«Комплексированные системы для обнаружения, распознавания и сопровождения объектов» ФТФ УрФУ является головным предприятием в области радиационного мониторинга. - презентация

1 «Комплексированные системы для обнаружения, распознавания и сопровождения объектов» ФТФ УрФУ является головным предприятием в области радиационного мониторинга окружающей среды. Достоинства программной разработки ФТФ УрФУ: обнаружение малоразмерного объекта при отношении сигнал/шум >10 -2, у других >2; Существующие системы далеки от современных требований по дальности обнаружения, точности распознавания и сопровождения объектов, особенно в условиях сложной фоно-целевой обстановки Статистические подходы обработки сигналов успешно применяются в ТВ-, ТПВ- и РЛ- диапазонах. Разрабатываются системы, комплексированные в разных спектральных диапазонах. при внутрикадровой фильтрации фронты изображения не сглаживаются, что резко увеличивает вероятность правильного распознавания цели; обнаружение объектов в значительно более сложных условиях фоно-целевой обстановки: модель типа «пестрая цель на пестром фоне»; показано, что отношение сигнал/помеха в диапазоне 8-12 мкм намного больше, чем в 3-5 мкм, поэтому дальность обнаружения цели увеличивается с 20 км до км.

2 а) - традиционная фильтрация б) - специальная фильтрация УрФУ Рис.1. Применение различных методов для выделения малоконтрастных пестрых объектов (танк ночью на марше, дальность 2 км, ТПВ: 8-12 мкм) а) модель «пестрая цель на пестром фоне» б) выделение зон по критерию компактности отдельных яркостей в) автоматическое выделение основных признаков г) электронное масштабирование выделенного изображения Рис.2. Применение признака компактности для автоматического обнаружения и распознавания изображения объекта

3 б) алгоритмы УрФУ Рис.3. Обнаружение объекта на фоне облаков в диапазоне 3 – 5 мкм (дальность 24 км) а) традиционные алгоритмы б) алгоритмы УрФУ Рис. 4. Обнаружение объекта на фоне облаков в диапазоне 8 –12 мкм (дальность 38 км) В диапазоне 8-12 мкм цель устойчиво обнаруживается на дальности ~ 40 км даже в условиях облачности (рис. 4 ) вместо ~ 20 км в диапазоне 3-5 мкм (рис.3) На ФТФ УрФУ найдены основные закономерности, позволяющие обнаруживать характерную цель в характерном диапазоне длин волн, что приводит к наибольшей вероятности правильного обнаружения цели на фоне помех

4 а) исходное ТПВ-изображениеб) алгоритмы «Урал-геофизики» в) алгоритмы «Сибнииос» г) алгоритмы УрФУ Рис. 5. Применение алгоритмов различных разработчиков для обнаружения и распознавания объектов (самолет Боинг- 747 ночью на дальности 7-8 км) Сравнение результатов обработки

5 «Смаз» изображения вверху – традиционная обработка со «смазом»; внизу – обработка УрФУ: «смаз» отсутствует Рис. 6. Сравнение результатов обработки ТПВ-изображения цели в диапазоне 8-12мкм (АН-72 на фоне облачности, дальность 7 км) При традиционной межкадровой фильтрации увеличивается отношение сигнал/шум и, как следствие, дальность обнаружения, но обычно происходит «смаз» изображения. При применении же алгоритмов межкадровой фильтрации разработки УрФУ такого «смаза» не происходит. Кроме того, удается выделить и изначально почти невидимые детали изображения (рис.6)

6 Преимущества высокочувствительная ТВ- и ТПВ- камера, внутрикадровая и межкадровая обработка изображения, одноконтурная система стабилизации линии визирования, увеличение дальности обнаружения до 5 и более раз. Характеристики ОЭС УрФУ Рис. 7. Общий вид ОЭС Традиционные ОЭС расположены на гиростабилизированной платформе и находятся обычно в корпусе ОЭС (рис.7). Они имеют карданов подвес с точностью стабилизации линии визирования до 10 угл. мин. (вместо требуемых 10 угл. сек). Это обусловлено люфтами и силами сухого трогания приводов ОЭС. Вес такой системы достигает 40 кг, диаметр до 50 см, потребляемая мощность до 0,5 кВт. В УрФУ применена безлюфтовая волновая передача и специальные алгоритмы, позволяющих стабилизировать линию визирования с точностью до требуемых 5-10 угл. сек. Это позволило уменьшить вес ОЭС..до 15 кг, диаметр ………до 20см, потребляемую мощность до 30 Вт. УрФУ предполагает использовать РЛ мм-диапазона, у которого узкая диаграмма направленности и поэтому отсутствует «смаз», малая спектральная плотность излучаемой мощности и поэтому большая скрытность облучения, экологическая безвредность из-за малой излучаемой и принимаемой мощности.

7 Тема НИОКР по Пир-2010 «Разработка и создание комплекса для автоматизированного контроля параметров хранителя базового направления (базового элемента)» Одна из возможных схем построения такой системы прицеливания (простейшая) для ракеты, размещаемой в шахтной пусковой установке (рис 1) Главным действием в процедуре прицеливания является определение начального азимутального положения платформы или, что тоже самое, передача базового азимутального направления на борт ракеты. После старта система управления разворачивает ракету относительно базового направления в плоскость стрельбы при помощи высокоточного датчика угла

8 В герметичном приборном отсеке ракеты (ГПО) размещены элементы (рис. 2) системы управления, в том числе трехосный гиростабилизатор (ТГС) с малогабаритным автоколлиматором (АК). Автоколлиматор через иллюминаторы ТГС, ГПО и ТПК оптически связан с хранителем базового направления (БН) – базовым элементом (БЭ) и осуществляет привязку и выставку платформы относительно базового направления. Базовое направление (одного из диэдров) определяется с высокой точностью при помощи гиротеодолитов при постановке комплекса на боевое дежурство. Хранитель базового направления (рис. 3) обеспечивает точность определения базового направления и его сохранения в течение межрегламентного периода и во многом определяют точность прицеливания и, в конечном результате, промах. Рис. 3 Рис. 2 В качестве хранителя базового направления (базового элемента) используется набор из зеркальных диэдров (рис. 3), размещенных друг над другом, что позволяет значительно уменьшить габариты и массу бортового автоколлиматора.

9 Рис. 4 Наиболее сложной частью базового элемента является оптический блок в виде пакета пластин из кварцевого стекла. Пластины - 8 диэдров с размерами 11,3х110 или 15,6х155 мм.соединены между собой с помощью "оптического контакта" и помещены в обойму из инвара. Края и торцы пластин с нанесенным зеркальным покрытием образуют отражающие диэдры. Это обеспечивает высокую стабильность оптического блока. Требования: разброс нормалей к ребрам диэдров набора в настоящее время допускается разброс не более 2 в центральной зоне и не более 3 по краям, т.к. он определяет основную ошибку прицеливания. Два основных этапа работы: разработка автоматизированного стенд контроля параметров для нужд производства и входного контроля в местах эксплуатации. Стенд должен обеспечивать измерение разброса нормалей с погрешностью в пределах 0,1- 0,2 в условиях, приближенным к лабораторным. разработка автоматического прибора контроля параметров в местах эксплуатации базового элемента без его демонтажа. При этом должны быть использованы результаты работы первого этапа с учетом особенностей условий и тактики применения прибора в местах эксплуатации