КОМПЛЕКСИРОВАНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЙ В ДВУХКАНАЛЬНОЙ ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННОЙ СИСТЕМЕ КАК СПОСОБ СНИЖЕНИЯ ВЕРОЯТНОСТИ СРЫВА АВТОМАТИЧЕСКОГО СОПРОВОЖДЕНИЯ МАЛОКОНТРАСТНЫХ ОБЪЕКТОВ

The paper discusses the work of the correlation algorithm for automatically tracking objects of interest in a two-channel optical-electronic system in a complex background-target environment and the presence of intentional interference. Conditions in which the contrast of the desired object in both channels is negligible but not equal to zero are considered difficult in the paper. Intentional interference refers to masking interference of natural and artificial origin, which helps to reduce the contrast of the object in both channels. By two-channel means an optical-electronic system, which includes channels of the visible and infrared ranges. It is believed that the multi-spectral images of both channels are reduced to a single time and scale, which allows them to be integrated using various methods. The purpose of this paper is to prove that the likelihood of disruption of automatic tracking is reduced when complexing the source images of the visible and infrared ranges, when the contrast of the desired object in both channels is negligible. For research the mathematical apparatus of the theory of random functions and simulation with subsequent statistical data processing are used. It is shown that the probability of disruption, characterized by the ratio of the correlation coefficients of two fragments of images, one of which contains the desired object, and the second not, depends on both the correlation coefficients and the values of their mean square deviations. The simulation shows that the breakdown of tracking occurs both when the mean square deviations of these correlation coefficients are equal, and at their different values, moreover, an increase in their difference increases the probability of a breakdown. The article shows that the likelihood of a breakdown in a two-channel optoelectronic system will decrease when using two channels, compared to working only in the visible or infrared channel. The obtained results substantiate the promise of using image complexing in multichannel systems of automatic tracking of objects in a complex background-target environment and the presence of deliberate interference.В статье рассмотрена работа корреляционного алгоритма автоматического сопровождения объектов интереса в двухканальной оптико-электронной системе в условиях сложной фоново-целевой обстановки и наличия преднамеренных помех. Сложными в статье считаются условия, когда контраст искомого объекта в обоих каналах незначителен, но не равен нулю. Под преднамеренными помехами подразумеваются маскирующие помехи естественного и искусственного происхождения, способствующие снижению контраста объекта в обоих каналах. Под двухканальной понимается оптико- электронная система, которая включает в себя каналы видимого и инфракрасного диапазонов. Считается, что разноспектральные изображения обоих каналов приведены к единому времени и масштабу, что позволяет проводить их комплексирование, используя различные методы. Целью настоящей статьи является доказательство снижения вероятности срыва автоматического сопровождения при комплексировании исходных изображений видимого и инфракрасного диапазонов, когда контраст искомого объекта в обоих каналах незначителен. Для исследования используются математический аппарат теории случайных функций и имитационное моделирование с последующей статистической обработкой данных. Показано, что вероятность срыва, характеризуемая отношением коэффициентов корреляции двух фрагментов изображений, одно из которых содержит искомый объект, а второе – нет, зависит как от коэффициентов корреляции, так и от значений их средних квадратических отклонений. Проведенное моделирование показало, что срыв сопровождения наступает как при равенстве средних квадратических отклонений данных коэффициентов корреляции, так и при их разных значениях, причем увеличение их разности способствует повышению вероятности срыва. В статье показано, что вероятность срыва в двухканальной оптико-электронной системе будет уменьшаться при использовании двух каналов по сравнению с работой только в видимом либо инфракрасном канале. Полученные результаты обосновывают перспективность использования комплексирования изображений в многоканальных системах автоматического сопровождения объектов в условиях сложной фоново-целевой обстановки и наличия преднамеренных помех

ОПТИМИЗАЦИОННЫЙ МЕТОД НЕЧЕТКОЙ АВТОМАТИЧЕСКОЙ КЛАССИФИКАЦИИ В ЗАДАЧЕ ОБЪЕДИНЕНИЯ ОЦЕНОК ТРАЕКТОРНЫХ ИЗМЕРЕНИЙ В РАДИОЛОКАЦИОННОЙ СИСТЕМЕ

The paper describes the application of the optimization method of fuzzy automatic classification in the problem of combining estimates of trajectory measurements in a radar system. By a radiolocation system the author mean an automated hierarchical technical complex that combines, using communication tools, a set of asynchronously functioning radiolocation tools, as well as central and intermediate points that collect, process and issue trajectory radiolocation information. It must be borne in mind that in conditions of tracking tight groups of air targets, with relatively small intervals and distances, it is not always possible to obtain trajectory information of the required quality. The main reason for this is the difficulty in determining the values of the correlation matrices of errors in estimating the parameters of the state vector of air targets. The task becomes more complicated as the number of intermediate processing points increases when it is brought to the final consumer. The main goal of the article is to increase the accuracy of estimates of trajectory measurements in a radiolocation system. The research is done by means of the mathematical tool of fuzz-set theory, namely, by optimizing fuzzy automatic classification. The article demonstrates that using fuzzy automatic classification under a priori parametrical uncertainty in the law of trajectory measurement errors, when determining weight coefficients, can improve the accuracy of estimates in these conditions up to 30 % compared with methods based on the application of the probabilistic approach. The results obtained allow us to justify the prospects of using optimization methods of fuzzy automatic classification in the tasks of processing trajectory information. In addition, the advantage of the proposed method is its low computational complexity and ease of implementation, which is especially important while maintaining a large number of airborne objects.В статье рассмотрено применение оптимизационного метода нечеткой автоматической классификации в задаче объединения оценок траекторных измерений в радиолокационной системе. Под радиолокационной системой будем понимать единый автоматизированный иерархический технический комплекс, объединяющий с помощью средств связи совокупность асинхронно функционирующих средств радиолокации, а также центрального и промежуточных пунктов, осуществляющих сбор, обработку и выдачу траекторной радиолокационной информации. Следует отметить, что в условиях сопровождения плотных групп воздушных объектов с относительно небольшими интервалами, дистанциями или превышениями, не всегда удается получить траекторную информацию требуемого качества. Основной причиной этого является сложность определения значений корреляционных матриц ошибок оценок параметров вектора состояния воздушных объектов. При этом задача усложняется по мере увеличения числа промежуточных пунктов обработки при ее доведении до конечного потребителя. Целью настоящей статьи является повышение точности оценок траекторных измерений в радиолокационной системе. Для исследования используется математический аппарат теории нечетких множеств, в частности, оптимизационный метод нечеткой автоматической классификации. Показано, что в условиях априорной неопределенности параметров закона распределения ошибок траекторных измерений применение результатов нечеткой автоматической классификации при определении весовых коэффициентов позволяет повысить точность оценок в указанных условиях до 30 % по сравнению с методами, основанными на применении вероятностного подхода. Полученные результаты позволяют обосновать перспективность применения оптимизационных методов нечеткой автоматической классификации в задачах обработки траекторной информации. Кроме того, достоинством предложенного метода является его низкая вычислительная сложность и простота реализации, что особенно важно при одновременном сопровождении большого количества воздушных объектов

Методика расчета ошибок курса при наведении самолета на маневрирующую воздушную цель

The article presents theoretical calculations that explain the origin of errors in the course of an aircraft in an automated control system when pointing at a maneuvering air target. The peculiarity of pointing at a maneuvering target is related to the execution of turns, which are characterized by overloads. The curvature of the trajectory in such areas is usually approximated by a circle of a certain radius, depending on the value of the overload and flight speed to intercept. In the automated control system, the current course of the aircraft is determined as the direction of movement by two marks corresponding to the current and previous moments of information update time. For a target moving in a straight line, this approach is valid. However, in a turn where the guidance path is a curved line, the true heading will correspond to the tangent at the turn point. The difference in these approaches determines the error of the course calculation. This article provides a formulaic calculation of turn radii for flight speeds to intercept an air target and overloads, as well as the calculation of true and current courses. The peculiarity of the methodology is a strict formalized mathematical description. The article presents the dependences of heading errors from the aircraft’s intercept flight speed and overloads using the example of the Su-27 multifunctional fighter.Представлены теоретические расчеты, поясняющие происхождение ошибок расчета курса самолета в автоматизированной системе управления при наведении его на маневрирующую воздушную цель. Особенностью наведения на маневрирующую цель является выполнение виражей, для которых характерны перегрузки. Кривизну траектории на таких участках принято аппроксимировать окружностью определенного радиуса, зависящего от величины перегрузки и скорости полета на перехват. В автоматизированной системе управления текущий курс летательного аппарата определяется как направление движения по двум отметкам, соответствующим текущему и предыдущему моментам времени обновления информации. Для цели, движущейся прямолинейно, такой подход справедлив. Однако при совершении виража, когда траектория наведения есть кривая линия, истинный курс будет соответствовать касательной в точке виража. Разница этих подходов определяет ошибку вычисления курса. В статье приведен формульный расчет радиусов виражей для скоростей полета на перехват воздушной цели и перегрузок, а также расчет истинного и текущего курсов. Особенность методики состоит в строгом формализованном математическом описании. Приведены зависимости ошибок по курсу от скорости полета самолета на перехват и перегрузок на примере многофункционального истребителя Су-27

ИДЕНТИФИКАЦИЯ ТРАЕКТОРНОЙ ИНФОРМАЦИИ НА ОСНОВЕ ПРИМЕНЕНИЯ МЕТОДОВ НЕЧЕТКОЙ АВТОМАТИЧЕСКОЙ КЛАССИФИКАЦИИ В ЗАДАЧЕ ОБЪЕДИНЕНИЯ ТРАССОВОЙ ИНФОРМАЦИИ

Modern automated control systems of the air space are characterized by a large number of sources of radar data. Collection and compilation of data from them is a difficult task, aimed at creating a unified view of the air situation picture. One of the most difficult tasks in trajectory data unification is the identification of the trajectories of aerial objects based on data from multiple sources of orbital information. It is described an approach to solving the problem of trajectory data identification in algorithms for tracking aerial objects based on the application of the theory of fuzzy sets.Современные автоматизированные системы управления контроля воздушного пространства характеризуются наличием большого числа источников радиолокационной информации. Сбор и обобщение данных от них представляют сложную задачу, направленную на формирование представления о единой картине воздушной обстановки. Одной из наиболее сложных задач при объединении траекторной информации является идентификация траекторий воздушных объектов по данным от нескольких источников информации. Предлагается подход к решению задачи идентификации траекторных данных в алгоритмах сопровождения воздушных объектов, основанный на применении аппарата теории нечетких множеств

МЕТОДИКА УЧЕТА ВАЖНОСТИ ЦЕЛИ ПРИ РЕШЕНИИ ЗАДАЧИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ МЕЖДУ ОГНЕВЫМИ СРЕДСТВАМИ

The assessment of efficiency gains of solving the problem target distribution with use of the method of determining importance target as potential air attack means risk for object is realised.Выполнена оценка прироста эффективности решения задачи целераспределения при использовании методики определения важности цели как потенциальной степени опасности данного средства воздушного нападения для объекта обороны

МЕТОДИКА МНОГОКАНАЛЬНОЙ КВАЗИОПТИМАЛЬНОЙ ПО КРИТЕРИЮ ПОЛНОГО СРЕДНЕГО РИСКА K-ЭТАПНОЙ ОБРАБОТКИ РАДИОЛОКА- ЦИОННОЙ ТРАЕКТОРНОЙ ИНФОРМАЦИИ ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ФАКТА НАВЕДЕНИЯ ИСТРЕБИТЕЛЯ ПРОТИВНИКА НА СВОЙ САМОЛЕТ

The multi-channel processing radar-tracking information method that reveals the fact of targeting enemy fighters on the plane is shown. The method takes into account the limitations on computational capacity of processing radar trajectory information.Представлена методика многоканальной обработки радиолокационной траекторной информации для обнаружения факта наведения истребителя противника на свой самолет. Методика учитывает ограничения по вычислительной способности средств обработки радиолокационной траекторной информации

ОБОСНОВАНИЕ КРИТЕРИЯ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ВОССТАНОВЛЕНИЯ ИСКАЖЕННЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ ДЛЯ ИТЕРАЦИОННОГО АЛГОРИТМА В СИСТЕМАХ КОРРЕЛЯЦИОННОГО ОБНАРУЖЕНИЯ

The analysis of quality criteria for evaluating images susceptible subjected to distortions such as «blur» and «defocusing» has been carried out. The criterion for assessing the quality of the recovery process, defined as the degree of similarity of the histogram of the gradients of the reconstructed image with the distribution of brightness gradients obtained a priori, was substantiated.В статье проведен анализ критериев качества оценки изображений, подверженных искажениям типа «смаз» и «дефокусировка». Обоснован критерий оценки качества процесса восстановления, определяемый как степень сходства гистограммы градиентов восстановленного изображения с распределением градиентов яркости, полученным априорно

ПРИМЕНЕНИЕ МАШИНЫ НЕЧЕТКОГО ВЫВОДА ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ ОТОЖДЕСТВЛЕНИЯ ПЕЛЕНГОВ

Wide application of air objects detection and tracking is found by optiko-electronic complexes nowadays. The information from such modules represents directions on the accompanied object. The processing of such kind information in the automized control system of air space is the least developed problem in an aspect of such kinds information novelty sources. The solution approach of the directions identification problem received from the optiko-electronic sources, based on the fuzzy sets application is offered.В настоящее время широкое применение находят оптико-электронные комплексы обнаружения и сопровождения воздушных объектов. Информация от таких модулей представляет собой пеленги на сопровождаемый объект. Обработка такого рода информации в автоматизированных системах контроля воздушного пространства является наименее проработанной задачей ввиду новизны такого рода источников информации. Предлагается подход к решению задачи отождествления пеленгов, полученных от оптико-электронных источников, основанный на применении аппарата теории нечетких множеств

КОМПЛЕКСИРОВАНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЙ В СЛЕДЯЩЕМ КООРДИНАТОРЕ ЦЕЛЕЙ ГОЛОВКИ САМОНАВЕДЕНИЯ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ СТРЕЛЬБЫ ЗЕНИТНО-РАКЕТНОГО КОМПЛЕКСА ТИПА «СТРЕЛА-10М2»

The application of visible and infrared images integration in tracking target of the homing head (HH) to improve the shooting efficiency of anti-aircraft missile system (AAMS) type «Strela-10M2» is substantiated. A variant to reduce the firing cycle of AAMS by eliminating the fact of switching operating modes is presented. It's shown the dependence of likelihood of fire mission execution by a subunit armed with AAMS as a function of the image quality of the accompanied target characterized by a standard deviation of pixel brightness in the tracking monitor of the HH.Обосновано применение комплексирования изображений видимого и инфракрасного диапазонов в следящем координаторе целей головки самонаведения (ГСН) для повышения эффективности стрельбы зенитно-ракетного комплекса (ЗРК) типа «Стрела-10М2». Представлен вариант снижения цикла стрельбы ЗРК за счет исключения факта переключения режимов работы. Показана зависимость вероятности выполнения огневой задачи подразделением, вооруженным ЗРК, от качества изображения сопровождаемой цели, характеризуемого средним квадратическим отклонением яркости пикселей в следящем координаторе ГСН