RU2694023C1 - Способ нахождения сопряженных векторов направлений на движущиеся объекты - Google Patents

Способ нахождения сопряженных векторов направлений на движущиеся объекты Download PDF

Info

Publication number
RU2694023C1
RU2694023C1 RU2018125611A RU2018125611A RU2694023C1 RU 2694023 C1 RU2694023 C1 RU 2694023C1 RU 2018125611 A RU2018125611 A RU 2018125611A RU 2018125611 A RU2018125611 A RU 2018125611A RU 2694023 C1 RU2694023 C1 RU 2694023C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
vectors
objects
ort
coordinates
radiometers
Prior art date
Application number
RU2018125611A
Other languages
English (en)
Inventor
Владимир Константинович Клочко
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет"
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет"
Priority to RU2018125611A priority Critical patent/RU2694023C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2694023C1 publication Critical patent/RU2694023C1/ru

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F1/00—Details not covered by groups G06F3/00 - G06F13/00 and G06F21/00
    • G06F1/02—Digital function generators
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T1/00—General purpose image data processing
    • G06T1/0021—Image watermarking
    • G06T1/005—Robust watermarking, e.g. average attack or collusion attack resistant
    • G06T1/0064—Geometric transfor invariant watermarking, e.g. affine transform invariant
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T3/00—Geometric image transformations in the plane of the image
    • G06T3/02—Affine transformations
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T3/00—Geometric image transformations in the plane of the image
    • G06T3/10—Selection of transformation methods according to the characteristics of the input images

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

Изобретение относится к пассивным системам радиовидения миллиметрового диапазона длин волн, предназначенным для наблюдения за малоразмерными движущимися объектами. Технический результат изобретения заключается в возможности повысить вероятность обнаружения всех движущихся объектов и точность определения их пространственных координат. Для радиометрической системы, состоящей из двух взаимно удаленных радиометров со сканирующими по пространству антеннами, орты направлений на объекты образуются линией визирования антенн и запоминаются в угловых координатах азимута и угла места элементов матриц радиоизображений. При движении объектов орты получают неучтенное приращение, что приводит к ошибкам сопряжения и определения пространственных координат объектов. Способ позволяет находить сопряженные пары ортов векторов направлений на объекты в системе двух радиометров в условиях движущихся объектов и случайных помех за счет определения скорости изменения координат ортов с учетом моментов времени их образования.

Description

Изобретение относится к пассивным системам радиовидения миллиметрового диапазонов длин волн [1], предназначенным для наблюдения за малоразмерными движущимися объектами. При обнаружении объектов [1], определении дальностей до них и оценивании пространственных координат в пассивной системе двух и более наблюдателей первоочередной задачей является поиск сопряженных пар ортов векторов направлений на соответствующие объекты, если число этих объектов больше одного.
В оптических систем видимого и инфракрасного диапазонов длин волн орты направлений на объекты формируются прохождением лучей через фокусы оптических линз, которые отображаются в матрицах изображений практически мгновенно. Поэтому время получения изображений мало по сравнению с временем перемещения объектов в поле видимости.
Для радиометрической системы, состоящей из двух радиометров с синхронно сканирующими по пространству антеннами, орты направлений на объекты образуются линией визирования антенн и запоминаются в угловых координатах азимута и угла места элементов матриц радиоизображений (РИ). При известной скорости построчного сканирования вычисляются и запоминаются моменты времени формирования ортов. Для сопряженных ортов направлений на один и тот же объект моменты времени их образования в общем случае отличаются. Это объясняется как движением объектов, так и различной ориентацией систем координат радиометров.
Наряду с изображениями объектов в матрицах РИ присутствуют изображения ложных образований, обусловленных помехами, и соответственно имеются ложные орты случайных направлений. В связи с этим требуется разработка способа поиска сопряженных векторов направлений на объекты и определения их пространственных координат, учитывающего движение объектов и наличие случайных помех.
В качестве прототипа рассмотрим способ нахождения сопряженных пар векторов [2, с. 182-186] в системе двух наблюдателей, основанный на свойстве компланарных векторов. Применительно к радиометрической системе способ заключается в следующем.
1. Для двух радиометров, взаимно удаленных на базовое расстояние d0, формируются орты i-x и j-x направлений на объекты a(i),
Figure 00000001
и b(j),
Figure 00000002
где m a и mb - число ортов в первом и втором радиометрах.
2. Рассматриваются i-e, j-е варианты соединения ортов в пары. Для каждого i-го, j-го варианта вычисляется показатель J(i, j) необходимого условия сопряжения:
Figure 00000003
представляющий модуль смешанного произведения трех векторов: вектора a(i); вектора b'=Pb(j), где Р - матрица поворота осей координат при переходе в систему координат первого радиометра; τ - орт базового вектора d=d0τ, указывающего направление от первого радиометра ко второму.
3. Показатель (1) сравнивается с малым положительным числом ε. Если J(i, j)>ε, то данный вариант соединения ортов отвергается. Если J(i, j)≤ε, то i-й, j-й вариант считается правдоподобным, так как, если векторы а(i) и b(j) являются сопряженными (направлены на один и тот же объект), то указанные три вектора лежат в одной плоскости, и их смешанное произведение близко к нулю (с точностью до ошибок сопряжения).
4. Из всех пар соединения ортов выбираются
Figure 00000004
неповторяющихся пар с наименьшими значениями показателей (1).
5. Для каждой выбранной пары сопряженных ортов а(i) и b(j) вычисляются оценки дальностей до соответствующего объекта r a (i) и rb(j), а также векторы оценок пространственных координат объекта M a (i)=r a (i)a(i) и Mb(j)=rb(j)b(j) в системах координат двух радиометров.
Данный способ обладает следующими недостатками.
1. Способ не учитывает движение объекта на промежутке времени между двумя моментами t a (i) и tb(j), t a (i)≠tb(j), образования ортов а(i) и b(j), из-за чего нарушается условие компланарности векторов..
2. Близость показателя (1) к нулю не всегда означает сопряжение векторов а(i) и b(j), то есть принадлежность одному объекту, так как в одной плоскости могут лежать векторы, не принадлежащие одному объекту. Поэтому требуется дополнительная проверка на достаточность сопряжения.
Заявляемое техническое решение направлено на устранение этих недостатков.
Технический результат предлагаемого технического решения достигается применением способа нахождения сопряженных векторов направлений на движущиеся объекты, который заключается в формировании i-x, j-x пар ортов a(i) и b(j) векторов направлений на объекты в системах координат двух взаимно удаленных на базовое расстояние d0 сканирующих радиометров, вычислении в системе координат первого радиометра смешанного произведения векторов a(i), b(j) и орта τ базового вектора и сохранении тех i-x, j-x неповторяющихся пар ортов, для которых модуль смешанного произведения не превышает малого положительного числа, отличающийся тем, что в последовательности периодов сканирования, начиная со второго, для каждой пары векторов a(i), b(j) вычисляется приращение Δa(i) для орта а(i) умножением длины промежутка времени между двумя моментами времени образования пары ортов a(i) и b(j) на вектор скорости изменения координат орта a(i), определяемый за один период сканирования радиометра, после чего для измененного орта a(i), орта b(i) и орта τ вычисляют их смешанное произведение и, если модуль смешанного произведения не превышает малого положительного числа, то находят в системах координат радиометров оценки дальностей до объекта r a (i), rb(j), векторы пространственных координат объекта M a (i)=r a (i)a(i), Mb(j)=rb(j)b(j) и вычисляют показатель сопряжения по формуле:
Figure 00000005
и, если показатель I(i, j) не превышает заданного порога, то вектор M a (i) и показатель I(i, j) запоминают в отдельных массивах в последовательности периодов сканирования, после чего по истечении заданного числа периодов из указанных массивов извлекают неповторяющиеся группы запомненных векторов пространственных координат объектов с наименьшими суммарными значениями показателей.
Алгоритмически способ сводится к следующим операциям.
1. В первом периоде сканирования (n=1, n - номер периода) радиометров формируются орты i-х и j-x направлений a n(i),
Figure 00000006
и bn(j),
Figure 00000007
где m a и mb - число ортов в радиометрах.
1.1. Рассматриваются i-e, j-e варианты соединения ортов в пары. Для каждого i-го, j-го варианта вычисляется показатель J(i, j) необходимого условия сопряжения по формуле (1), который сравнивается с порогом
Figure 00000008
зависящим от модуля разности моментов времени образования ортов Δt=t a (i)-tb(j). Если J(i,j)>α, то данный вариант соединения ортов отвергается.
1.2. Если J(i,j)≤α, то i-я, j-я пара считается перспективной. Ей присваивается g-й номер группы перспективных векторов, к которой будут присоединяться другие векторы в последующих периодах сканирования (нумерация g - в порядке выполнения неравенства,
Figure 00000009
Gn - число групп в n-м периоде). Запоминаются: момент времени T(g)=t a (i) образования орта a(i); начальное значение показателя правдоподобия I(g)=0 g-й группы; орт A(g)=a k(i) или номер орта i a (g)=i.
2. Во втором и последующих периодах (n=2, 3,…,N) сканирования радиометров также формируются орты i-x и j-x направлений a n(i),
Figure 00000010
и bn(j),
Figure 00000011
2.1. Рассматриваются i-e, j-e варианты соединения ортов в пары. Каждая i-я, j-я пара ортов a n(i) и bn(j) ставятся в соответствие сформированным в предыдущем (n-1)-м периоде g-м группам
Figure 00000012
Для орта a n(i) вычисляется вектор скорости изменения координат орта за один период сканирования:
νn(i)=(1/Δt)⋅[a n(i)-A(g)], Δt=t a (i)-Tb(g).
Вычисляется приращение орта Δa n(i)=[tb(j)-t a (i)]⋅νn(i) и орт a n(i) меняется прибавлением к нему приращения Δa n(i).
2.2. Для измененного орта a n(i) и орта bn(j) вычисляется показатель J(i, j) необходимого условия сопряжения по формуле (1), который сравнивается с малым положительным числом ε. Если J(i, j)>ε, то данный вариант соединения ортов отвергается.
2.3. Если J(i, j)≤ε, то для a n(i) и bn(j) вычисляются оценки дальностей
Figure 00000013
и
Figure 00000014
по формуле, полученной на основе минимизации показателя (2) по r a (i) и rb(j). Вычисляются оценки векторов координат предполагаемых объектов:
Figure 00000015
и
Figure 00000016
2.4. Вычисляется показатель достаточного условия сопряжения I(i, j) по формуле (2), который сравнивается с порогом β. Если I(i, j)>β, то i-я, j-я пара векторов далее не рассматривается.
2.5. Если I(ρ)≤β, то орт a n(i) прикрепляется к g-й группе, давая ей продолжение под новым ρ-м номером (нумерация ρ - в порядке выполнения неравенства,
Figure 00000017
Ln - число групп, сформированных в n-м периоде). Для ρ-й группы запоминаются: момент времени образования орта T(ρ)=t a (i), сам орт А(ρ)=a n(i) или номер орта ia(ρ)=i; вектор оценок пространственных координат
Figure 00000018
Причем векторы, присоединенные к g-й группе в предыдущих периодах 2, 3,…, n-1, переписываются в массив M(s, ρ),
Figure 00000019
Вычисляется суммарный показатель правдоподобия ρ-й группы: I(ρ)=I(g)+I(i, j).
2.6. Если g-я группа не получает подтверждения в n-м периоде, то фиксируется пропуск наблюдения и проверяется подтверждение в следующем (n+1)-м периоде. При этом используется определенная логика сброса неподтвержденных групп. Орты a n(i) и bn(j), не вошедшие в состав подтвержденных групп, рассматриваются как начальные данные для вновь появляющихся объектов. Для них выполняются операции п. 1 и осуществляется анализ на подтверждение в последующих периодах сканирования.
2.7. По окончании операций в n-м периоде, где
Figure 00000020
меняются обозначения: номер группы ρ меняется на g, число групп Ln - на Gn.
3. После выполнения операций п. 2 в последнем N-м периоде среди LN ρ-х групп
Figure 00000021
выделяются
Figure 00000022
групп, которые характеризуются наименьшими значениями показателей I(ρi),
Figure 00000023
и не имеют общих векторов в массиве М(n, ρ),
Figure 00000024
Figure 00000025
Вначале выделяется номер ρ1 группы с наименьшим показателем I(ρ1), этот номер исключается из дальнейшего рассмотрения в массивах I(ρ) и М(n, ρ). Затем выделяется номер ρ2 и т.д. Допускается возможность выделения групп с минимальным количеством π общих векторов (например, π=1 или 2).
4. Для
Figure 00000026
выделенных групп у оценки векторов пространственных координат объектов M(n, ρi),
Figure 00000024
Figure 00000027
передаются на алгоритм определения траекторных параметров движения
Figure 00000028
обнаруженных объектов и их сопровождения (
Figure 00000029
- оценка числа m).
Предложенный способ позволяет находить сопряженные пары ортов векторов направлений на объекты в системе двух радиометров в условиях движущихся объектов и случайных помех. Это дает возможность повысить вероятность обнаружения всех движущихся объектов и точность определения их пространственных координат по сравнению с методами, не учитывающими движение объектов. Способ может найти применение в существующих радиотехнических и оптических системах пассивного видения при наблюдении за несколькими объектами.
Литература
1. Пассивная радиолокация: методы обнаружения объектов / Под ред. Р.П. Быстрова и А.В. Соколова. М.: Радиотехника, 2008. 320 с.
2. Цифровая обработка изображений в информационных системах: учеб. пособие / И.С. Грузман, B.C. Киричук и др. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2002. 352 с.

Claims (1)

  1. Способ нахождения сопряженных векторов направлений на движущиеся объекты, заключающийся в формировании i-x, j-x пар ортов a(i) и b(j) векторов направлений на объекты в системах координат двух взаимно удаленных на базовое расстояние d0 сканирующих радиометров, вычислении в системе координат первого радиометра смешанного произведения векторов a(i), b(j) и орта τ базового вектора d=d0τ и сохранении тех i-x, j-x неповторяющихся пар ортов, для которых модуль смешанного произведения не превышает малого положительного числа, отличающийся тем, что в последовательности периодов сканирования начиная со второго для каждой пары векторов a(i), b(j) вычисляется приращение Δa(i) для орта a(i) умножением длины промежутка времени между двумя моментами времени образования пары ортов a(i) и b(j) на вектор скорости изменения координат орта a(i), определяемый за один период сканирования радиометра, после чего для измененного орта a(i), орта b(i) и орта τ вычисляют их смешанное произведение и, если модуль смешанного произведения не превышает малого положительного числа, то находят в системах координат радиометров оценки дальностей до объекта r a (i), rb(j), векторы пространственных координат объекта M a (i)=r a (i)a(i), Mb(j)=rb(j)b(j) и вычисляют показатель сопряжения по формуле:I(i, j)=||M a (i)-PMb(j)-d||2, где Р - матрица поворота осей координат, и, если показатель I(i, j) не превышает заданного порога, то вектор M a (i) и показатель I(i, j) запоминают в отдельных массивах в последовательности периодов сканирования, после чего по истечении заданного числа периодов из указанных массивов извлекают неповторяющиеся группы запомненных векторов пространственных координат объектов с наименьшими суммарными значениями показателей.
RU2018125611A 2018-07-11 2018-07-11 Способ нахождения сопряженных векторов направлений на движущиеся объекты RU2694023C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018125611A RU2694023C1 (ru) 2018-07-11 2018-07-11 Способ нахождения сопряженных векторов направлений на движущиеся объекты

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018125611A RU2694023C1 (ru) 2018-07-11 2018-07-11 Способ нахождения сопряженных векторов направлений на движущиеся объекты

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2694023C1 true RU2694023C1 (ru) 2019-07-08

Family

ID=67252055

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018125611A RU2694023C1 (ru) 2018-07-11 2018-07-11 Способ нахождения сопряженных векторов направлений на движущиеся объекты

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2694023C1 (ru)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2729459C1 (ru) * 2020-02-05 2020-08-06 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет имени В.Ф. Уткина" Способ определения пространственных координат и скоростей объектов сканирующей многопозиционной радиосистемой
RU2743896C1 (ru) * 2020-05-25 2021-03-01 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет имени В.Ф. Уткина" Способ определения вектора скорости объекта многопозиционной доплеровской системой
RU2766569C1 (ru) * 2021-05-31 2022-03-15 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет имени В.Ф. Уткина" Способ наблюдения за движущимися объектами многопозиционной системой приемников
CN115034075A (zh) * 2022-06-22 2022-09-09 电子科技大学 非规则天线阵列矢量增益方向图的快速精准预测方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2283505C1 (ru) * 2005-01-31 2006-09-10 Алексей Васильевич Терентьев Способ и устройство определения координат источника радиоизлучения
RU2492504C1 (ru) * 2012-04-18 2013-09-10 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Кулон" Способ определения нерадиальной проекции вектора скорости цели
US8750560B2 (en) * 2010-09-03 2014-06-10 Digimarc Corporation Signal processors and methods for estimating transformations between signals with phase deviation
RU2524401C1 (ru) * 2013-05-13 2014-07-27 Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи" (ОАО "КБ "Связь") Способ обнаружения и пространственной локализации подвижных объектов

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2283505C1 (ru) * 2005-01-31 2006-09-10 Алексей Васильевич Терентьев Способ и устройство определения координат источника радиоизлучения
US8750560B2 (en) * 2010-09-03 2014-06-10 Digimarc Corporation Signal processors and methods for estimating transformations between signals with phase deviation
RU2492504C1 (ru) * 2012-04-18 2013-09-10 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт "Кулон" Способ определения нерадиальной проекции вектора скорости цели
RU2524401C1 (ru) * 2013-05-13 2014-07-27 Открытое акционерное общество "Конструкторское бюро по радиоконтролю систем управления, навигации и связи" (ОАО "КБ "Связь") Способ обнаружения и пространственной локализации подвижных объектов

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
И.С. Грузман и др. Цифровая обработка изображений в информационных системах. Учебное пособие: Новосибирск. Издательство НГТУ, 2002. 352 с.; с.182-186. *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2729459C1 (ru) * 2020-02-05 2020-08-06 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет имени В.Ф. Уткина" Способ определения пространственных координат и скоростей объектов сканирующей многопозиционной радиосистемой
RU2743896C1 (ru) * 2020-05-25 2021-03-01 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет имени В.Ф. Уткина" Способ определения вектора скорости объекта многопозиционной доплеровской системой
RU2766569C1 (ru) * 2021-05-31 2022-03-15 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рязанский государственный радиотехнический университет имени В.Ф. Уткина" Способ наблюдения за движущимися объектами многопозиционной системой приемников
CN115034075A (zh) * 2022-06-22 2022-09-09 电子科技大学 非规则天线阵列矢量增益方向图的快速精准预测方法
CN115034075B (zh) * 2022-06-22 2023-11-24 电子科技大学 非规则天线阵列矢量增益方向图的快速精准预测方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2694023C1 (ru) Способ нахождения сопряженных векторов направлений на движущиеся объекты
US10175348B2 (en) Use of range-rate measurements in a fusion tracking system via projections
US5586063A (en) Optical range and speed detection system
KR101767924B1 (ko) 다중 목표물 위치 추정 시스템 및 방법
EP3617749B1 (en) Method and arrangement for sourcing of location information, generating and updating maps representing the location
US10405222B2 (en) Acquiring information regarding a volume using wireless networks
US20120093359A1 (en) Batch Detection Association for Enhanced Target Descrimination in Dense Detection Environments
EP3156818B1 (en) Automatic three-dimensional geolocation of sar targets and simultaneous estimation of tropospheric propagation delays using two long-aperture sar images
Lin et al. New assignment-based data association for tracking move-stop-move targets
EP3505958B1 (en) System and method for integration of data received from gmti radars and electro optical sensors
JP5606151B2 (ja) レーダ装置
RU2599259C1 (ru) Способ бондаренко а.в. получения радиотехнической информации и радиотехнический комплекс для его осуществления
McMichael et al. Maximum likelihood registration of dissimilar sensors
CN109190647B (zh) 一种有源无源数据融合方法
AU690230B2 (en) Optical range and speed detection system
JP2005291816A (ja) レーダ装置
RU2379707C1 (ru) Способ наблюдения за объектами на поверхности бортовой радиотеплолокационной станцией, совмещенной с радиолокационной станцией
RU2545068C1 (ru) Способ измерения изменения курсового угла движения источника зондирующих сигналов
CN116340736A (zh) 一种异质传感器信息融合方法及装置
RU2786046C1 (ru) Способ обнаружения движущихся объектов пассивной системой приемников совместно с радиометром
RU2681519C1 (ru) Способ определения траекторий движения объектов в радиометрической системе видения
Lee et al. Fusion of monocular vision and radio-based ranging for global scale estimation and drift mitigation
Klochko et al. Multiple objects detection and tracking in passive scanning millimeter-wave imaging systems
RU2792087C1 (ru) Способ слежения за движущимися объектами радиостанцией с радиометром
RU2766569C1 (ru) Способ наблюдения за движущимися объектами многопозиционной системой приемников

Legal Events

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

Effective date: 20200712