СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РАСПОЗНАВАНИЯ КЛАССОВ И ТИПОВ ВОЗДУШНЫХ ЦЕЛЕЙ

Система относится к радиолокационной технике и может быть использована в импульсных РЛС с высоким разрешением по угловым координатам и по дальности. Известна система /1/ /аналог/, в состав которой входит блок предварительной обработки радиолокационного сигнала, блок обнаружения, блок сегментации, блок выбора признаков селекции и классификации, блок определения приоритетов сопровождения и наведения, причем все блоки системы соединены последовательно. Система /2/ /прототип/ включает в себя блок предварительной обработки радиолокационного сигнала, блок обнаружения, блок сегментации, блок выбора признаков селекции и классификации, блок определения приоритетов сопровождения и наведения, блок оценки радиуса кривизны траектории на участке маневра и косвенной оценки массы цели и блок распознавания класса цели по оценкам параметров кривизны траектории и массы цели, причем второй выход блока обнаружения соединен с входом блока оценки радиуса кривизны траектории на участке маневра и косвенной оценки массы цели, выход блока оценки радиуса кривизны траектории на участке маневра
и косвенной оценки массы цели соединен с входом блока распознавания класса цели по оценкам параметров кривизны траектории и массы цели, выход блока распознавания класса цели по оценкам параметров кривизны траектории и массы цели соединен со вторым входом блока выбора признаков селекции и классификации.
Система /2/ работает следующим образом. На вход блока предварительной обработки радиолокационного сигнала поступает сигнал, отраженный от цели, который подвергается предварительной селекции, частотному преобразованию, предварительному усилению и оцифровке. С выхода блока предварительной обработки радиолокационного сигнала данные в оцифрованном виде поступают в блок обнаружения. В этом блоке реализован алгоритм обнаружения сигнала от воздушной цели на фоне помех и измерение параметров движения цели. С первого выхода блока обнаружения сигнал от воздушной цели поступает на вход блока сегментации, где осуществляется дискретизация структуры сигнала на временные, частотные и угловые сегменты. Сегментированный сигнал с выхода блока сегментации поступает на вход блока выбора признаков селекции и классификации. Со второго выхода блока обнаружения сигнал от воздушной цели поступает на вход блока оценки радиуса кривизны траектории на участке маневра и косвенной оценки массы цели. В этом блоке на основе сложной цифровой обработки сегментированных сигналов определяется наиболее эффективный в конкретно сложившейся воздушной и помеховой обстановке критерий распознавания. С выхода блока сигнал поступает в блок распознавания класса цели по оценкам параметров кривизны траектории и массы цели, в котором на основе выбранного критерия и цифровой обработки сигналов осуществляется выбор класса сопровождаемой цели. Код класса цели с выхода блока выбора признаков селекции и классификации поступает на вход блока определения приоритетов сопровождения и наведения. В этом блоке решается задача выбора очередной воздушной цели для уничтожения. Выбранной для
уничтожения цели присваивается наивысший приоритет сопровождения. Код класса и данные о цели, выбранной для уничтожения, поступают с выхода блока определения приоритетов сопровождения и наведения в другие системы управления оружием, использующие радиолокационную информацию от цели. То есть, выход блока определения приоритетов сопровождения и наведения является выходом системы автоматического распознавания классов воздушных целей.
Недостатком системы /2/ является отсутствие возможности и низкая помехозащищенность распознавания типов цели, что оказывает существенное влияние на эффективность реализации возможностей систем управления оружием, использующих радиолокационную информацию о цели.
Заявляемая полезная модель направлена на решение задачи, наряду с распознаванием классов целей, повышения помехозащищенности процедуры распознавания типов целей и системы в целом.
Заявляемая система автоматического распознавания классов и типов воздушных целей, как и прототип, содержит блок предварительной обработки радиолокационного сигнала, блок обнаружения, блок сегментации, блок выбора признаков селекции и классификации, блок определения приоритетов сопровождения и наведения, блок оценки радиуса кривизны траектории на участке маневра и косвенной оценки массы цели, блок распознавания класса цели по оценкам параметров кривизны траектории и массы цели, причем вход блока предварительной обработки радиолокационного сигнала является входом системы, выход блока предварительной обработки радиолокационного сигнала соединен с входом блока обнаружения. Первый выход блока обнаружения соединен с входом блока сегментации, выход которого соединен с первым входом блока выбора признаков селекции и классификации, выход которого соединен с входом блока определения приоритетов сопровождения и наведения, выход которого является выходом системы автоматического распознавания класса и типа
воздушных целей. Второй выход блока обнаружения соединен с входом блока оценки радиуса кривизны траектории на участке маневра и косвенной оценки массы цели, выход которого соединен с входом блока распознавания класса цели по оценкам параметров кривизны траектории и массы цели, выход которого соединен со вторым входом блока выбора признаков селекции и классификации.
В отличие от прототипа, заявляемая система автоматического распознавания классов и типов воздушных целей содержит блок определения габаритных размеров летательного аппарата (ЛА) и блок распознавания типа цели по габаритным характеристикам ЛА, причем выход блока обнаружения соединен с входом блока определения габаритных размеров ЛА, выход блока определения габаритных размеров ЛА соединен с входом блока распознавания типа цели по габаритным характеристикам ЛА, выход блока распознавания типа цели по габаритным характеристикам ЛА соединен с третьим входом блока выбора признаков селекции и классификации воздушного объекта.
Ниже приводится пример заявляемой полезной модели. На фиг.1 приведена структурная схема системы автоматического распознавания классов и типов воздушных целей. На фиг.1 используются следующие обозначения:
1 - блок предварительной обработки радиолокационного сигнала;
2 - блок обнаружения;
3 - блок сегментации;
4 - блок выбора признаков селекции и классификации;
5 - блок определения приоритетов сопровождения и наведения;
6 - блок оценки радиуса кривизны траектории на участке маневра и косвенной оценки массы цели;
7 - блок распознавания класса цели по оценкам параметров кривизны траектории и массы цели;
8 - блок определения габаритных размеров ЛА;
9 - блок распознавания типа цели по габаритным размерам ЛА.
Блок предварительной обработки радиолокационного сигнала 1 представляет собой специальный процессор для управления и обработки радиолокационной информации /3/. Блок предварительной обработки радиолокационного сигнала обеспечивает предварительную селекцию, частотное преобразование, предварительное усиление и оцифровку радиолокационного сигнала. Вход блока предварительной обработки радиолокационного сигнала является входом системы автоматического распознавания классов воздушных целей, выход блока предварительной обработки радиолокационного сигнала соединен с входом блока обнаружения.
Блок обнаружения 2 представляет собой специальный процессор для управления и обработки радиолокационной информации /3/. Блок обнаружения реализует алгоритм обнаружения сигнала цели на фоне помех и осуществляет измерение параметров движения цели. Первый выход 2.1 блока обнаружения соединен с входом блока сегментации. Второй выход 2.2 блока обнаружения соединен с входом блока оценки радиуса кривизны траектории на участке маневра и косвенной оценки массы цели. Третий выход 2.3 блока обнаружения соединен с входом блока определения параметров габаритных размеров ЛА.
Блок сегментации 3 представляет собой специальный процессор для управления и обработки радиолокационной информации /3/. Блок сегментации осуществляет дискретизацию структуры сигнала на временные, частотные и угловые сегменты. Вход блока сегментации соединен с первым выходом 2.1 блока обнаружения, выход блока сегментации соединен с первым входом 4.1 блока выбора признаков селекции и классификации.
Блок выбора признаков селекции и классификации 4 представляет собой специальный процессор для управления и обработки радиолокационной информации /3/. В этом блоке на основе сложной цифровой обработки сегментированных сигналов определяется наиболее
эффективный в конкретно сложившейся воздушной и помеховой обстановке критерий распознавания. На основе выбранного критерия осуществляется выбор класса и типа, к которому относится сопровождаемая цель. Первый вход 4.1 блока выбора признаков селекции и классификации соединен с выходом блока сегментации. Второй вход 4.2 блока выбора признаков селекции и классификации соединен с выходом блока распознавания класса цели по оценкам параметров кривизны траектории и массы цели. Третий вход 4.3 блока выбора признаков селекции и классификации соединен с выходом блока распознавания типа цели по габаритным размерам ЛА. Выход блока выбора признаков селекции и классификации 4 соединен с входом блока определения приоритетов сопровождения и наведения.
Блок определения приоритетов сопровождения и наведения 5 представляет собой специальный процессор для управления и обработки радиолокационной информации /3/. В этом блоке решается задача выбора очередной воздушной цели для уничтожения. Выбранной для уничтожения цели присваивается наивысший приоритет сопровождения. Вход блока определения приоритетов сопровождения и наведения соединен с выходом блока выбора признаков селекции и классификации. Выход блока определения приоритетов сопровождения и наведения является выходом системы автоматического распознавания классов воздушных целей.
Блок оценки радиуса кривизны траектории на участке маневра и косвенной оценки массы цели 6 представляет собой специальный процессор для управления и обработки радиолокационной информации /3/. Блок обеспечивает расчет, оценку радиуса кривизны траектории на участке маневра и косвенную оценку массы цели, функционально связанных с летными (летно-баллистическими) характеристиками целей. Вход блока оценки радиуса кривизны траектории на участке маневра и косвенной оценки массы цели соединен со вторым выходом 2.2 блока обнаружения. Выход блока соединен с входом блока распознавания класса цели по оценкам параметров кривизны траектории и массы цели.
Блок распознавания класса цели по оценкам параметров кривизны траектории и массы цели 7 представляет собой специальный процессор для управления и обработки радиолокационной информации /3/. Блок распознавания класса цели по оценкам параметров кривизны траектории и массы цели обеспечивает распознавание классов целей на основе сравнения расчетного радиуса кривизны траектории на участке маневра и косвенной оценки массы цели, полученных в блоке оценки радиуса кривизны траектории на участке маневра и косвенной оценки массы цели с данными, хранящимися в его базе данных. Вход блока распознавания класса цели по оценкам параметров кривизны траектории и массы цели соединен с выходом блока оценки радиуса кривизны траектории на участке маневра и косвенной оценки массы цели. Выход блока распознавания класса цели по оценкам параметров кривизны траектории и массы цели соединен со вторым входом 4.2 блока выбора признаков селекции и классификации воздушных целей.
Блок определения габаритных размеров ЛА 8 представляет собой специальный процессор для управления и обработки радиолокационной информации /3/. Блок обеспечивает расчет габаритных размеров ЛА, функционально связанных с тактико-техническими (конструктивными) характеристиками целей. Вход блока определения габаритных размеров ЛА соединен с третьим выходом 2.3 блока обнаружения. Выход блока определения габаритных размеров ЛА соединен с входом блока распознавания типа цели по габаритным размерам ЛА.
Блок распознавания типа цели по габаритным размерам ЛА 9 представляет собой специальный процессор для управления и обработки радиолокационной информации /3/. Блок обеспечивает распознавание типов целей на основе сравнения расчетных габаритных размеров ЛА, функционально связанных с тактико-техническими (конструктивными) характеристиками целей, полученных в блоке определения габаритных размеров ЛА с данными, хранящимися в его базе данных. Выход блока
распознавания типа цели по габаритным размерам ЛА соединен с третьим входом 4.3 блока выбора признаков селекции и классификации.
Система автоматического распознавания классов и типов воздушных целей воздушных целей конструктивно представляет собой комплект аппаратуры, размещенной в контейнерах на подвижных носителях типа автомобильное шасси. Диапазон изменения внешних факторов при эксплуатации системы автоматического распознавания классов и типов воздушных целей соответствует группе 1.3 УХЛ ГОСТ В20.39.304-75.
Работает система автоматического распознавания классов и типов воздушных целей следующим образом.
На вход блока предварительной обработки радиолокационного сигнала поступает сигнал, отраженный от цели, который подвергается предварительной селекции, частотному преобразованию, предварительному усилению и оцифровке. С выхода блока предварительной обработки радиолокационного сигнала данные в оцифрованном виде поступают в блок обнаружения. В этом блоке реализован алгоритм обнаружения сигнала воздушной цели на фоне помех и измерения параметров движения цели. С первого выхода блока обнаружения сигнал поступает на вход блока сегментации, где осуществляется дискретизация структуры сигнала на временные, частотные и угловые сегменты. Сегментированный сигнал с выхода блока сегментации поступает на первый вход блока выбора признаков селекции и классификации. Со второго выхода блока обнаружения сигнал поступает на вход блока оценки радиуса кривизны траектории на участке маневра и косвенной оценки массы цели, в котором проводится расчет параметров кривизны траектории, функционально связанных с летными (летно-баллистическими) характеристиками целей. Рассчитанные параметры кривизны траектории на участке маневра и косвенной оценки массы цели поступают на вход блока распознавания класса цели по оценкам параметров кривизны траектории и массы цели, обеспечивающего распознавание классов целей на основе сравнения расчетных параметров
кривизны траектории на участке маневра и косвенной оценки массы цели, полученных в блоке оценки радиуса кривизны траектории на участке маневра и косвенной оценки массы цели с данными, хранящимися в его базе данных. Код класса цели и цифровые параметры условий, характеризующих надежность распознавания класса цели по параметрам кривизны траектории и массы цели, с выхода блока распознавания класса цели по оценкам параметров кривизны траектории и массы цели поступают на второй вход блока выбора признаков селекции и классификации. С третьего выхода блока обнаружения сигнал поступает на вход блока определения габаритных размеров ЛА, в котором проводится расчет габаритных размеров цели, функционально связанных с тактико-техническими (конструктивными) характеристиками целей. Рассчитанные параметры габаритных размеров цели поступают на вход блока, обеспечивающего распознавание типов целей на основе сравнения и оценки расчетных параметров габаритных размеров цели, полученных в блоке определения габаритных размеров ЛА, с данными, хранящимися в его базе данных. Код типа цели и цифровые параметры условий, характеризующих надежность распознавания типа цели по габаритным размерам ЛА, поступают с выхода блока распознавания типа цели по параметрам габаритных размеров ЛА на третий вход блока выбора признаков селекции и классификации.
В блоке выбора признаков селекции и классификации на основе сложной цифровой обработки сегментированных сигналов определяется наиболее эффективный в конкретно сложившейся воздушной и помеховой обстановке критерий распознавания типа цели. На основе выбранного критерия осуществляется выбор типа сопровождаемой цели. Кроме того, в этом блоке осуществляется вычисление и сравнение параметров надежности распознавания, проведенной на основе сегментированной радиолокационной информации и на основе анализа параметров и признаков габаритных размеров ЛА. Окончательный выбор класса и типа цели осуществляется на основе максимума надежности распознавания. Код класса и типа цели с
выхода блока выбора признаков селекции и классификации поступает на вход блока определения приоритетов сопровождения и наведения. В этом блоке решается задача выбора очередной воздушной цели для уничтожения. Выбранной для уничтожения цели присваивается наивысший приоритет сопровождения. Код класса, типа и данные о цели, выбранной для уничтожения, поступают с выхода блока определения приоритетов сопровождения и наведения в другие системы управления оружием, использующие радиолокационную информацию о цели. То есть выход блока определения приоритетов сопровождения и наведения является выходом системы автоматического распознавания классов и типов воздушных целей.
Проверка эффективности системы автоматического распознавания классов и типов воздушных целей проведена путем натурного эксперимента, который показал, что применение заявляемой системы позволяет повысить вероятность правильного распознавания классов и типов целей в сложной помеховой обстановке на 10-15% по сравнению с прототипом.
Представленный вариант построения системы автоматического распознавания классов и типов воздушных целей не исчерпывает возможные способы ее практического исполнения.
Источники, принятые во внимание:
1. Зарубежная радиоэлектроника, 1992, №2, c.11, рис.2 (аналог).
2. Система автоматического распознавания классов воздушных целей. Пат. 77979 РФ: МПК GО1S 13/78 (2006/01), / Золотухин В.К, Мкхейбар М.; заявитель и патентообладатель Военная академия воздушно-космической обороны. - 2008129846/22; заявл. 22.07.08; опубл. 10.11.08. Бюл. №31. - 3с.: ил (прототип).
3. Информационные технологии в радиотехнических системах. Под ред. И.Б.Федорова. - М.: МВТУ им. Баумана, 2004, с.365.