И.С. Ашурков1, С.А. Житков2, Н.А. Лешко3, А.В. Тимошенко4

1−3 Ярославское высшее военное училище противовоздушной обороны (г. Ярославль, Россия)

4 АО «Радиотехнический институт имени академика А.Л. Минца» (Москва, Россия)

4 Национальный исследовательский университет «МИЭТ» (Москва, Россия)

Постановка проблемы. Для эффективного обнаружения маневрирующих воздушных целей в условиях низких значений отношения сигнал/шум можно использовать блочные методы траекторной обработки на основе параметрических преобразований, применение которых повышает устойчивость алгоритма обнаружения траекторий воздушных целей к увеличению числа ложных отметок и пропуску истинных в анализируемой выборке. Однако в этом случае имеется ограничение, связанное с выбором определенного типа модели движения целей. В работе предлагается методика восстановления криволинейных траекторий воздушных объектов (в виде эллипса) с использованием параметрического преобразования Радона.

Цель. Представить новую методику обнаружения криволинейных траекторий целей с использованием параметрических преобразований для решения задачи обнаружения траекторий воздушных целей, движущихся с поперечными ускорениями или совершающих маневр одновременно в двух плоскостях.

Результаты. Приведена методика обнаружения траекторий воздушных целей, движущихся с продольными, поперечными и вертикальными маневрами, с использованием параметрических преобразований. Рассмотрены вариант параметрического преобразования для выделения эллипсов с различными параметрами, а также критерии выбора оптимальных значений параметров, влияющих на работу методики. Представлены полученные путем статистического эксперимента результаты оценки показателей качества обнаружения траекторий воздушных целей. Проведено имитационное моделирование, демонстрирующее возможность обнаружения целей в условиях низких значений отношения сигнал/шум. Показано, что одним из возможных путей реализации представленной методики является ее внедрение в аппаратно-программную часть современных радиолокационных станций.

Практическая значимость. Полученные оценки качества работы методики по результатам статистического эксперимента подтверждают высокие возможности представленной методики криволинейных траекторий целей с использованием параметрических преобразований.

Ашурков И.С., Житков С.А., Лешко Н.А., Тимошенко А.В. Методика обнаружения криволинейных траекторий воздушных  целей с использованием параметрических преобразований // Радиотехника. 2021. Т. 85. № 8. С. 136−147. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202108-14

1. Illingworth J., Kittler J. Survey of the Hough Transform // Computer Vision, Graphics and Image Processing. 1988. № 1. Р. 87–116.
2. Ашурков И.С., Захаров И.Н., Лешко Н.А., Житков С.А., Цыбульник А.Н., Модель процесса обнаружения криволинейной траектории аэродинамической цели в условиях низкой энергетической доступности радиолокационных сигналов кооперируемого источника подсвета космического базирования // Материалы IV Междунар. воен.-науч. конф. / Под общ. ред. А.А. Нерастенко. Тверь: ВА ВКО. 2019. С. 12–23.
3. Житков С.А., Ашурков И.С., Лешко Н.А., Захаров И.Н., Цыбульник А.Н., Методика обнаружения аэродинамической цели, движущейся по прямолинейной траектории в пространстве // Труды МАИ. Вып. 109. DOI: 10.34759/trd–2019–109–14.
4. Ашурков И.С., Житков С.А., Захаров И.Н., Лешко Н.А., Цыбульник А.Н., Модель и методика обнаружения траектории аэродинамической цели, движущейся по дуге окружности с неизвестным радиусом в условиях низких значений отношения сигнал/шум // Сб. трудов XXXI Всеросс. симпозиума «Радиолокационное исследование природных сред» ВКА им. А.Ф. Можайского (Санкт-Петербург) 2019. С. 179–189.
5. Ашурков И.С., Житков С.А., Захаров И.Н., Лешко Н.А., Мороз А.В., Сахно И.В. Имитационная модель процесса обнаружения аэродинамических целей на основе параметрических преобразований в многопозиционной локационной системе // Успехи современной радиоэлектроники. 2020. Т. 74. № 12. С. 32−44.
6. Патент на изобретение № 2732916 (РФ). Комплексный обнаружитель прямолинейной траектории воздушного объекта в пространстве с использованием преобразования Хафа / Ашурков И.С., Житков С.А., Захаров И.Н., Лешко Н.А., Цыбульник А.Н.
7. Кузьмин С. З. Цифровая радиолокация. Введение в теорию. Киев: КВИЦ. 2000.
8. Коновалов А.А. Основы траекторной обработки радиолокационной информации. СПб: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ». 2013. 164 с.
9. Ашурков И.С., Захаров И.Н., Лешко Н.А., Житков С.А., Мороз А.В., Сахно И.В., Результаты эксперимента по обнаружению криволинейной траектории аэродинамической цели в многопозиционной локационной системе в условиях низких значений отношения сигнал/шум // Успехи современной радиоэлектроники. 2020. Т. 74. № 4–5. С. 48–60. DOI: 10.18127/j20700784202004-04.
10. Li X. R, Jilkov V. P. Survey of maneuvering target tracking. Part I: Dynamic models // IEEE Trans. On AES. 2003. № 4. Р. 1333–1364.
11. Космические траекторные измерения. Радиотехнические методы измерений и математическая обработка данных / Под ред. П.А. Агаджанова, В.Е. Дулевича, А.А. Коростелева. М.: Советское радио. 1969. 185 с.
12. Монаков А.А. Обнаружитель движущейся цели для радиолокационного приемника на основе алгоритма Хафа // Сб. докладов Междунар. научно-технич. конф. «Радиолокация, навигация, связь». 2014. С. 1584–1594.
13. Gad A., Farooq M. Viterbi-based data association techniques for target tracking // Proceeding of SPIE. 2003. V. 5096. Р. 37–46.
14. Pulford G.W., La Scala B.F. Multihypothesis Viterbi data association tracking: algorithm development and comparative performance assessment // IEEE Trans. On AES. 2010. № 2. Р. 583–609.
15. Мороз А.В., Сахно Д.И., Сахно В.И. Полунатурное моделирование многопозиционных радиолокационных станций обзора земной поверхности с использованием ультразвукового локационного стенда // Труды XXIX Всеросс. симпозиума «Радиолокационное исследование природных сред» / Под общ. ред. М.М. Пенькова. ВКА им. А.Ф. Можайского. 2015. Вып. 11.  Т. 1. С. 207–217.
16. Киселев В. Ю. Оценка качества траекторной обработки в радиолокационных системах управления воздушным движением: Автореф. дисс. … канд. техн. наук: 05.12.14. М. 2017. 198 с.
17. Sunnen A., Escritt P., Philipp W. Eurocontrol Standard Document for Radar Surveillance in En-Route Airspace and Major Terminal Areas. Brussels: Eurocontrol Agency. 1997. 103 p.
18. Zeebroek Y., Voet E. Surveillance Analysis Support System for ATC-Centre V-7 User Manual. Brussels: Eurocontrol Agency. 2011. 632 p.