Transcript модель фоноцелевой обстановки, алгоритм работы бортового


обнаружение и сопровождение блестящих
точек на фоне шумовой составляющей,
статистические характеристики которой
совпадают или мало отличаются от
соответствующих характеристик мерцания
сопровождаемого объекта.


компьютерная модель фоноцелевой
обстановки и
программная реализации алгоритма
непрерывного сопровождения движущегося
объекта с вычислением картинных координат Х
и У отслеживаемого объекта, вычисляющего
прогноз поведения объекта на несколько шагов
вперед.

Представленный алгоритм предназначен для
реализации в бортовом процессоре

предполагается, что три координаты
движущегося объекта и прогноз по трем
координатам вычисляются с помощью двух
аналогичных процессоров, базирующихся на
платформах, разнесенных в пространстве,
несущих контролирующие полупространство
фокальные системы с сенсорами на ПЗС

дискретность в определении координат
достигается с намного более высокой
плотностью нанесения отсчетов на траектории,
чем дискретность, порождаемая значением
плотности распределения пикселов от ПЗС на
плоскости картинного транспаранта
•
Оптические оси фокальных систем
наблюдения пересекаются на существенном
удалении от платформ, а вся
двухплатформенная система предназначена
для наблюдения за объектами на больших
расстояниях, когда модель фоноцелевой
обстановки представляется в виде суммы
регистрируемых излучений, соответствующих
фоновой составляющей Земли (подстилающей
поверхности) или неба, динамического,
изменяющегося от кадра к кадру шума –
случайной составляющей, и…

точечных, мерцающих подобно точкам
шумовых составляющих, движущихся
объектов с параметрами движения,
включающими случайные аддитивные
слагаемые с дисперсией, ограничиваемой
требованиями к динамическим
характеристикам способности объекта к
маневру


Рис.1. Рабочее окно моделирующей программы
с фоном и динамическим нормальным шумом




расфокусировка цифрового кадра маской 7х7 и
13х13;
нормализация изображений на кадрах;
попиксельное накопление цифровых кадров
«7х7» и «13х13» в двух соответствующих
вычислительных ветвях с периодическим
подавлением постоянной составляющей;
попиксельное вычитание суммокадров,
удаляющее регулярные составляющие.

В качестве критериев выполнения процедур
продолжения и сшивки траекторий с разрывами и
построения эллипса с вероятностью обнаружения
объекта не меньшей 0,7, а также удаления
остаточного шума на потоке суммокадров,
используются параметрические критерии,
вычисляемые на основе построения алгоритманаблюдателя Неймана-Пирсона с модификацией
решающих правил на нечеткое логическое
исчисление с заданием разрешенной вероятности
пропуска цели на ограниченном участке
отслеживаемой траектории и с минимизацией
вероятности ложной тревоги.

несколько кадров потока суммокадров
накладываются друг на друга в режиме
«полупрозрачной кальки», т.е. формируется
изображение для анализа кинематических
параметров выделяемой траектории и
динамических параметров объекта для
продолжения (интегрирования уравнения с
заданной скоростью и ускорением движения
объекта на несколько шагов вперед)
траектории-прогноза движения.

Рис.2. Рабочее окно программы с
моделируемыми траекториями пролета
объектов.

Процедура установки порогов, применяющаяся в процессе
принятия решения - выявления регулярной составляющей в
окне обработки данных, а также подавления остаточного
шума, построена на использовании вычисленных в
предварительных процедурах оценок интегральных
параметров  (дисперсия исходного изображения), Dс
(динамический диапазон контрастов выделяемых образов),
 (полоса пространственных частот занимаемая
спектральными портретами регулярных составляющих), р
(полоса пересечения пространственных частот
спектральных портретов регулярных образов и шумов), 
(радиус корреляции шума), A (средняя апертура
выделяемого образа) в соответствии с методологией теории
"Наблюдатель Неймана- Пирсона" определяется ряд
лингвистических переменных:

- переменная  L   L ( ,  ,p )определяющая модальность атома:
"фильтруемый или распознаваемый элемент есть шум".
 L   L ( ,  p )
Лингвистические значения
соответствуют
конкатенации лингвистических значений
р
и ,
определяемых функцией принадлежности высказываний
"Нулевое", "Низкое", "Среднее", "Высокое" соответствующим
гипотетическим нормированным интервальным значениям
вида [0,0.1], [0.1,0.3], [0.3,0.7], [0.7,1], принадлежащим области
значений вероятности ложной тревоги при заданных Dс и  в
методе "Наблюдатель Неймана-Пирсона". В таблице 1
приведены лингвистические значения .


Таблица 1.
Лингвистические значения


 L   L ( ,  p )
Н улево е
Н и зко е
С р ед н ее
В ы со ко е
Н улево е
Н улево е
Н улево е
Н улево е
Н улево е
Н и зко е
Н улево е
Н и зко е
Н и зко е
С р ед н ее
С р ед н ее
Н улево е
Н и зко е
С р ед н ее
С р ед н ее
В ы со ко е
Н улево е
С р ед н ее
С р ед н ее
В ы со ко е
р



переменная  L   L ( , D с ) - вероятность обнаружения в методе
"Наблюдатель Неймана-Пирсона", определяющая модальность
атома "фильтруемый или распознаваемый элемент есть
регулярный образ".
 L   L ( L ,  L )
переменная
- модальность атома "выявлен
регулярный образ".
Значение переменной  L определяется методом “взвешивания
на рычажных весах”, т.е. в какую сторону сместится значение ,
если на «чаши весов» класть различные значения  L и  L по
обе стороны, соответственно, от стрелки весов (Таблица 2).

Таблица 2. Зависимость значений
лингвистической переменной L от значений
 L и  L.
α
Нулевое
Низкое
Среднее
Высокое
β
Нулевое
Низкое
Среднее
Высокое
Среднее
Нулевое
Нулевое
Нулевое
Высокое
Среднее
Низкое
Низкое
Высокое
Высокое
Среднее
Низкое
Высокое
Высокое
Высокое
Среднее
,
,

В выбранном окне обработки для выделяемого
элемента вычисляется соотношение




PG 

р
 
Dс  
,
( Dс ,   0)
,
квазипропорциональное отношению "энергия
шума / энергия сигнала", умноженному на
верхнюю оценку вероятности    / А ложной
тревоги .

Рис.3. Рабочее окно с прослеженной
траекторией одного из объектов.
•
•
Процессор, реализующий алгоритм построен
по конвейерно – параллельной схеме с
каскадным и тактируемым коммутатором
блоков процессора друг с другом для
реализации перепрограммирования его
конфигурации.
Поле ПЗС-транспаранта 1024х1024 построено
на основе блоков из ПЗС-матриц 32х32 с
параллельным считыванием информации с
блоков.


Вычисления сверток выполняются погружением
алгоритма свертки и потоков данных в систему
остаточных классов, выход в позиционную
двоичную систему реализуется табличными
преобразованиями. Кроме этого были
использованы и некоторые другие методы
оптимизации вычислительного процесса.
Все это позволило на шесть порядков снизить
количество однотактных операций по
выполнению задачи.