Спосіб визначення швидкості руху та кута сходу авіаційних засобів ураження з використанням цифрових засобів відеореєстрації

Реферат: Спосіб визначення швидкості руху та кута сходу авіаційних засобів ураження (АЗУ) з використанням цифрових засобів відеореєстрації полягає в тому, що визначають розмір характерних деталей зображення на кадрі та масштаб зображення об'єкта. Розраховують мірну базу, вводять поправку на висоту АЗУ до знятої координати, здійснюють інвертування осі Y вихідної системи координат та перетворення знятих координат з вихідної системи координат до вибраної системи координат, розраховують кут горизонту відносно бази, кут її повороту та кут повороту нової системи координат, здійснюють розворот координат АЗУ в новій системі координат, розраховують висоту та горизонтальну відстань АЗУ відносно вибраної точки, розраховують кут сходу та швидкість руху АЗУ. UA 117162 U (12) UA 117162 U UA 117162 U 5 10 Корисна модель належить до радіотехніки і може бути використана при проведенні випробувань авіаційних засобів ураження. Відомий спосіб визначення швидкості руху та кута сходу [1], який полягає у тому, що на основі застосування кінозйомки визначаються параметри руху авіаційних засобів ураження (АЗУ). Недоліком відомого способу є те, що складність процесів проведення кінозйомки, обробки кіноплівки, зняття результатів з негативів не завжди гарантує достовірність отриманих результатів. Найбільш близьким до запропонованого технічним рішенням, вибраним як прототип, є "Спосіб визначення вертикальної швидкості зниження вільнопадаючих тіл з використанням цифрових засобів відеореєстрації" [2], який полягає у визначенні вертикальної швидкості зниження при проведенні стрибків з парашутами. 1. Визначається розмір (у пікселях) характерних деталей зображення на кадрі: k x1  x 2 2  y1  y 2 2 , (1) 15 де x 1 , y 1 - координати початку зображення об'єкта; x 2 , y 2 - координати кінця зображення об'єкта. 2. Визначається масштаб зображення об'єкта: M K K  k n1 k n2 , (2) 2 20 де K - фактична довжина об'єкта, м. 3. Визначається додаток на можливе зсування камери у вертикальній площині: hзс  y 0n1  y 0n2 , 25 де y 0n1 , y 0n2 - ординати положення наземного орієнтиру відповідно на кадрі n1 та n 2 . 4. Визначається різність висот об'єкта на кадрах n1 та n 2 : h  y Цn1  yЦn2  hзс , 30 N , f 45 (5) де N - кількість кадрів, за аналізований період, N  n2  n1 ; f - частота зйомки, кадр/сек. 6. Визначається вертикальна швидкість зниження: Vзп  40 (4) де y Цn1 , y Цn2 - ординати центру мас об'єкта відповідно на кадрі n1 та n 2 . 5. Визначається інтервал часу між кадрами n1 та n 2 : t  35 (3) Mh , t (6) За результатами розрахунків формується таблиця результатів розрахунків. Недоліком способу-прототипу є те, що він не забезпечує визначення швидкості руху та кута сходу авіаційного засобу ураження після здійснення запуску, крім того, в ньому не проведено розрахунок мірної бази. В основу корисної моделі поставлена задача створити спосіб визначення швидкості руху та кута сходу авіаційних засобів ураження з використанням цифрових засобів відеореєстрації, який дозволить, в умовах відсутності засобів зовнішньотраєкторних вимірювань, здійснювати оцінку параметрів траєкторії руху АЗУ. 1 UA 117162 U 5 Поставлена задача вирішується тим, що здійснюється розрахунок схеми розміщення мірної бази (відстаней L та S ). Така схема розміщення дозволить зафіксувати двома нерухомими відеокамерами траєкторію руху АЗУ (приблизно 3 км). При цьому враховуються такі характеристики відеокамер, як кути зору  та  (кути розкриття об'єктивів) таким чином, щоб виконувалось співвідношення: S1  L 2tg S2  H 2tg 10 15 20  2  2 , , горизонтальної площини знаків один відносно одного h1 та h 2 , м, напрямок лінії розмітки мірної бази - магнітний курс зльоту, градуси, відомості про геометричні розміри літального апарату та АЗУ. Далі, в доповнення до (1)-(2), визначається швидкість руху та кут сходу авіаційних засобів ураження за наступним алгоритмом оцінки параметрів траєкторії руху АЗУ: 1. Вводиться поправка на висоту АЗУ до знятої координати в пікселях: (10) 3. Здійснюється перетворення знятих координат з вихідної системи координат до вибраної системи координат за допомогою паралельного переносу: x   x 2  x1, y   y 2  y1, 35 (9) 2. Здійснюється інвертування осі Y вихідної системи координат (від верхнього лівого кута: X - вправо, Y - вниз): Y  Y . 30 (8) де L - відстань між мішенню та рубежем стрільби; S1 - відстань від камери 1 до площини подій;  - кут зору відеокамери 1 по горизонталі; H - висота літака-носія над рубежем стрільби; S2 - відстань від камери 2 до рубежу стрільби;  - кут зору відеокамери 2 по вертикалі. Для забезпечення обробки відеоматеріалів при проведенні записів траєкторії руху АЗУ фіксуються: фактичні відстані між спеціальними знаками L 1 та L 2 , м, перевищення відносно h  h2 . YАЗУ  YАЗУ  1 M 25 (7) (11) де x 2 , y 2 - координати спеціального знаку або АЗУ, пікс; x 1 , y 1 - координати спеціального знаку, який вибраний за точку відліку, пікс. 4. Розраховується кут горизонту відносно бази (кут між лінією бази та лінією горизонту) за одним з варіантів: по заданим перевищенням відносно горизонтальної плоскості правого (на кадрі) спеціального знаку h1 над лівим h 2 : h  h2 .   arcsin 1 L (12) 40 5. Розраховується кут повороту бази: 2 UA 117162 U   arcsin y . k (13) Якщо координата x ЛА має знак "-", то    . 6. Розраховується кут повороту нової системи координат:   . (14) 5 7. Здійснюється розворот координат АЗУ в новій системі координат: x v  x АЗУ  cos   y АЗУ  sin , . y v  y АЗУ  cos   x АЗУ  sin , 10 (15) де x v , y v - координати точки у системі координат, приведеній до істинного горизонту. 8. Розраховується висота та горизонтальна відстань АЗУ відносно обраної точки: S  x v  M, (16) H  y v  M. 9. Розраховується кут сходу АЗУ:   arctg y ТП  y м , x ТП  x м (17) 15 20 де x ТП , y ТП - координати точки пуску АЗУ; x м , y м - координати мішені у новій системі координат. 10. Розраховується швидкість руху АЗУ: швидкість руху АЗУ - це миттєва швидкість, що розраховується як відносне переміщення зображення АЗУ між двома сусідніми кадрами (кадр сходу АЗУ та наступний), розрахунок проводиться за формулою: V 25 30 35 40 x ТП 1  x ТП 2  y ТП 1  y ТП 2 t , (18) де t  1 - період оновлення кадру; f f - частота реєстрації відеокамери; x ТП 1, y ТП 1 - координати АЗУ на наступному після запуску кадрі. За результатами вимірювань дані представляються у вигляді таблиці результатів розрахунків з такими стовпчиками: час, секунди (з частотою реєстрації); координати X , м, координати Y , м; швидкість вертикальна, м/с; швидкість горизонтальна, м/с, кут сходу, град., абсолютна та миттєва швидкість руху, м. Технічний результат, який може бути отриманий при здійсненні корисної моделі полягає у тому, що в умовах відсутності засобів зовнішньотраєкторних вимірювань, за рахунок реалізації алгоритму оцінки параметрів траєкторії руху АЗУ (1)-(2) та (9)-(18) та завдяки розрахунку мірної бази (7)-(8), забезпечується можливість розрахунку швидкості руху та кута сходу АЗУ з використанням цифрових засобів відеореєстрації. На фіг. 1 зображений варіант розміщення мірної бази. На фіг. 2 зображено розташування характерних деталей зображення на кадрі. Суть запропонованого способу визначення швидкості руху та кута сходу авіаційних засобів ураження з використанням цифрових засобів відеореєстрації полягає в тому, що зміст таблиці результатів розрахунків формується шляхом реалізації алгоритму оцінки параметрів траєкторії руху АЗУ (1)-(2) та (9)-(18) та завдяки розрахунку мірної бази (7)-(8), при цьому визначається розмір характерних деталей зображення на кадрі та масштаб зображення об'єкта (1)-(2). Розраховується мірна база (7)-(8), вводиться поправка на висоту АЗУ до знятої координати (9), 3 UA 117162 U 5 10 15 20 25 здійснюється інвертування осі Y вихідної системи координат (10) та перетворення знятих координат з вихідної системи координат до вибраної системи координат (11). Розраховується кут горизонту відносно бази (12), кут її повороту (13) та кут повороту нової системи координат (14). Здійснюється розворот координат АЗУ в новій системі координат (15), розраховується висота та горизонтальна відстань АЗУ відносно вибраної точки (16), розраховується кут сходу та швидкість руху АЗУ (17)-(18). Джерела інформації: 1. Мельников В.В. Руководство по испытаниям авиационной техники. Часть 4 / В.В. Мельников, С.Г. Дедух и др. - А.: Ахтубинск, 1974. - 232 с. 2. Патент на корисну модель № 111141 Україна, МПК G01C 11/26. Спосіб визначення вертикальної швидкості зниження вільно падаючих тіл з використанням цифрових засобів відеореєстрації / В.А. Дмитрієв, В.М. Зозуля, І.М. Сила та ін. - № а201604540; Заявл. 25.04.2016, Опубл. 10.11.2016. Бюл. № 21. - 4 с. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб визначення швидкості руху та кута сходу авіаційних засобів ураження (АЗУ) з використанням цифрових засобів відеореєстрації, який полягає в тому, що визначають розмір характерних деталей зображення на кадрі та масштаб зображення об'єкта, який відрізняється тим, що розраховують мірну базу, вводять поправку на висоту АЗУ до знятої координати, здійснюють інвертування осі Y вихідної системи координат та перетворення знятих координат з вихідної системи координат до вибраної системи координат, розраховують кут горизонту відносно бази, кут її повороту та кут повороту нової системи координат, здійснюють розворот координат АЗУ в новій системі координат, розраховують висоту та горизонтальну відстань АЗУ відносно вибраної точки, розраховують кут сходу та швидкість руху АЗУ. 4 UA 117162 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5