Спосіб забезпечення точності та імовірності місцевизначення літальних апаратів на основі використання сукупності інформативних полів

Реферат: Спосіб забезпечення точності та імовірності місцевизначення літальних апаратів на основі використання сукупності інформативних полів полягає у застосуванні 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. Крім цього, додатково використовуються зважування складових вирішальних функцій по полях яскравості, контрасту та їх сукупності. UA 113791 U (12) UA 113791 U UA 113791 U 5 10 15 20 25 30 35 40 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 кореляційно-екстремальних систем навігації (КЕСН). Найбільш близьким до запропонованого технічним рішенням, вибраним як прототип, є "Спосіб забезпечення максимальних значень точності та імовірності місцевизначення ЛА з КЕСН" [1], що передбачає 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 впливом 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 використання сукупності інформативних полів, який дозволить формувати ВФ з використанням полів яскравості й контрасту та їх сукупності та отримувати на їх основі команди на корекцію траєкторії КЕСН ЛА в умовах різних типів спотворень ПВ. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що у способі-прототипі, який передбачає застосування 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 використовуються зважування складових ВФ по полях яскравості, контрасту та їх сукупності. Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні корисної моделі, полягає у формуванні необхідних ВФ, що дає можливість отримувати команди на корекцію траєкторії КЕСН ЛА в умовах різного роду спотворень ПВ, які обумовлені впливом перешкод, застосуванням засобів зниження помітності об'єктів, а також сезонних, кліматичних і добових змін в районі прив'язки. На кресленні приведена реалізація запропонованого способу у вигляді структурної схеми алгоритму. Суть запропонованого способу полягає у формуванні вирішальної функції по сукупності полів яскравості та контрасту за допомогою зважування її складових, які відповідають спотворенням поверхні візування. Поверхня візування представлена як результат поелементного множення Адамара двох ₒ матриць [2] B SПЗ однакової розмірності, в якому елементи B(i, j)=1 характеризують відсутність спотворень у даному елементі розподілу. Вирішальна функція представлена виразом R(k,l)  R1(k,l)  R(k,l) , (1) N1 N2 де R(k, l)    [SЕЗ (i, j)  SЕЗ ][ SПЗ (i  k  l, j  l  l)  SПЗkl ] i1 j1 ; N1N2 1 N1 N2   SПЗ (i  k  l, j  l  l). N1N2 i1 j1 Другий доданок виразу (1) описує результат взаємної кореляції еталонного зображення (ЕЗ) з матрицею спотворень поточного зображення (ПЗ) і певним чином відображає ступінь невідповідності ПЗ і вихідного зображення (ВЗ). Спотворення частини ПЗ, яке відповідає використовуваному для навігації ЛА ЕЗ, визначається єдиним значенням ВФ, що формується при відсутності розузгодження між ПЗ і ЕЗ. Оцінка спотворень проведена по самій ВФ, проте, кількісно оцінити характеристики спотворень ПЗ по другому доданку ВФ (1) не можливо, оскільки (1) є результатом кореляції лише певної (малої) частини ЕЗ з перешкодовою складовою ПЗ. Сформоване на етапі первинної обробки ПЗ ( SПЗ ) є матрицею стаціонарного гаусівського шуму некритичної інтенсивності, яка за розміром відповідає матриці ПЗ, де ВФ визначається виразом SПЗkl  45 50 1 UA 113791 U N1 N2 R(k, l)  5 10 15 20   [SЕЗ (i, j)  SЕЗ ][ SПЗ (i  k  l, j  l  l)  SПЗkl ] i1 j1 . (2) N1N2 Другий доданок виразу (2) описує вплив перешкодової складової на результат формування ВФ відповідно до поточної фоново-цільової обстановки. Еталонне зображення вибирається на основі оцінки інформативності та стабільності яскравості, контрасту і структури ВЗ. ВФ одержана по неспотворених ПЗ представлена у вигляді RВФ  RПКАЯ  RПКАК  RПКАЯ (i, j)  RПКАK (i, j) , (3) де RПКАЯ (i, j) та RПКАK (i, j) елементи розрахованих ВФ по полях яскравості і контрасту, які одержані при однакових розмірах ЕЗ і однаковому зсуві неспотвореного ПЗ відносно ЕЗ. Такий спосіб обчислення ВФ справедливий за відсутності спотворень ПЗ, при якій універсальний показник якості і його елементи дорівнюють одиниці. За наявності спотворень результат формування полів по кожному з інформативних параметрів (ІП), відповідно до (1), (2), представлений у вигляді R(i, j)  R(i, j)  R(i, j) . (4) Для формування вирішальних функцій R i R використовується одне і те ПКАЯ (i, j) ПКАK (i, j) саме ЕЗ, при формуванні якого забезпечується максимум коефіцієнта взаємної кореляції по сукупності ІП. Вирішальна функція з використанням сукупності ІП яскравості та контрасту представлена виразом . (5) R  R ВФ ПКАЯ  R ПКАК  R ПКАЯ (i, j)  R ПКАK (i, j) У такому випадку R (r )  RВФ (r )  RПКАЯ  RПКАК  RПКАЯ  RПКАК  RВФ , (6) ВФ де RВФ (r ) - ВФ при відсутності спотворень, що визначається для ВЗ та ЕЗ; RПКАЯ  RПКАК  RПКАЯ(i, j)RПКАK (i, j) ; RПКАЯ  RПКАК  RПКАЯ(i, j)RПКАK (i, j) ; 25 30 35 40 45 - визначають вплив спотворень на RВФ  RПКАЯ  RПКАК  RПКАЯ(i, j)RПКАK (i, j) результат формування ВФ. Відповідно до одержаного результату (6) у процесі формування ВФ по сукупності полів яскравості та контрасту відбувається зважування складових ВФ, які відповідають спотворенням ПВ. Оскільки для формування часткових ВФ R та R як ЕЗ використовується одне і те ПКАЯ ПКАK саме зображення, то це означає, що у випадку формування КЕСН унімодальної ВФ, максимуми та R мають приблизно однакове розташування у площині ПВ, а бокові пелюстки R ПКАЯ ПКАK часткових ВФ мають різний розподіл на площині ПВ та при формуванні ВФ відповідно до (5) мають менший рівень порівняно з випадками окремого полів яскравості та контрасту. Таким чином зважування складових ВФ по полях яскравості, контрасту та їх сукупності дозволяє формувати команди на корекцію траєкторії КЕСН ЛА в умовах різних типів спотворень поверхні візування, що обумовлені впливом перешкод, застосуванням засобів зниження помітності об'єктів, а також сезонних, кліматичних і добових змін в районі прив'язки. Розроблений спосіб забезпечення точності та імовірності місцевизначення літальних апаратів на основі використання сукупності інформативних полів 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. Horn R. Topics in Matrix Analysis / R. Horn, C. Johnson. - Cambridge: CambridgeUniversity Press, 1994. - 604 p. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 50 Спосіб забезпечення точності та імовірності місцевизначення літальних апаратів на основі використання сукупності інформативних полів, який полягає у застосуванні класичного кореляційного алгоритму, що використовує порівняння поточного зображення з еталоном і ґрунтується на розгляді зображень як двовимірних функцій яскравості (дискретних двовимірних 2 UA 113791 U матриць інтенсивності), при цьому вимірюється або відстань між зображеннями, або міра їх близькості, який відрізняється тим, що додатково використовуються зважування складових вирішальних функцій по полях яскравості, контрасту та їх сукупності. Комп’ютерна верстка А. Крулевський 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