Алгоритм обробки зображень для виявлення та супроводження БПЛА

ЗМІСТ

Вступ

1. Математичні основи алгоритмів обробки зображень

1.1 Теорія обробки зображень

1.2 Методи математичної обробки зображень

1.3 Опис та аналіз алгоритмів обробки зображень для виявлення та супроводження БПЛА

2. Розробка алгоритму обробки зображень для виявлення та супроводження БПЛА

2.1 Опис архітектури та функціоналу алгоритму

2.2 Опис реалізації алгоритму

2.3 Результати тестування та оцінка ефективності розробленого алгоритму

Висновок

Список використаних джерел

Додатки

Вступ

На сьогодні відома велика кількість різноманітних типів безпілотних літальних апаратів (БПЛА), здатних виконувати широкий спектр корисних функцій, а з іншого боку, здатних створювати потенційну загрозу для різних сфер людської діяльності – господарської, побутової, та військових [1, 2]. Складність їх виявлення та спостереження за допомогою сучасних технічних засобів, а також відносно низька вартість дронів призвели до зростання безкарності та незаконного використання дронів [2-4]. Тому завдання захисту різноманітних об’єктів від безпілотників є одним із актуальних завдань сучасності.

Для виявлення, ідентифікації та вимірювання координат БПЛА сьогодні в основному використовуються радіолокаційні, акустичні, оптичні та інфрачервоні методи та засоби [4-18]. Проте добре розроблені методи виявлення енергії сигналу БПЛА в теорії та на практиці не показали достатньої ефективності. В результаті на практиці виявлення дронів реалізується як завдання «виявлення-розпізнавання» за наявності схожих об’єктів, тобто вирішення проблеми виявлення дронів супроводжується аналізом деяких додаткових ознак сигналу, але ці методи та Ефективності алгоритму на практиці недостатньо.

Можливість виявлення дрона залежить від рівня його видимості у видимому, інфрачервоному, радіочастотному та акустичному діапазонах. Сучасні малі дрони мають низьку видимість: вони виготовлені з композитних матеріалів, мають малу ефективну поверхню розсіювання (ЕПР) в радіодіапазоні, їх двигуни не нагріваються до високих температур і виділяють дуже мало тепла, а їхня робота дуже низький власний рівень шуму. З метою підвищення вірогідності правильного виявлення БПЛА на фоні перешкод і точності вимірювання координат пропонується розробити систему комплексної обробки електромагнітних сигналів різних спектральних діапазонів і акустичних коливань з метою реалізації розпізнавання БПЛА за сигналами різної категорії діапазонів. При цьому сигнали різних інформаційних каналів можуть оброблятися як незалежно, так і комбінуватися: у цьому випадку інформація, отримана на виході одного каналу, може використовуватися як індикатор цілі, а інший – для виявлення об’єктів. Інтеграція різних інформаційних каналів дозволяє точніше оцінювати координати та параметри руху, а також клас БПЛА порівняно з використанням одного каналу вимірювання.

У сучасних умовах зростають вимоги до захисту радіолокаційної техніки від перешкод, що зумовлено значним зростанням можливостей засобів повітряно-космічного нападу створювати перешкоди, зокрема збільшенням кількості та інтенсивності їх випромінювання, удосконаленням способи створення та застосування завад, поява нових джерел завад. Тому на сьогоднішній день безпілотні літальні апарати використовуються як активні шумозаглушувачі та безпілотники прикриття для радіоелектронної боротьби. Таким чином, радар виявлення БПЛА може відігравати роль в умовах маскування додаванням активного шуму та пасивних перешкод, тобто комбінованих перешкод. Проблема захисту радарів від таких перешкод є найскладнішою з усіх протидій.

Загалом оптимальна обробка сигналу для комбінованих перешкод передбачає сумісну просторово-часову обробку, яка не поділяється на окремі послідовно виконані просторову та часову обробку. Такий поділ можливий в окремих окремих випадках, наприклад, при наявності зовнішньої перешкоди тільки одного типу (шумової або пасивної), і за умови, що величина PAR і ширина спектру сигналу не викликають затримок. Обхід сигналу при Діафрагма PAR.

Однак на практиці, в тому числі на вітчизняних РЛС, при комбінованому маскуванні перешкод використовується неоптимальна роздільна просторово-часова обробка сигналу. При цьому перехід від оптимально сумісної просторово-часової обробки сигналу до субоптимальної обробки розносу супроводжується різними втратами ефективності, що погіршує тактико-технічні характеристики РЛС в умовах сумісних перешкод: завадостійкість, ймовірність виявлення та точність. Вимірювання координат цілі. Тому необхідно кількісно оцінити цю втрату та вирішити згадану вище проблему поділу сигналу через перехід до більш складної адаптивної сумісної просторово-часової обробки.