Нейрокомпьютерная система автоматического принятия решения по воздушным целям
Полезная модель направлена на повышение помехозащищенности распознавания класса, типа, состава, степени угрозы, опасности и других характеристик воздушных целей и надежности автоматического принятия решения по ним. Указанный результат достигается тем, что в систему включены блок предварительной обработки радиолокационного сигнала, блок обнаружения, блок сегментации, блоки определения допустимого диапазона скорости, ускорения, высоты, радиуса кривизны траектории полета, длины, размаха крыла, времени виража, массы, угла крена, угла наклона траектории цели, блок электронного коммутатора, блок индикации решения по цели. На вход системы поступает радиолокационный сигнал. Обеспечивается его обнаружение на фоне помех, оцифровка, сегментация. Проводится также измерение параметров движения цели по десяти изменяющимся в реальном времени признакам. Распознавание класса, типа, определение степени угрозы, опасности целей и решение о приоритетности их уничтожения осуществляется на основе сложной цифровой обработки предварительно сегментированных сигналов по десяти признакам изменяющимся в реальном времени. В блоке индикации решения по цели формируются сведения (иконы), отражающих информацию идентификации воздушных целей (класс, тип, состав, степень угрозы, опасности) и автоматическое принятое решение о приоритетности их уничтожения. Проверка эффективности система проведена путем натурного эксперимента, который показал, что применение заявляемой системы позволяет повысить вероятность правильного распознавания класса, типа, состава, определения степени угрозы, опасности целей и надежность автоматического принятия решения по ним в сложной помеховой обстановке на 14-18% по сравнению с прототипом. 1 н.п.ф., 1 илл.
Система относится к интеллектуальным системам радиолокационной техники и может быть использована в импульсных РЛС с высоким разрешением по угловым координатам и по дальности. Известна система /1//прототип/, в состав которой входят блок предварительной обработки радиолокационного сигнала, блок обнаружения, блок сегментации, блок выбора признаков селекции и классификации, блок определения приоритетов сопровождения, наведения и уничтожения, причем все блоки системы соединены последовательно. Система /1/ 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 воздушной цели на фоне помех и измерения параметров движения цели. С 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 вход блока выбора признаков селекции и классификации. В этом блоке на основе сложной цифровой обработки сегментированных сигналов определяется наиболее эффективный и в конкретно сложившейся воздушной и помеховой обстановке критерий распознавания. На основе выбранного критерия осуществляется выбор класса, к которому относится сопровождаемая цель. Код класса цели с выхода блока выбора признаков селекции и классификации поступает на вход блока определения приоритетов сопровождения, наведении и уничтожения. В этом блоке решается задача выбора очередной воздушной цели для уничтожения. Выбранной для уничтожения цели присваивается наивысший приоритет сопровождения. 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. Выход блока определения приоритетов сопровождения, наведения и уничтожения является выходом системы автоматического распознавания классов воздушных целей.
Недостатком системы /1/ является низкая помехозащищенность распознавания класса, типа, состава воздушной цели, что оказывает существенное влияние на своевременность и достоверность принятия решения по воздушным целям и эффективность реализации возможностей системы управления оружием, использующих радиолокационную информацию о них.
Заявляемая полезная модель направлена на решение задачи автоматического принятия решения по воздушным целям на основе повышения помехозащищенности распознавания класса, типа, состава и других характеристик воздушных целей применением нейрокомпьютерных алгоритмов распознавания воздушных целей по их летно-траекторным и инерционно-габаритным характеристикам.
Заявляемая нейрокомпьютерная система автоматического принятия решения по воздушным целям, как и прототип, содержит блок предварительной обработки радиолокационного сигнала, блок обнаружения, блок сегментации.
В отличие от прототипа, заявляемая нейрокомпьютерная система автоматического принятия решения по воздушным целям содержит блоки определения допустимого диапазона скорости, ускорения, высоты, радиуса кривизны траектории полета, длины, размаха крыла, времени виража, массы, угла крена, угла наклона траектории цели, электронный коммутатор, блок индикации решения по цели, причем входы блоков определения допустимого диапазона скорости, ускорения, высоты, радиуса кривизны траектории маневра, длины, размаха крыла, времени виража, массы, угла крена, угла наклона траектории цели соединены с выходом блок сегментации, выходы блоков определения допустимого диапазона скорости, ускорения, высоты, радиуса кривизны траектории маневра, длины, размаха крыла, времени виража, массы, угла крена, угла наклона траектории цели соединены с входами электронного коммутатора, выход которого соединен с входом блок индикации решения по цели. Выход блока индикации решения по цели является выходом нейрокомпьютерной системы автоматического принятия решения по воздушным целям.
Ниже приводится пример заявляемой полезной модели. На фиг.1 приведена структурная схема нейрокомпьютерной системы автоматического принятия решения по воздушным целям. На фиг.1 используются следующие обозначения:
1 - блок предварительной обработки радиолокационного сигнала;
2 - блок обнаружения;
3 - блок сегментации;
4 - блок определения допустимого диапазона скорости полета цели;
5 - блок определения допустимого диапазона ускорения полета цели;
6 - блок определения допустимого диапазона высоты полета цели;
7 - блок определения допустимого диапазона радиуса кривизны траектории полета цели;
8 - блок определения допустимого диапазона длины цели;
9 - блок определения допустимого диапазона размаха крыла цели;
10 - блок определения допустимого диапазона времени виража цели;
11 - блок определения допустимого диапазона массы цели;
12 - блок определения допустимого диапазона угла крена цели;
13 - блок определения допустимого диапазона угла наклона траектории цели;
14 - электронный коммутатор;
15 - блок индикации решения по цели.
Блок предварительной обработки радиолокационного сигнала 1 представляет собой специальный процессор для управления и обработки радиолокационной информации /2/. 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 принятия решения по воздушным целям, выход блока предварительной обработки радиолокационного сигнала соединен с входом блока обнаружения.
Блок обнаружения 2 представляет собой специальный процессор для управления и обработки радиолокационной информации /2/. Блок обнаружения реализует алгоритм обнаружения сигнала цели на фоне помех и осуществляет измерение параметров движения цели. Вход блока обнаружения соединен с выходом блока предварительной обработки радиолокационного сигнала, выход блока обнаружения соединен с входом блока сегментации.
Блок сегментации 3 представляет собой специальный процессор для управления и обработки радиолокационной информации /2/. Блок сегментации осуществляет дискретизация структуры сигнала на временные, частотные и угловые сегменты. Вход блока сегментации соединен с выходом блока обнаружения, выход блока сегментации соединен с входами блоков определения допустимого диапазона скорости, ускорения, высоты, радиуса кривизны траектории полета, длины, размаха крыла, времени виража, массы, угла крена, угла наклона траектории цели.
Блок определения допустимого диапазона скорости полета цели 4 представляет собой специальный процессор обработки цифровой радиолокационной информации типа Р5-100 Best Buy. В блоке осуществляется определение нижнего и верхнего предела изменений текущих значений скорости цели. Вход блока соединен с выходом блока сегментации. Выход блока соединен с входом 14.1 электронного коммутатора.
Блок определения допустимого диапазона ускорения полета цели 5 представляет собой специальный процессор обработки цифровой радиолокационной информации типа Р5-100 Best Buy. В блоке осуществляется определение нижнего и верхнего предела изменений текущих значений ускорения полета цели. Вход блока соединен с выходом блока сегментации. Выход блока соединен с входом 14.2 электронного коммутатора.
Блок определения допустимого диапазона высоты полета цели 6, представляет собой специальный процессор обработки цифровой радиолокационной информации типа Р5-100 Best Buy. В блоке осуществляется определение нижнего и верхнего предела изменений текущих значений высоты полета цели. Вход блока соединен с выходом блока сегментации. Выход блока соединен с входом 14.3 электронного коммутатора.
Блок определения допустимого диапазона радиуса кривизны траектории полета цели 7 представляет собой специальный процессор обработки цифровой радиолокационной информации типа Р5-100 Best Buy. В блоке осуществляется определение нижнего и верхнего предела изменений текущих значений радиуса кривизны траектории полета цели. Вход блока соединен с выходом блока сегментации. Выход блока соединен с входом 14.4 электронного коммутатора.
Блок определения допустимого диапазона длины цели 8 представляет собой специальный процессор обработки цифровой радиолокационной информации типа Р5-100 Best Buy. В блоке осуществляется определение нижнего и верхнего предела изменений текущих значений длины цели. Вход блока соединен с выходом блока сегментации. Выход блока соединен с входом 14.5 электронного коммутатора.
Блок определения допустимого диапазона размаха крыла цели 9 представляет собой специальный процессор обработки цифровой радиолокационной информации типа Р5-100 Best Buy. В блоке осуществляется определение нижнего и верхнего предела изменений текущих значений размаха крыла цели. Вход блока соединен с выходом блока сегментации. Выход блока соединен с входом 14.6 электронного коммутатора.
Блок определения допустимого диапазона времени виража цели 10 представляет собой специальный процессор обработки цифровой радиолокационной информации типа Р5-100 Best Buy. В блоке осуществляется определение нижнего и верхнего предела изменений текущих значений времени виража цели. Вход блока соединен с выходом блока сегментации. Выход блока соединен с входом 14.7 электронного коммутатора.
Блок определения допустимого диапазона массы цели 11 представляет собой специальный процессор обработки цифровой радиолокационной информации типа Р5-100 Best Buy. В блоке осуществляется определение нижнего и верхнего предела изменений текущих значений массы цели. Вход блока соединен с выходом блока сегментации. Выход блока соединен с входом 14.8 электронного коммутатора.
Блок определения допустимого диапазона угла крена цели 12 представляет собой специальный процессор обработки цифровой радиолокационной информации типа Р5-100 Best Buy. В блоке осуществляется определение нижнего и верхнего предела изменений текущих значений угла крена цели. Вход блока соединен с выходом блока сегментации. Выход блока соединен с входом 14.9 электронного коммутатора.
Блок определения допустимого диапазона угла наклона траектории цели 13 представляет собой специальный процессор обработки цифровой радиолокационной информации типа Р5-100 Best Buy. В блоке осуществляется определение нижнего и верхнего предела изменений текущих значений угла наклона траектории цели. Вход блока соединен с выходом блока сегментации. Выход блока соединен с входом 14.10 электронного коммутатора.
Электронный коммутатор 14 представляет собой специальное вычислительное устройство типа Р5-100 Best Buy, который имеет N активированных выходов, на которых появляются сигналы соответствующие текущим значениям в пределах допустимых диапазонов изменений признаков цели. Входы 14.1, 14.2, 14.3, 14.4, 14.5, 14.6, 14.7, 14.8, 14.9, 14.10 электронного коммутатора соединены с соответствующими выходами блоков определения допустимого диапазона скорости, ускорения, высоты, радиуса кривизны траектории полета, длины, размаха крыла, времени виража, массы, угла крена, угла наклона траектории цели. Выход электронного коммутатора соединен с входом блока индикации решения по цели.
Блок индикации решения по цели 15 представляет собой устройство типа формирователя сведений (икон), отражающих информацию идентификации (распознавания) воздушных целей (класс, тип, состав, степень угрозы) и принятое решение о приоритетности их уничтожения. Вход блока индикации решения по цели соединен с выходом электронного коммутатора. Выход блока индикации решения по цели является выходом системы.
Нейрокомпьютерная система автоматического принятия решения по воздушным целям конструктивно представляет собой комплект аппаратуры, размещенной в контейнерах на подвижных носителях типа автомобильное шасси. Диапазон изменения внешних факторов при эксплуатации системы автоматического принятия решения по воздушным целям соответствует группе 1.3 УХЛ ГОСТ В20.39.304-75.
Работает нейрокомпьютерная система автоматического принятия решения по воздушным целям 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 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 входы блоков с 4 по 13, в которых осуществляется определение нижнего и верхнего предела изменений текущих значений скорости, ускорения, высоты, радиуса кривизны траектории полета, длины, размаха крыла, времени виража, массы, угла крена, угла наклона траектории цели. Обработанные сигналы с выходов блоков с 4 по 13 поступают в электронный коммутатор, в котором они распределяются соответственно значениям летно-конструктивным и тактико-техническим характеристикам аэродинамических объектов на входы персептронов, выходы которых являются элементами системы индикации решения по цели. Система индикации формирует сведения (иконы), отражающих информацию идентификации воздушных целей (класс, тип, состав, степень угрозы и опасности) и принятое решение о приоритетности их уничтожения. Данные о цели, выбранной для уничтожения, автоматически поступают с выхода системы в другие системы управления оружием, использующие радиолокационную информацию о цели.
Проверка эффективности система проведена путем натурного эксперимента, который показал, что применение заявляемой системы позволяет повысить вероятность правильного распознавания класса, типа, состава, определения степени угрозы, опасности целей и надежность автоматического принятия решения по ним в сложной помеховой обстановке на 14-18% по сравнению с прототипом. Представленный вариант нейрокомпьютерной системы автоматического принятия решения по воздушным целям не исчерпывает возможные способы ее практического исполнения и применения.
Источники, принятые во внимание:
1. Зарубежная радиоэлектроника, 1992, 
2, с.11, рис.2 (прототип).
2. Информационные технологии в радиотехнических системах. Под ред. И.Б.Федорова. - М: МВТУ им. Баумана, 2004, с.365.
Нейрокомпьютерная система автоматического принятия решения по воздушным целям содержит блок предварительной обработки радиолокационного сигнала, блок обнаружения, блок сегментации, причем вход блока предварительной обработки радиолокационного сигнала является входом системы, выход блока предварительной обработки радиолокационного сигнала соединен с входом блока обнаружения, выход блока обнаружения соединен с входом блока сегментации, отличающаяся тем, что в нее с целью повышения помехозащищенности распознавания воздушных целей и надежности автоматического принятия решения по ним включены блоки определения допустимого диапазона скорости, ускорения, высоты, радиуса кривизны траектории полета, длины, размаха крыла, времени виража, массы, угла крена, угла наклона траектории цели, электронный коммутатор, блок индикации решения по цели, причем входы блоков определения допустимого диапазона скорости, ускорения, высоты, радиуса кривизны траектории маневра, длины, размаха крыла, времени виража, массы, угла крена, угла наклона траектории цели соединены с выходом блока сегментации, выходы блоков определения допустимого диапазона скорости, ускорения, высоты, радиуса кривизны траектории маневра, длины, размаха крыла, времени виража, массы, угла крена, угла наклона траектории цели соединены с входами электронного коммутатора, выход электронного коммутатора соединен с входом блока индикации решения по цели, выход блока индикации решения по цели является выходом системы.
