Спосіб забезпечення точності та імовірності місцевизначення літальних апаратів на основі оцінки варіацій інформативних полів поверхні візування

Реферат: Спосіб забезпечення точності та імовірності місцевизначення літальних апаратів на основі оцінки варіацій інформативних полів поверхні візування полягає у застосуванні класичного кореляційного алгоритму, який використовує порівняння поточного зображення з еталоном і ґрунтується на розгляді зображень як двовимірних функцій яскравості (дискретних двовимірних матриць інтенсивності), при цьому вимірюється або відстань між зображеннями, або міра їх близькості. Додатково здійснюється оцінка властивостей інформативних параметрів поточного зображення по універсальному показнику якості. UA 113789 U (12) UA 113789 U UA 113789 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Запропонована корисна модель належить до галузі навігації та управління рухом і може бути використана для оптимізації процесу визначення просторового положення літальних апаратів (ЛА), а також при створенні сучасних комбінованих кореляційно-екстремальних систем навігації (КЕСН). Найбільш близьким до запропонованого технічного рішення, вибраним як прототип, є "Спосіб забезпечення максимальних значень точності та імовірності місцевизначення ЛА з КЕСН" [1], що включає застосування класичного кореляційного алгоритму, який використовує порівняння поточного зображення з еталоном і ґрунтується на розгляді зображень як двовимірних функцій яскравості (дискретних двовимірних матриць інтенсивності), при цьому вимірюється або відстань між зображеннями, або міра їх близькості. Недоліком способу-прототипу є те, що він не забезпечує формування вирішальної функції (ВФ) КЕСН в умовах різного роду спотворень поверхні візування (ПВ), обумовлених виливом перешкод, застосуванням засобів зниження помітності об'єктів, а також сезонних, кліматичних і добових змін в районі прив'язки. В основу корисної моделі поставлена задача створити спосіб забезпечення точності та імовірності місцевизначення літальних апаратів на основі оцінки варіацій інформативних полів поверхні візування, який забезпечить стійке високоточне місцевизначення ЛА КЕСН в умовах значних спотворень поточного зображення (ПЗ) поверхні візування. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що у способі-прототипі, який передбачає використання класичного кореляційного алгоритму, що використовує порівняння поточного зображення з еталоном і ґрунтується на розгляді зображень як двовимірних функцій яскравості (дискретних двовимірних матриць інтенсивності), при цьому вимірюється або відстань між зображеннями, або міра їх близькості, додатково здійснюється оцінка властивостей інформативних параметрів (ІП) ПЗ по універсальному показнику якості (УПЯ) [2]. Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні корисної моделі, полягає у отриманні придатних для прив'язки КЕСН неспотворених ділянок ПВ району прив'язки та забезпеченні потрібної точності та імовірності місцевизначення ЛА на ділянках ПВ зі спотвореннями більше 30 % від площі використовуваного еталонного зображення (ЕЗ). На кресленні приведена реалізація запропонованого способу у вигляді структурної схеми алгоритму. Суть запропонованого способу, який оснований на оцінці варіацій інформативних полів, селекції за параметрами яскравості, контрасту та структури ділянок поточного зображення, що найбільше відповідають ЕЗ, полягає в оцінці спотворень ПЗ поверхні візування за результатами первинної прив'язки з використанням УПЯ та визначенні по УПЯ (або його складовим) області ПЗ, яка поряд із заданими показниками інформативності має мінімальний (допустимий) рівень спотворень, на основі варіацій інформативних полів (селекції за параметрами яскравості, контрасту та структури ділянок ПЗ, що найбільше відповідають ЕЗ). Допустимий вплив спотворень на ВФ визначається шляхом порівняння абсолютного  значення ВФ у області її максимуму Rmax із заданим порогом:  Rпор  Rmax  1 . (1) Якщо сформована при первинній прив'язці ВФ не відповідає умові (1), то здійснюється вибір нового базового ЕЗ з сукупності наявних. При виконанні (1) визначається оцінка вектора зміщення ПЗ відносно ЕЗ:  r1  arg max R1(r ) . (2)   Одержана оцінка r1 необхідна для виконання суміщення одержаного SПЗ ( r1) з вихідним k 50 зображенням SВЗ і визначення розмірів порівнюваних зображень:  [M1,M2 ]  min( SПЗk ( r ), SВЗ ) . (3) 55 У випадку, коли SВЗ за розмірами більше SПЗ , в результаті виконання (3) формується k SВЗ  SВЗ з розмірами ПЗ. 1 Для одержаних поточного та вихідного зображень обчислюється УПЯ: 1 UA 113789 U RУП(SВЗ1 , SПЗk )  HУП(SВЗ1 , SПЗk )  CУП(SВЗl , SПЗk )  SУП(SВЗ1 , SПЗk ) , (4) де HУП(SВЗ , SПЗ) - матриця локальних спотворень SПЗ відносно SВЗ ; 1 1 k k 5 CУП(SВЗ1 , SПЗk ) - матриця локальних спотворень контрасту ПЗ; SУП(SВЗ1 , SПЗk ) - матриця локальних спотворень структури ПЗ. 10 На основі HУП(SВЗ , SПЗ ) , CУП(SВЗ , SПЗ ) , SУП(SВЗ , SПЗ ) визначаються області ПЗ з 1 k 1 k 1 k найменшими спотвореннями, прив'язка по яких забезпечує максимально можливі значення точності та імовірності місцевизначення. Для цього виділяються неспотворені ділянки ПЗ, для яких дані показники або їх сукупність набувають максимального (що перевищує заданий поріг) значення. При використанні як показника HУП(SВЗ , SПЗ ) , неспотворена частина вихідного 1 k зображення (SНЗ ) має вигляд: 15 (SНЗ )  SНЗ(i, j) , (4)  1 S (c, v ),при H(i, j)  Hпор, (5) SНЗ(i, j)   ВЗ при H(i, j)  Hпор,  0,  де H(i, j)  HУП(SВЗ , SПЗ ) ; l k 20 Hпор - допустиме значення спотворень полю яскравості. При оцінці спотворень контрасту та структури допустимі пороги Cпор і Sпор , відповідно, чисельні значення: Hпор , Cпор і Sпор вибираються так, щоб забезпечити виконання рівняння: RУПпор  HпорCпорSпор , (6) 25 де RУПпор - допустиме значення спотворень за УПЯ. Неспотворена частина ПВ (5) (SНЗ ) і одержані на етапі формування ЕЗ поля (по яскравості, контрасту або їх сукупності) з наявного переліку ЕЗ SЕЗ  SЕЗ1 SЕЗ 2  SЕЗ G вибираються SЕЗ g  SНЗ , для якого виконується умова: 30  Rg max  max(FВО(SЕЗg ,SПЗk ))  Kпор . (7) Результат вторинної прив'язки ПЗ, адаптованого до умов фоново-цільової обстановки ЕЗ SЕЗ g , описується функціоналом: 35 R2 (r )  FВО (SЕЗ g , SПЗk ) . (8) Максимум (8) якого визначає вектор зміщення ПЗ відносно ЕЗ: 40 45  r2  arg max R2 (r ) . (9) Розроблений спосіб забезпечення точності та імовірності місцевизначення літальних апаратів на основі оцінки варіацій інформативних полів поверхні візування передбачає виконання всіх процедур машинним способом, що дозволить скоротити інтервал часу між здобуттям вихідних даних і формуванням польотного завдання. Джерела інформації: 1. Баклицкий В.К. Корреляционно-экстремальные методы навигации и наведения / В.К. Баклицкий - Тверь: ТО "Книжный клуб". - 2009. - 360 с. 2 UA 113789 U 5 2. Таршин В.А. Принципы описания фоново-объектовой обстановки для корреляционноэкстремальных систем навигации Техническое зрение в системах управления 2015: науч.-техн. конф. Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института космических исследований Российской академии наук, 17-19 марта 2015 г.: тезисы докл. - М., 2015. - С. 7576. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 Спосіб забезпечення точності та імовірності місцевизначення літальних апаратів на основі оцінки варіацій інформативних полів поверхні візування, який полягає у застосуванні класичного кореляційного алгоритму, який використовує порівняння поточного зображення з еталоном і ґрунтується на розгляді зображень як двовимірних функцій яскравості (дискретних двовимірних матриць інтенсивності), при цьому вимірюється або відстань між зображеннями, або міра їх близькості, який відрізняється тим, що додатково здійснюється оцінка властивостей інформативних параметрів поточного зображення по універсальному показнику якості. Комп’ютерна верстка Т. Вахричева Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут інтелектуальної власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3