекта мало отличается от относительной скорости элементов фона, то этот объект головка самонаведения по признаку движения относит к фону, то есть низкоскоростные цели по признаку движения не выделяются. Число отметок по каждому объекту берется не более 5. Траектория данного подвижного объекта определяется как совокупность разностей координат между предыдущей отметкой и последующей. Далее для каждого подвижного объекта строится траектория и анализируется ее характер: цель движется практически прямолинейно, помехи разлетаются по различным направлениям: вперед, назад вверх, вниз, но затем отстают от цели. В блоке 26 узла 22 производится анализ траекторий движения объектов, наиболее похожих на цель по движению. Полученные данные из блока 26 узла 22 передаются в блок 9 и подсоединяются к данным, полученным из блока 21, а также к результатам измерений характеристик выделенных объектов, таких как: яркость, геометрические размеры, взаимное расположение, форма. Затем в блоке 9 результаты измерения группируют в совокупности или образы, сопоставляют их с «эталонными» образами, хранящимися в памяти блока. Далее результаты работы блока 9 селекции на основе байесовского, структурного и корреляционного классификаторов и селекции по скорости и направлению движения пересылаются в блок 10 БПРФСК, где определяются координаты цели. Далее блок 10 группирует результаты измерения в совокупности или образы, сопоставляет их с «эталонными» образами, хранящимися в памяти блока, При этом, если блок 9 БСОБСКК работает устойчиво, то далее используются координаты отселектированной цели, если блок 9 БСОБСКК работает неустойчиво, тогда далее используются прогнозные координаты цели. Полученные комплексные координаты цели далее используются для формирования сигнала коррекции гирокоординатора ГК 1. Этот сигнал коррекции с выхода блока 10 БПРФСК подается на катушку 6 коррекции. При этом катушка 6 коррекции обеспечивает разворот гирокоординатора 1 в зависимости от фазы и амплитуды поданного сигнала коррекции.Through the optical system 3, the radiation from the target is focused and enters the matrix photodetector 4. This occurs as a result of visual detection of the target, that is, after the operator detects a moving target when the missile launcher turns. The operator combines the target with the crosshairs of the sight, which is aligned with the axis of the rocket, and presses the capture button. Then the focused radiation is converted into electrical signals, which are transmitted in the form of an image frame to the unit 7 for preliminary processing and digitization of video signals. In this case, the bearing coil 5, which is the sensor of the position of the axis of the gyrocoordinator 1 relative to the axis of the rocket, the amplitude of the bearing signal characterizes the deviation of the axis GK 1 from the axis of the rocket, and the phase of the bearing voltage indicates the direction of deviation. In the node 7 UPOOV block 11 of the preliminary processing of the video signal receives electrical signals in the form of an image frame, registers this image with the specified amplification and bias, and then the formatted video signal from the block 11 of the preliminary processing of the video signal is output to an analog-to-digital converter 12. Next, the ADC 12 video signal it is converted into a digital code with quantization according to the brightness level at each point, many of which form a frame of a digital image. According to current information about the size of the target image from the frame control unit 16, an analysis window is formed. The signals from the output of the analog-to-digital converter 12 and from the output of the frame control unit 16 are sent to the first frame memory unit 13, where the analysis window in each frame is positioned relative to the predicted target position. Information within this window is stored for the duration of the frame. This information enters the median filtering unit 14, where the image is scaled and filtered by the median filter. From the output of the median filtering unit 14, the filtered video signal enters the gain and bias adjustment unit 15, where a new gain and a new bias coefficient are determined, which are transmitted to control the parameters to the video preliminary processing unit 11. The processing results from the median filtering unit 14 of the pre-processing and video signal digitizing unit 7 are additionally transmitted via a single connection to the selection block 9 based on Bayesian, structural and correlation classifiers, and from the output of the analog-to-digital converter 12 of the pre-processing and digitizing video signal unit 7 are additionally transmitted to node 8 allocation of moving objects to the second 17 and third 18 blocks of frame memory and to node 22 allocation of the trajectories of the movement of objects to the fourth 23 and fifth blocks 24 frame howling memory. According to information from the node 7 of the preliminary processing and digitization of video signals in the second block 17 of the frame memory, the image frame is stored, while the next frame of the image is simultaneously stored in the third block 18 of the frame memory. By analogy, frames are stored in the fourth 23 and fifth blocks 24 of the frame memory. In the frame memory of block 17, block 18, block 23 and block 24, the displayed objects are covered with squares (possibly one or more) with dimensions, for example, 8 × 8 pixels, so that the object is completely covered. In this case, it is necessary to view the entire area where it can be, that is, the entire analysis area to determine the new position of the object. This is necessary to determine the position and trajectory of moving to a certain zone of targets or other small-sized objects in the current image frame against a specific background of the neighborhood with respect to the position of targets or objects against a specific background of the neighborhood in the previous frame. In the node 8 allocation of moving objects, the selection of moving small objects or targets from block 17 and from block 18, the information is transmitted to block 19 image comparison. In block 19, for each square from block 17, its new position is determined by finding the square that is most similar from the analysis zone of the selected object from the image in block 18. Then, in block 20, the matrix of motion vectors through block 19 is formed according to the coordinates of the objects from block 17 and the corresponding the coordinates of block 18 determine the magnitude and direction of movement of the corresponding square (or several squares that cover the target and objects) and compose a matrix of motion vectors. Then, in the block 21 for selecting moving objects, the obtained matrix of vectors are analyzed, proceeding from the fact that the background elements move in the same direction and at the same relative speed, and the objects (targets, organized optical noise or other small objects) move in directions and with relative speeds different from the background motion parameters. Next, in the fourth block 23 of the frame memory of the node 22, the image frame is memorized, on which moving objects selected by the node 8 are marked. Moreover, each selected object is equipped with a list of parameters (features) with the results of selection from block 9 (brightness, geometric dimensions, relative position of parts, shape, and so on). In the fifth block 24 of the frame memory, the image frame is spaced apart from the frame stored in the block 23 by N frames, while N may be 1, 2, 3, etc. The number N is selected depending on the speed of the target (usually for a speed target N = 3). If the speed of a moving object does not differ much from the relative speed of the background elements, then the homing head refers to this background as a motion, that is, low-speed targets on the basis of motion are not distinguished. The number of marks for each object is taken no more than 5. The trajectory of a given moving object is defined as a set of coordinate differences between the previous mark and the next. Then, for each moving object, a trajectory is constructed and its character is analyzed: the target moves almost rectilinearly, the interference scatters in different directions: forward, backward up, down, but then lag behind the target. In block 26 of node 22, an analysis is made of the trajectories of the movement of objects that are most similar to the target in movement. The received data from block 26 of node 22 is transmitted to block 9 and connected to the data obtained from block 21, as well as to the measurement results of the characteristics of the selected objects, such as: brightness, geometric dimensions, relative position, shape. Then, in block 9, the measurement results are grouped together or images; they are compared with the “reference” images stored in the memory of the block. Further, the results of the operation of block 9 of selection based on Bayesian, structural and correlation classifiers and selection by speed and direction of movement are sent to block 10 BPRFSK, where the coordinates of the target are determined. Next, block 10 groups the measurement results in aggregate or images, compares them with the “reference” images stored in the memory of the block. Moreover, if block 9 of the BSOBSC is stable, then the coordinates of the selected target are used, if block 9 of the BSOBSC is unstable, then predicted target coordinates are used. The obtained complex target coordinates are then used to generate the correction signal of gyro coordinator GK 1. This correction signal from the output of block 10 BPRFSK is fed to the correction coil 6. In this case, the correction coil 6 provides a turn of the gyro coordinator 1 depending on the phase and amplitude of the applied correction signal.
Таким образом, заявленное техническое решение обеспечивает надежное поступление сигнала на управление ракетой по отношению к верно выбранной цели из массы ложных объектов и находящегося среди них объекта, являющегося целью. При этом способ позволяет разделить цель и помехи на основе анализа траектории движения. Кроме того, исключаются трудности в регулировке в процессе эксплуатации и техническом обслуживании, исключаются проблемы, связанные с увеличением габаритов за счет отсутствия необходимости усложнения конструкции или увеличения ее материалоемкости, массы и энергоемкости за счет реализации конструкции, которая обеспечивает улучшение точности поражения цели ракетой путем повышения надежности обработки и разделения принимаемых сигналов головкой самонаведения на ложные сигналы и сигнал цели выделением сигнала цели из всей массы принимаемых сигналов головкой самонаведения и распознавание ложных сигналов.Thus, the claimed technical solution provides a reliable signal to control the rocket in relation to the right target from the mass of false objects and the object located among them, which is the target. Moreover, the method allows you to separate the target and interference based on the analysis of the trajectory of movement. In addition, difficulties in adjusting during operation and maintenance are eliminated, problems associated with an increase in dimensions due to the lack of the need to complicate the structure or increase its material consumption, mass and energy consumption due to the implementation of a design that improves the accuracy of hitting a target with a missile by increasing reliability are eliminated processing and dividing the received signals by the homing head into false signals and the target signal by extracting the target signal from the entire receiving mass aemyh homing signals and detection of false signals.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015111623/28A RU2603235C2 (en) | 2015-03-31 | 2015-03-31 | Method of detecting and parameters high-accuracy determination of high-speed flying targets and homing head for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015111623/28A RU2603235C2 (en) | 2015-03-31 | 2015-03-31 | Method of detecting and parameters high-accuracy determination of high-speed flying targets and homing head for its implementation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2015111623A RU2015111623A (en) | 2016-10-27 |
| RU2603235C2 true RU2603235C2 (en) | 2016-11-27 |
Family
ID=57216111
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015111623/28A RU2603235C2 (en) | 2015-03-31 | 2015-03-31 | Method of detecting and parameters high-accuracy determination of high-speed flying targets and homing head for its implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2603235C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2783734C1 (en) * | 2022-02-15 | 2022-11-16 | Федеральное государственное казённое военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия воздушно-космической обороны имени Маршала Советского Союза Г.К. Жукова" Министерства обороны Российской Федерации | Method for generating mismatch parameters in the radio-electronic control system of an air-to-air missile when it is homing to a given type of aircraft with a turbojet engine from their heterogeneous pair under the influence of speed-shifting interference |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1250151A1 (en) * | 1984-12-27 | 1994-03-30 | Томский Институт Автоматизированных Систем Управления И Радиоэлектроники | Tv device of selecting moving object and determining its coordinates |
| RU94029325A (en) * | 1994-08-03 | 1996-06-10 | Конструкторское бюро приборостроения | Homing head |
| RU2224972C2 (en) * | 2002-04-04 | 2004-02-27 | Государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро приборостроения" | Guided missile guidance system |
| RU113398U1 (en) * | 2011-10-19 | 2012-02-10 | Илья Викторович Барский | VIDEO FIXATION COMPLEX AND MEASUREMENT OF MOVEMENT SPEED AND VEHICLE COORDINATES |
-
2015
- 2015-03-31 RU RU2015111623/28A patent/RU2603235C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1250151A1 (en) * | 1984-12-27 | 1994-03-30 | Томский Институт Автоматизированных Систем Управления И Радиоэлектроники | Tv device of selecting moving object and determining its coordinates |
| RU94029325A (en) * | 1994-08-03 | 1996-06-10 | Конструкторское бюро приборостроения | Homing head |
| RU2224972C2 (en) * | 2002-04-04 | 2004-02-27 | Государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро приборостроения" | Guided missile guidance system |
| RU113398U1 (en) * | 2011-10-19 | 2012-02-10 | Илья Викторович Барский | VIDEO FIXATION COMPLEX AND MEASUREMENT OF MOVEMENT SPEED AND VEHICLE COORDINATES |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2783734C1 (en) * | 2022-02-15 | 2022-11-16 | Федеральное государственное казённое военное образовательное учреждение высшего образования "Военная академия воздушно-космической обороны имени Маршала Советского Союза Г.К. Жукова" Министерства обороны Российской Федерации | Method for generating mismatch parameters in the radio-electronic control system of an air-to-air missile when it is homing to a given type of aircraft with a turbojet engine from their heterogeneous pair under the influence of speed-shifting interference |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2015111623A (en) | 2016-10-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3340427B2 (en) | Imaging target detection method and apparatus | |
| US8049869B2 (en) | Dual FOV imaging semi-active laser system | |
| US4383663A (en) | Active optical terminal homing | |
| US6111241A (en) | Semi-active laser last pulse logic seeker utilizing a focal plane array | |
| US9383170B2 (en) | Laser-aided passive seeker | |
| KR101914281B1 (en) | Apparatus and method for targeting target | |
| US20150369918A1 (en) | Laser alignment and tracking system | |
| RU157629U1 (en) | PASSIVE SELF-HEADING HEAD FOR MANAGED ANTI-ARRANGEMENTS | |
| US11359888B1 (en) | Imaging while simultaneously detecting, tracking and decoding multiple coded laser spots | |
| US8390801B2 (en) | Angle measurement for a wide field-of-view (WFOV) semi-active laser (SAL) seeker | |
| US10077972B1 (en) | SAL seeker with spatial and temporal sensors | |
| WO2013108204A1 (en) | Laser target seeker with photodetector and image sensor | |
| EP2824474B1 (en) | Dual function focal plane array seeker | |
| RU2603235C2 (en) | Method of detecting and parameters high-accuracy determination of high-speed flying targets and homing head for its implementation | |
| US20150212201A1 (en) | Low-energy laser seeker | |
| KR101040306B1 (en) | Image tracking apparatus and method for searching target using the apparatus | |
| US10989797B2 (en) | Passive altimeter system for a platform and method thereof | |
| RU176342U1 (en) | Passive homing anti-ship guided missiles | |
| KR101202215B1 (en) | Weighted-based target decision system for strapdown dual mode imaging seeker using location weighted or region growing moment modeling | |
| RU147051U1 (en) | PASSIVE SELF-HEADING HEAD FOR MANAGED ANTI-ARRANGEMENTS | |
| Engel et al. | Sea Spotter: A fully staring naval IRST system | |
| EP4022354A1 (en) | Active modulating element detection | |
| US10378859B2 (en) | Harmonic shutter resolver algorithm for multimode seeker | |
| RU2290592C1 (en) | Method for guidance of guided missile and guidance system for its realization | |
| KR102408375B1 (en) | Apparatus and method for detecting radar sky line using image processing |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180401 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20190405 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200401 |