Устройство формирования размера следящего строба для оптических следящих систем

Предлагаемое устройство формирования размера следящего строба для оптических следящих систем относится к области разработки цифровых оптических следящих систем управления и наведения.

Задачей предлагаемого изобретения является увеличение вероятности правильного обнаружения отметки от цели.

Решение поставленной задачи достигается введением дополнительной зависимости размера строба от размера отметки от цели. Для этого предлагается подавать на вход интегратора вместо сигнала с выхода второго умножителя взвешенную сумму этого сигнала и сигнала отклонения размера отметки от цели а от его задержанного преобразованного значения b_i-l.

Предлагаемое устройство формирования размера следящего строба для оптических следящих систем относится к области разработки цифровых оптических следящих систем управления и наведения.

Для повышения помехоустойчивости следящих систем в условиях ограниченной производительности применяемых в них вычислительных средств используется пространственное стробирование сигнала, т.е. выделение области изображения, где предполагается нахождение полезного сигнала. В разных источниках выделенные области имеют различные наименования - следящее окно, следящий строб, рамка с окном анализа, область поиска изображения и т.д. Размер следящего строба определяется как вручную оператором (в зависимости от наблюдаемой обстановки), так и автоматически (пропорционально размеру отметки от объекта сопровождения).

Известен ряд оптических систем обработки изображений, где автоматически формируется следящее окно, следящий строб, рамка с окном анализа, область поиска изображения [1-5].

Наиболее близким по технической сущности к предполагаемому устройству является «Устройство формирования следящего строба для оптических следящих систем» [6], содержащее блок определения параметра размера, сглаживающий фильтр, вычислитель скорости изменения параметра размера, блок формирования коэффициента размера, интегратор, элемент задержки и два умножителя.

Недостатком данного устройства является то, что при резком уменьшении параметра размера отметки и последующем его сохранением на неизменном уровне, следящий строб не успевает уменьшиться в достаточной мере, а после прекращения уменьшения размера отметки от цели размер следящего строба также перестает уменьшаться, оставаясь на прежнем уровне. Завышенный размер следящего строба повышает вероятность попадания в строб сигнала помехи, а значит снижает вероятность правильной селекции отметки от цели.

Задачей предлагаемого изобретения является увеличение вероятности правильного обнаружения отметки от цели.

Решение поставленной задачи достигается введением дополнительной зависимости размера строба от размера отметки от цели. Для этого предлагается подавать на вход интегратора вместо сигнала с выхода второго умножителя взвешенную сумму этого сигнала и сигнала отклонения размера отметки от цели а от его задержанного преобразованного значения b_i-l .

Структурная схема предлагаемого устройства формирования размера следящего строба приведена на фиг.1.

Устройство содержит:

1 - блок определения параметра размера.

2 - сглаживающий фильтр.

3 - вычислитель скорости изменения параметра размера.

4 - блок формирования коэффициента скорости.

5 - второй умножитель.

6 - интегратор.

7 - элемент задержки.

8 - первый умножитель.

9 - дополнительный сумматор

10 - третий умножитель

11 - вычитающее устройство

Устройство формирования размера следящего строба работает следующим образом. Изображение объекта поступает на вход блока 1 определения параметра размера, на выходе которого формируется параметр размера A, характеризующий его геометрические размеры. В сглаживающем фильтре 2 формируются сглаженные значения параметра размера a, по которым в вычислителе 3 скорости изменения параметра размера вырабатываются значения скорости изменения параметра размера . В блоке формирования коэффициента скорости 4 по величине скорости , сглаженному значению параметра размера a и задержанному в элементе задержки 7 значению скорректированного параметра размера b_i-l формируется коэффициент скорости K. Значения скорости изменения параметра через второй умножитель 5 с коэффициентом скорости K подаются на первый вход сумматора 9, второй вход которого соединятся с умножителем 10, а выход - с входом интегратора 6, на выходе которого формируется скорректированный параметр размера b_i, поступающий на входы элемента задержки 7 и первого умножителя 8, выполняющего умножение входного сигнала на величину K_b.

На выходе вычитающего устройства 11, соединенного одним входом со сглаживающим фильтром 2, а другим - с выходом элемента задержки 7, формируется сигнал отклонения размера отметки от цели a от его задержанного преобразованного значения b_i-l. Этот сигнал затем поступает на умножитель 10, в котором он умножается на масштабный коэффициент c. Выходной сигнал с умножителя 10 добавляется в сумматоре 9 к сигналу, поступающему с умножителя 5.

Конкретное значение коэффициента c подбирается по результатам моделирования и натурных испытаний.

Время задержки элемента 7 задержки определяется исходя из того, чтобы оно было больше времени завершения переходных процессов во втором умножителе 5, интеграторе 6 и блоке 4 формирования коэффициента скорости.

Значения b_i, вычисляются по формуле

b_i=b_i-l+(a -b_i-l)×c+×K

Отличие от прототипа заключается в наличии слагаемого (a-b_i-l)×c. Из данной формулы видно, что в прототипе (случай c=0) при =0 величина b_i, а значит и размер строба, не будет меняться, сколько бы времени не прошло, в то время как в описываемом устройстве при =0 с течением времени b_i будет неограниченно приближаться к a, чем и достигается технический эффект соответствия размера строба размеру целевой отметки, что приводит к увеличению вероятности правильной селекции отметки от цели.

Предложенное техническое решение реализовано в составе действующей аппаратуры.

Эффективность предложенного решения подтверждена натурными испытаниями.

Источники информации.

1. Патент РФ 2173881 C2 от 25.06.1999 г. G01S 13/56, G06K 9/62, F41G 7/00.

2. Патент РФ 2388010 C1 от 28.08.2008 г. G01S 13/66.

3. Волкова Г.А. Исследование алгоритмов вторичной обработки радиолокационной информации. Учебное пособие к лабораторной работе МАИ (ТУ).

4. Патент РФ 2406055 C2 от 17.12.2008 г.

5. Коротаев В.В., Краснящих А.В. Телевизионные следящие системы / Учебное пособие. - СПб: СПбГУ ИТМО, 2008, стр.88, рис.2.17.

6. Патент РФ на полезную модель 116244 от 20.05.2012 г. G01S 13/56.

Устройство формирования размера следящего строба, включающее блок определения параметра размера, входом соединенного со входом устройства, а выходом - со входом сглаживающего фильтра, первый умножитель, выходом соединенный с выходом устройства, а первым входом - с выходом первого масштабного коэффициента, вычислитель скорости изменения параметра размера, блок формирования коэффициента скорости, второй умножитель и интегратор, причем вход вычислителя скорости изменения параметра размера связан с выходом сглаживающего фильтра и первым входом блока формирования коэффициента скорости, а выход - с первым входом второго умножителя и вторым входом блока формирования коэффициента скорости, выходом соединенного со вторым входом второго умножителя, при этом интегратор выходом связан со вторым входом первого умножителя и через элемент задержки с третьим входом блока формирования коэффициента скорости, отличающееся тем, что выход второго умножителя подключен к первому входу сумматора, выход сумматора подключен к интегратору, а ко второму входу сумматора подключен выход третьего умножителя, соединенного первым входом с выходом второго масштабного коэффициента, а вторым входом с выходом вычитающего устройства, первый вход которого соединен с выходом сглаживающего фильтра, а второй - с выходом элемента задержки.