Влияние способа формирования опорного изображения на эффективность бортовой корреляционно-экстремальной системы сопровождения наземных объектов

Для повышения эффективности бортовой корреляционно-экстремальной системы сопровождения при наличии изоморфных преобразований текущего изображения объекта (изменения уровня яркости, масштаба, сдвига и поворота изображения), а также помех естественного и искусственного происхождения в процессе наблюдения предлагается новый способ адаптивного формирования опорного изображения. Он заключается в применении многогипотезного измерителя с межобзорной памятью гипотез, в состав которого входят фильтры Калмана 0-го и 1-го порядка и фильтр Сингера 0-го порядка. Проводится сравнение предлагаемого способа адаптации с известными способами покадровой смены и «экспоненциального сглаживания». Для проведения сопоставительного моделирования разработан комплекс математического моделирования, в котором использован имитатор входного воздействия на базе кроссплатформенной среды Unity3D, учитывающий кинематику движения наземных объектов и полета беспилотного летательного аппарата в нормальной системе координат. Эффективность сопровождения наземных объектов каждым из способов оценивалась по величине усредненного коэффициента проводки. Полученные результаты исследований могут быть использованы при разработке разведывательных БЛА, функционирующих в реальном масштабе времени.

1. Али, Б. Алгоритмы навигации БПЛА с использованием систем технического зрения / Б. Али, Р. Н. Садеков, В. В. Цодокова // Гироскопия и навигация. – 2022. – Т. 30, № 4. – C. 87–105.

2. Артемьев, В. М. Обработка изображений в пассивных обзорно-поисковых оптико-электронных системах / В. М. Артемьев, А. О. Наумов, Л. Л. Кохан ; Нац. Акад. наук Беларуси, Ин-т приклад. физики. – Минск: Беларус. навука, 2014. – 116 с.

3. Артемьев, В. М. Обнаружение точечных объектов на изображениях в условиях неопределенности / В. М. Артемьев, А. О. Наумов, Л. Л. Кохан // Информатика. – 2010. – № 2. – С. 15–24.

4. Артемьев, В. М. Обнаружение объектов конечных размеров на изображениях в условиях неопределенности / В. М. Артемьев, А. О. Наумов, Л. Л. Кохан // Информатика. – 2010. – № 4. – С. 5–15.

5. Артемьев, В. М. Нелинейная фильтрация случайных последовательностей расширенным методом наименьших квадратов / В. М. Артемьев, А. О. Наумов, Л. Л. Кохан // Информатика. – 2018. – Т. 15, № 1. – С. 60–69.

6. Mueller, K. Combination of Wide Baseline Image Matching and Tracking for Autonomous UAV Approaches to a Window / K. Mueller, J. Atman, G. F. Trommer // Gyroscopy Navig. – 2019. – № 10. – P. 206–215. https://doi.org/10.1134/S2075108719040138.

7. Баклицкий, В. К. Корреляционно-экстремальные методы навигации и наведения / В. К. Баклицкий. – Тверь: Книж. клуб, 2009. – 360 с.

8. Автоматическое обнаружение и сопровождение динамических объектов на изображениях, формируемых оптико-электронными приборами в условиях априорной неопределенности. Методы и алгоритмы / О. Б. Гузенко [и др.]. – М.: Радиотехника, 2015. – 280 с.

9. Федосеев, В. И. Оптико-электронные приборы ориентации и навигации космических аппаратов / В. И. Федосеев, М. П. Колосов. – М.: Логос, 2007. – 248 с.

10. Оптико-локационный координатор системы самонаведения беспилотного летательного аппарата / А. С. Солонар [и др.] // Докл. БГУИР. – 2018. – № 3. – С. 19–25.

11. Красильщиков, М. Н. Управление и наведение беспилотных маневренных летательных аппаратов на основе современных информационных технологий / М. Н. Красильщиков, Г. Г. Серебряков. – М.: Физматлит, 2003. – 280 с.

12. Системы автоматического обнаружения и сопровождения объектов. Обработка изображений и управление / Б. А. Алпатов [и др.]. – М.: Радиотехника, 2008. – 176 с.

13. Bar-Shalom, Y. Estimation with Applications to Tracking and Navigation: Theory, Algorithms, and Software / Y. BarShalom, X. R. Li, T. Kirubarajan. – New York: Wiley, 2001. – 558 p. https://doi.org/10.1002/0471221279

14. Optical Aircraft Positioning for Monitoring of the Integrated Navigation System during Landing Approach / P. Hecker [et al.] // Gyroscopy Navig. – 2019. – Iss. 10. – P. 216–230. https://doi.org/10.1134/S2075108719040084

15. Li, X. R. Survey of maneuvering target tracing. Part I: Dynamic models / X. R. Li, V. P. Jilkov // IEEE Trans. Aerospace Electronic Syst. – 2003. – Vol. 39, № 4. – P. 1333–1364. https://doi.org/10.1109/TAES.2003.1261132

16. Solonar A. S. Main problems of trajectory processing and approaches to their solution within the framework of multitarget tracking / A. S. Solonar, P.A. Khmarski // J. Phys.: Conf. Ser. – 2021. – Vol. 1864. – Art. ID 012004. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1864/1/012004

17. Цуприк, С. В. Методика исследования статистических свойств яркости пикселей изображений оптико-локационной системы беспилотного летательного аппарата / С. В. Цуприк, А. С. Солонар // Информационные радиосистемы и радиотехнологии: материалы Респ. науч.-техн. конф., Минск, 29–30 нояб. 2022 г. – Минск: БГУИР, 2022. – С. 193–197.

18. Полумарковская модель изменения яркости изображения наземного объекта, формируемого оптико-локационной системой / А. С. Солонар [и др.] // Вест. Воен. акад. Респ. Беларусь. – 2023. – № 1. – С. 97–107.

19. Features of trajector measurement coordinates and parameters of movement of ground objects in on-board optical-location systems / A. S. Solonar [et al.] // 25th Saint Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems (ICINS), 28–30 May 2018. – St. Petersburg, 2018. – P. 1–5. https://doi.org/10.23919/ICINS.2018.8405853

20. Методика расчета ошибок разового оценивания местоположения наблюдаемых объектов в бортовых оптико-локационных системах / А. С. Солонар [и др.] // Докл. БГУИР. – 2014. – № 7 (85). – C. 71–77.

21. Solonar, A. S. General construction principles and performance features of trajectory processing by data from one radar data source / A. S. Solonar, P.A. Khmarski // J. Phys.: Conf. Ser. – 2021. – Vol. 1864. – Art. ID 012138. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1864/1/012138