Автоматизация третичной обработки РЛИ

1.

СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ
Военный учебный центр
ОСНОВЫ ОБРАБОТКИ И ПЕРЕДАЧИ
ИНФОРМАЦИИ В АСУ
Тема №3 Автоматизация третичной обработки РЛИ
Занятие № 4 Особенности третичной обработки
радиолокационной информации. Отождествление
координатных точек
Руководитель занятия:
преподаватель кафедры АСУ ВКС
майор запаса Бейльман С.В.

2.

СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Учебные вопросы:
1. Грубое отождествление координатных
точек.
2. Точное отождествление координатных
точек.
2

3.

СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Учебный вопрос № 1
Грубое отождествление
координатных точек
3

4.

СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
В предыдущих разделах операции преобразования
координатной информации являются предварительными
при решении задач объединения РЛИ.
Первая из них - задача отождествления координатных
точек является основной и наиболее трудоемкой.
В общем случае постановка задачи отождествления
КТ формулируется следующим образом.
Пусть
имеются
m
независимых
источников
информации,
радиолокационные
поля
которых
перекрываются полностью или частично. Каждый i-й
источник
сопровождает
траектории
локационных
объектов в пределах воны обнаружения своих
радиолокационных средств.
4

5.

Постановка задачи
отождествления КТ
Пусть имеются m
независимых ИРЛИ,
РЛП которых
перекрываются
полностью или
частично
5

6.

6

7.

Постановка задачи
отождествления КТ
Каждый i-й источник
сопровождает
траектории ЛО в
пределах ЗО РЛС
7

8.

СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Все ЛО, донесения о которых поступают в пункт
объединения РЛИ (ТОИ), можно объединить в три группы.
1. Сопровождается всеми ИРЛИ;
2. Сопровождается некоторыми ИРЛИ;
3. Сопровождается только одним ИРЛИ.
Координатная информация донесений, поступающих в
пункт объединения совмещается в пространстве и
времени. Координатные точки, относящиеся к одному и
тому же локационному объекту первых двух групп, в
общем случае не совпадают друг с другом. Степень их
разброса определяется погрешностями сопровождения и
пересчета координат.
8

9.

СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
В этой связи необходимо отождествление КТ, в
результате которого устанавливается:
• действительное число локационных объектов,
находящихся в обобщённой зоне обнаружения
источников РЛИ;
• какие координатные точки относятся к тем
или иным локационным объектам (как КТ
распределяются по локационным объектам).
9

10.

СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Задача отождествления КТ решается поэтапно.
На первом этапе (грубого отождествления (ГО)
выполняется попарное сравнение КТ с целью
формирования
групп
предварительно
отождествленных КТ. В основу отождествления
положен факт близости значений одноименной
координатной информации КТ, относящихся к
одному и тому же локационному объекту.
10

11.

СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
На втором этапе (точного отождествления(ТО)
анализируется
как
координатная,
так
и
некоординатная
информация
предварительного
отождествления КТ с целью окончательного отбора
КТ к тем или иным локационным объектам.
В роли "локационного объекта" при этом
выступает
либо
экстраполяционная
точка
обобщенной траектории, либо координатная точка
наиболее
достоверного
источника,
либо
статистический центр отождествляемых КТ и ЭТ
обобщенных траектории - в зависимости от
используемого метода точного отождествления.
11

12.

СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Грубое отождествление координатных точек
В основу ГО положен тот факт, что КТ различных ИРЛИ,
относящиеся к одному и тому же ЛО, совпадают в пределах
допустимых отклонений, т.е. тождественны друг другу.
Поэтому ГО проводится путем попарного сравнения
координат X, У, Н и VX ,VY ,VH КТ, находящихся на обработке.
Операциям сравнения предшествует назначение опорных
КТ Rok среди анализируемых R .
ij
Опорными, являются КТ от самого достоверного так
называемого головного ИРЛИ или
ЭТ обобщенных
траекторий, уже сопровождаемых пунктом ТОИ
12

13.

СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Попарное сравнение R
и Rij сводится к матеok
матическому стробированию одноименных координат и
параметров движения:
Rok Rij Rстр
(1)
Rok X okYok H okVXokVYokVHok
- координатные параметры k-й опорной КТ;
Rij X ijYij H ijVXijVYijVHij
- координатные параметры j-й КТ i-го источника;
Rстр X стрYстр H стрVXстрVYстрVHстр
- размеры строба, т.е. пороговые значения, с которыми
сравниваются соответствующие модули разностей
координатных параметров.
13

14.

СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
В случае выполнения условий
Rok Rij Rстр
(1)
считается, что координатная точка Rij входит в состав
k-й группы предварительно отождествленных КТ.
Аналогичным образом выполняется грубое отождествление для остальных опорных КТ.
Образованные группы называются "группами А"
Период объединения КТ (интервал времени, на котором
получены анализируемые КТ) не должен превышать периода
обзора РЛС.
В противном случае, в стробе грубого отождествления
могут оказаться две КТ с одинаковыми индексами ij.
14

15.

СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Рассмотрим факторы, определяющие размер строба
грубого отождествления (по координате X)
(2)
15

16.

СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Гарантированное стробирование с вероятностью,
близкой к единице, обеспечивается заданием размера
строба согласно правилу «трех сигм»:
X стр 3 X
(3)
X ok X СГok X Мok X ЕКok X ЕВok
X ij X СГij X Мij X ЕКij X ЕВij (4)
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
16

17.

СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
где
X СГok , X СГij - дисперсии сглаживания координат;
2
2
X Мok , X Мij
- дисперсии за счет маневра;
X ЕВok , X ЕВij
- дисперсии ошибок пересчета к единому времени
X ЕКok , X ЕКij
- дисперсии ошибок пересчета к единой системе
координат;
2
2
2
2
2
2
17

18.

Пояснение грубого отождествления
ЗУ 00
ЗУ
ЗУ1
ЗУ 2
ЗУ m
Rэр ( Rij )
ОТБОР ОПОРНОЙ
ЭТ (КТ)
Rok
Rэр ( Rij )
ОТБОР НЕОПОРНОЙ
ЭТ (КТ)
Rэр ( Rij )
ПРОВЕРКА ВЫПОЛНЕНИЙ УСЛОВИЙ
СТРОБИРОВАНИЯ
ПРИЗНАК
AK
(Рис.1)

19.

R1 j головного ист.
ЭТр
ЗУ 00
ЗУ
R02
R01
ЗУ 2
ЗУ1
опорная
Rmj
R2 j
Хранение ЭТ, КТ
ССО
ЗУ m
RЭ1
Формирование группы А1
Присвоение признака ПрА1
Попарное сравнение R01 с ЭТ, КТ (ЗУо, ЗУ1, ЗУ2… ЗУm)
Rok Rij Rстр
Да
ПрА1
Форм. АN
Данные ЭТ
и КТ (А1)
снимаются
со сравнен.

20.

СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Учебный вопрос № 2
Точное отождествление
координатных точек
20

21.

СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Логический метод точного
отождествления координатных точек
Размеры
строба
грубого
отождествления
в
существующих системах третичной обработки РЛИ
оказываются настолько большими, что даже без учета
маневра цели в десятки раз превышают разрешающую
способность РЛС головного источника. Следовательно, КТ
группы А могут относиться к различным близко
расположенным целям. Поэтому после грубого следует этап
точного отожествления.
Один из методов точного отождествления сводится к
логической обработке предварительно отождествленных КТ
с целью получения более мелких групп, относящихся к
определенным локационным объектам.
21

22.

СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Как показывает анализ, возможна одна из четырех ситуаций:
- все КТ поступили от одного источника;
- все КТ принадлежат к различным источникам;
- от нескольких источников поступило одинаковое число КТ;
- от нескольких источников поступило различное число КТ.
Для выявления перечисленных ситуаций при
логическом отождествлении КТ используются их индексы
ij: принадлежность к источнику (i) и нумерация в системе
источника (j). Правила логического отождествления
формулируются следующим образом.
22

23.

СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Правило "а"
Если все КТ группы А (КТ в стробе грубого отождествления) получены от одного и того же источника
(рис.2а), то данные КТ относятся к различным
локационным объектам. Число локационных объектов
равно числу КТ.
Действительно, группа А образована координатными
точками, полученными на интервале, не превышающем
период обзора РЛС. Так как от одной РЛС в течение периода
обзора не может быть получено несколько КТ по одной
цели, то все КТ относятся к различным объектам.
23

24.

Правило "а"
R12
R11
R13
(рис.2а)
24

25.

СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Правило "б"
Если для группы А от каждого источника получено по
одной КТ (рис.2б), то данная совокупность КТ относится к
одному локационному объекту.
Утверждение правила "б" доказывается от противного:
при наличии второго локационного объекта в области
стробирования хотя бы одна РЛС обнаружит две цели,
поскольку условия радиолокационного наблюдения двух
близко расположенных целей отличаются несущественно.
Несмотря на это, считают, что правило "б" не является
безусловным, т.е. маловероятны, но возможны ситуации,
когда, например, одна из двух близко расположенных целей
обнаруживается только первым источником, а другая только вторым.
25

26.

Правило "б"
R11
R21
R31
(рис. 2б)
26

27.

СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Правило "в"
Если от каждого источника получено по равному числу
КТ (рис.2в), то число локационных объектов равно числу
КТ от одного источника РЛИ.
При распределении КТ по локационным объектам
руководствуются правилом "а": КТ с. одинаковыми
номерами источников (i) относятся к различным объектам.
Варианты распределения КТ показаны на (рис.2в) линиями
различной окраски.
27

28.

Правило "в"
R11
R12
R21
R22
(рис.2в)
28

29.

СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Правило"г"
Если от нескольких источников получено различное
число КТ (рис.2г), то число локационных объектов равно
числу КТ от источника, который обнаруживает наибольшее
количество целей.
Таким
образом,
использование
индексов
(ij)
координатных точек позволяет решить задачу точного
отождествления. Согласно правилам "а", "б" принимаемые
решения отождествления являются окончательными. Для
ситуаций, указанных в правилах "в", "г", требуется
дальнейшая обработка с целью принятия решения о
распределении КТ по локационным объектам.
При отождествлении КТ существенная роль отводится
анализу признаков и характеристик локационных объектов
Пij ПК ij
29

30.

СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
К их числу относятся, признаки новизны, потери,
маневра
и
характеристики
государственной
принадлежности, типа, состава и т.п. Использование при
этом решающего правила ПОК Пij значительно упрощает
алгоритм точного отождествления. Однако окончательное
решение на отождествление КТ, как правило, принимается
на основе анализа статистического разброса предварительно отождествленных КТ.
30

31.

Правило"г"
R11
R12
R22
(рис. 2г)
31

32.

СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Статистические методы точного отождествления
координатные точек
Постановка задачи статистического отождествления КТ
Пусть в пункт объединения поступают донесения от т
источников. После совмещения в пространстве и времени,
а также грубого отождествления ряд КТ оказывается в
одной и той же группе А (в стробе грубого
отождествления). В общем случае число КТ группы А от
различных источников неодинаково: от первого
источника получено n1 донесений, от второго n2 , от
третьего n3 , от т -го источника - nm .
32

33.

СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Допустим, что по результатам предыдущих периодов
объединения сопровождаются обобщенные траектории и
рассчитаны их ЭТ. Экстраполяционные точки, входящие в
группу А, могут рассматриваться как координатные точки,
источником которых является пункт объединения.
Согласно
правилу
отождествления
"г",
число
локационных объектов в группе А определяется числом КТ
от источника, обнаруживающего наибольшее количество
целей. Однако результат отождествления по правилу "г" не
является окончательным.
Для
принятия
окончательного
решения
о
распределении анализируемых КТ по локационным
объектам выполняется статистическое отождествление,
завершающее этап точного отождествления.
33

34.

СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
При статистическом отождествлении считают, что
параметры
законов
распределения
координатной
информации КТ и ЭТ известны. В зависимости от числа КТ
выявляют все возможные варианты их группирования по
каждому локационному объекту. Варианту группирования
КТ ставится в соответствие гипотеза отождествления.
Согласно
принятому
критерию
оптимальности,
необходимо получить решающее правило выбора гипотез
(вариантов
группирования
КТ).
Поэтому
нередко
многоальтернативную
задачу
выбора
гипотез
отождествления называют группированием КТ.
34

35.

СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Задача группирования может быть решена различными
методами. Если в число анализируемых КТ включаются
ЭТ обобщенных траекторий, то выбор варианта
группирования означает окончание задачи отождествления
- анализируемые КТ распределяются по обобщенным
траекториям. Если анализируются только КТ, то после
выбора варианта группирования решается задача
привязки групп КТ к обобщенным траекториям.
35

36.

Вопросы на самоподготовку:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Сформулируйте постановку задачи отождествления КТ в общем виде.
На какие этапы разбивается задача отождествления КТ.
К каким операциям сводится задача грубого отождествления КТ.
От
каких
параметров
зависят
размеры строба
грубого
отождествления.
Рассчитайте размеры строба грубого отождествлений, если среднеквадратические ошибки измерения координат головного и неголовного источниках равны 0,3 и 0,6 км соответственно.
Маневрирующий локационный объект сопровождается в течение
пяти обзоров. Источники РЛИ удалены на 660 км.
Поясните алгоритм грубого отождествления, используя рис.1.
Сформулируйте логические правила точного отождествления координатных точек; для каждого правила приведите примеры
отождествления КТ,
36

37.

Вопросы на самоподготовку:
Какие из логических правил точного отождествления КТ не приводят
к окончательным решениям и почему? Приведите примеры.
9. Сформулируйте постановку задачи статистического отождествления
координатных точек.
10. Какие из логических правил "а-б" учитываются при выявлении
возможных гипотез отождествления КТ и каким образом?
8.
37

38.

Литература
1
Виноградов А.П. Основы обработки радиолокационной
информации. ч.3. Третичная обработка радиолокационной
информации. Военный университет ПВО г. СанктПетербург 2002 г.
2
А.Я. Матов, П.Я. Сависько, Б.М. Герасимов. Основы
обработки и передачи информации в АСУ РТВ ПВО. –
Киев: КВИРТУ ПВО, 1985.
38

39.

СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
СПАСИБО
ЗА ВНИМАНИЕ
39