2.1.1. Метод формування символів рухомих об‘єктів радіолокаційного спостереження.

Існують два основних типи зображень повітряних об'єктів: оптичне, яке може бути отримане за допомогою оптико-телевізійних систем, і радіолокаційне, яке може бути отримане за допомогою РЛС. Як в оптичному, так і в радіолокаційному діапазоні відбитий літаком сигнал формується такими елементами: фюзеляж, крило, хвостова частина, двигуни, отже, є взаємозв'язок між оптичним зображенням літака і параметрами відбитого ним радіолокаційного сигналу. Звідси представляється можливим за обмірюваним значенням радіолокаційних характеристик літака, з урахуванням знань про типове компонування літака, що означає взаємозв'язок його різних елементів, відтворити його зображення, близьке до оптичного – так зване квазіоптичне зображення, і потім вирішувати задачу розпізнавання класу літака по отриманому зображенню за участю людини-оператора.

Результати досліджень робіт покладено в основу підходів до вирішення задачі представлення літаків в НУ ГІС, коли до них пред’являються вимоги щодо розширеної атрибутики зображень символів цих літаків (вид зверху).

Для вирішення задачі розпізнавання такого повітряного об'єкта як літак в потрібно відновлювати його квазіоптичне зображення за радіолокаційними даними, які дозволяють представити його двовимірне зображення у вигляді функції:

де – число елементів об'єкта; – зображення -го елемента об'єкта; – функція розміщення -го елемента об'єкта ( ).

Для формування такого символу необхідно визначити кількість і типи елементів літака та їхнє взаємне розташування. Аналіз доступних фотографій та креслень відомих сучасних літаків дозволив виділити наступні елементи зображення символу, які впливають на якість його сприйняття та розпізнавання:

- Носова частина, яку позначимо , може бути п'яти типів: конусоподібна , конусоподібна з закругленим кінцем , типу усіченого конуса , циліндрична з закругленим кінцем і носова частина з гвинтом .

- Крило, яке позначимо , може бути п'яти типів: трикутне , cтріловидне , трапецієподібне , "літаюче крило" і крило у літаків, що сконструйовані за схемою "качка" .

- Хвостова частина, яку позначимо , може бути чотирьох типів: з трапецієвідним оперінням , зі стріловидним оперінням , двохкільова і без керма висоти .

- Тип двигуна, який позначимо , може бути двох типів: реактивний і гвинтовий .

Функція розміщення -го елемента об'єкта визначає його розташування відносно інших елементів об'єкта. Як показав аналіз, що функція є подібною для всіх типів зазначених елементів літаків (для ), за винятком , тобто коли . Значить, для необхідно визначити . Літаки кожного з виділених типів двигунів і можуть мати різне їх розташування. Так, для літаків з реактивним двигуном існує чотири варіанти його розташування: у фюзеляжі , на крилі , у хвостовій частині фюзеляжу , у середній частині фюзеляжу . А для літаків із гвинтовим двигуном виділено два варіанти розташування двигунів: попереду і на крилі .

Вибір того чи іншого типу елемента символу літака та варіанту розташування в цій конструкції відповідного типу двигуна залежить від таких характеристик реального літака, у відповідність якому формується символ: траєкторні ознаки (висота і швидкість польоту літака), його подовжні та поперечні розміри (довжина і розмах крила літака), тип двигуна (гвинтовий, реактивний), які можуть бути отримані радіолокаційним способом.

Відомо, що існуючі РЛС здатні оцінювати висотно-швидкісні характеристики, радіальний і поперечний розміри об'єкту, а також визначати тип двигуна, причому визначення всіх радіолокаційних характеристик об'єкту спостереження можливо тільки угрупованням різних РЛС. З урахуванням типу наявної інформації стосовно об’єкта пропонується використовувати наступні правила визначення типів елементів, які утворюватимуть його символ (загальний вигляд правил подається в такий спосіб: ЯКЩО умова, ТО дія Кд = число, де умова – логічний вираз, значенням якого може бути істинність чи хибність тверджень; дія – рішення про номер елементу символу літака; число – значення коефіцієнта довіри (Кд), що приймає значення від 0 до 1):

1. Правила, що визначають тип елементів символу літака у залежності від його висоти і швидкості польоту. У цьому випадку: умова – це інтервал, у якому може знаходитися вимірюване значення висоти і швидкості польоту. Дія – це тип елемента , що відповідає даному діапазону висоти і швидкості польоту. Коефіцієнт довіри у цьому випадку дорівнює величині, зворотній загальному числу типів елементів символу літака, що відповідають даному діапазону висоти і швидкості польоту.

2. Статистичні правила, що визначають тип елементів символу літака по вибірці обмірюваних значень його розмірів (довжини і відношення довжини до розмаху крила). У цьому випадку: умова – це достатня статистика для вибірки обмірюваних розмірів літака. Дія – це тип елемента символу літака , що обумовлюється достатньою статистикою. Коефіцієнт довіри у цьому випадку розраховується, як імовірність прийняття даного рішення.

3. Правила, що визначають тип елементів символу літака по взаємному компонуванню елементів . У цьому випадку: умова – це тип елемента символу літака , а дія – це тип елемента символу літака , що може відповідати типу елемента , зазначеному в умові. Коефіцієнт довіри у цьому випадку дорівнює відношенню кількості літаків (у базі даних), з типом елемента і , до загальної кількості літаків з типом елемента .

Приклади правил визначення типів елементів символу літака для першого (за висотно-швидкісними характеристиками) і третього (по їхньому взаємному компонуванню) випадків наведено відповідно у таблицях 2.1 і 2.2.

Правила для другого випадку, що дозволяють по вибірці обмірюваних значень довжини літака чи відношення довжини до розмаху крила літака визначати тип елемента його символу, ґрунтуються на статистичній теорії прийняття рішень.

Таблиця 2.1

Приклад правил визначення типів елементів символу літака за висотно-швидкісними характеристиками

№ п/п	Умова (інтервал, у якому може знаходитися вимірюване значення висоти H (м) і/чи швидкості V (км/год))	Дія (тип елемента , що відповідає даному діапазону висоти і/чи швидкості)	Коефіцієнт довіри
1	V > 1820 чи 15500 < H < 22000		1
2	V > 1200	або	0.5; 0.5
3	V > 1500 і H > 17500		1
4	V >1200 і H > 15000	або або	0.33; 0.33; 0.33
5	V >2450		1

Таблиця 2.2

Приклад правил визначення типів елементів символу літака по їх взаємному компонуванню

№ п/п	Умова (тип елемента символу літака )	Дія (тип елемента символу літака )	Коефіцієнт довіри (по загальній базі даних)
1			0.9
2			0.92
3			0.97
4			1
5			1
6			1
7			1
8			0.97
9			1

Таким чином, існує зв'язок висотно-швидкісних параметрів літака з його конструкторськими особливостями і характеристиками його двигунів. Однак при середніх значеннях висоти і швидкості польоту літака інколи стає неможливим однозначне визначення типів елементів його символу через перекриття висотно-швидкісних областей літаків з різними типами виділених елементів конструкції . Тоді для уточнення визначення типів елементів символу літака у всьому діапазоні висот і швидкостей слід використовувати зміряні значення подовжніх та поперечних розмірів літаків. Це пояснюється тим, що літаки з різними типами елементів конструкції мають різні подовжні і поперечні розміри, отже, по вибірці вимірюваних значень довжини літака або відношення довжини до розмаху крила літака можна визначити тип елемента його символу. Врахування інформації про довжину цілі призводить до зниження області невизначеності ухвалення рішення про елемент символу (областю невизначеності вважається область, в якій імовірність прийняття правильного рішення про елемент символу складає величину меншу за 0.9), а отже, дозволяє зменшити число альтернатив типів елементів символу, що веде до підвищення імовірності розпізнавання цих елементів.

Далі, визначивши один з елементів конструкції літака, можна, у деяких випадках, з високою вірогідністю визначити й інші, тобто, взаємне врахування різних радіолокаційних характеристик повітряного об'єкту дозволяє підвищити якість ухвалення рішення про виділений тип елемента символу цього об'єкту.

Приклади синтезованих символів літаків, які є близькими до реальних оптичних зображень при спостереженні літаків зверху, та відповідних їм оптичного зображення літака F15 (рис. 2.1,а) і креслення літака ТУ-22 (рис. 2.1,б) представлені на рис. 2.1.

а)	б)
Рис. 2.1. Приклади синтезованих символів літаків F15 (а) і ТУ-22 (б) та відповідних їм еталонів

Рис. 2.2. Приклад вісесиметричного контуру символу літака

Рис. 2.3. Приклади вісесиметричних та асиметричних символів літаків

Рис. 2.4. Приклади символів-спрайтів літаків