Методи комплексної обробки та інтерпретації радіолокаційних, акустичних, оптичних і інфрачервоних сигналів безпілотних літальних апаратів

Автор(и)

  • В.М. Карташов
  • В.Н. Олейников
  • В.П. Рябуха
  • С.И. Бабкин
  • В.В. Воронин
  • А.И. Капуста
  • И.С. Селезнев

DOI:

https://doi.org/10.30837/rt.2020.3.202.19

Ключові слова:

безпілотний літальний апарат, виявлення, розпізнавання, радіолокаційна станція, содар, відеокамера, комплексна система, обробка сигналів.

Анотація

Безпілотні літальні апарати (БПЛА) знаходять широке застосування при вирішенні широкого спектра корисних завдань, а з іншого боку, вони здатні нести активну або пасивну потенційну загрозу для різних областей діяльності людини – господарській, повсякденній і військовій. З метою виявлення та вимірювання координат безпілотних літальних апаратів використовують радіолокаційні, акустичні, інфрачервоні і оптичні засоби.

Оскільки області можливостей різних методів не збігаються, то з'являється передумова спільного використання систем різного виду для розширення набору вимірюваних параметрів, діапазону спостережуваних діяльностей і підвищення інформативності одержуваних даних шляхом сумісній (комплексній) їх обробки. Комплексна обробка сигналів різних інформаційних каналів може здійснюватися як на етапі виявлення, так і на етапі вимірювання координат. Причому на етапі виявлення вона найбільш затребувана в силу складності завдання виявлення-розпізнавання.

Число публікацій в даній області постійно збільшується, приділяється увага і комплексним системам, побудованим з використанням різних фізичних сенсорів. Однак ефективність функціонування систем з комплексною обробкою сигналів на практиці є недостатньою.

Стаття присвячена аналізу можливостей комплексних систем з обробкою многомодальної інформації, одержуваної по кожному з використовуваних каналів, а також розробці нових більш ефективних методів комплексування радіолокаційних, оптичних, інфрачервоних і акустичних каналів комплексних систем виявлення і вимірювання координат БПЛА.

Посилання

Кошкин Р.П. Беспилотные авиационные системы. Москва : Стратегические приоритеты, 2016. 676 с.

Макаренко С. И., Тимошенко А. В., Васильченко А. С. Анализ средств и способов противодействия беспилотным летательным аппаратам. Ч. 1. Беспилотный летательный аппарат как объект обнаружения и поражения / Системы управления, связи и безопасности. 2020. № 1. С. 109-146. DOI: 10.24411/2410-9916-2020-10105.

Kartashov V.M., Oleynikov V.N, Sheyko S.A., Koryttsev I.V., Babkin S.I., Zubkov O.V. Peculiarities of small unmanned aerial vehicles detection and recognition // Telecommunications and Radio Engineering. 2019. Vol. 78, Issue 9. Р. 771–781.

Kartashov V. M., Oleynikov V. N., Sheyko S. A., Babkin S. I., Koryttsev I. V., Zubkov O. V., Anokhin M. A. Information characteristics of sound radiation of small unmanned aerial vehicles // Telecommunications and Radio Engineering. 2018. Vol. 77., Iss. 10. Р. 915–924.

Карташов В.М., Олейников В.Н., Шейко С.А., Бабкин С.И., Корытцев И.В., Зубков О.В., Анохин М.А. Информационные характеристики звукового излучения малых беспилотных летательных аппаратов// Радиотехника. 2017. Вып. 191. С. 181–193.

Kartashov V., Oleynikov V., Zubkov O., Sheiko S. Optical detection of unmanned air vehicles on a video stream in a real-time // The Fourth International Conferenceon Information and Telecommunication Technologies and Radio Electronics (UkrMiCo’2019), 9-13 September 2019, Odessa, Ukraine. 4 p.

Oleksandr Sotnikov, Vladimir Kartashov, Oleksandr Tymochko, Oleg Sergiyenko, Vera Tyrsa, Paolo Mercorelli, Wendy Flores-Fuentes. Methods for Ensuring the Accuracy of Radiometric and Optoelectronic Navigation Systems of Flying Robots in a Developed Infrastructure. Chapter 16 // Machine Vision and Navigation; Editors: Sergiyenko, Oleg, Flores-Fuentes, Wendy, Mercorelli, Paolo. Р.537–578.

Oleynikov V. N , Zubkov O. V., Kartashov V. M., Korytsev I. V., Babkin S. I., Sheiko S. A. Investigation of detection and recognition efficiency of small unmanned aerial vehicles on their acoustic emission // Telecommunications and Radio Engineering. 2019. Vol. 78, Issue 9. Р. 759–770.

Kartashov V., Oleynikov V., Koryttsev I., Zubkov O., Babkin S., Sheiko S. Processing and Recognition of Small Unmanned Vehicles Sound Signals // 2018 International Scientific-Practical Conference on Problems of Infocommunications. Science and Technology (PIC S and T 2018). Proceedings, 31 January 2019. Р. 392–396.

Kartashov V., Oleynikov V., Koryttsev I., Sheyko S., Zubkov O., Babkin S., Selieznov I. Use of Acoustic Signature for Detection, Recognition and Direction Finding of Small Unmanned Aerial Vehicles // 2020 IEEE 15th International Conference on Advanced Trends in Radioelectronics, Telecommunications and Computer Engineering (TCSET), 25-29 Feb. 2020. Р. 1–4.

Kartashov V.M., Oleynikov V.N, Zubkov O.V., Korytsev I.V., Babkin S. I., Sheiko S.A., Kolend-ovskaya M.M. Spatial-temporal Processing of acoustic Signals of Unmanned Aerial Vehicles // Telecommunica-tions and Radio Engineering. 2020. Vol. 79, Iss. 9. Р. 769–780.

Oleynikov V., Zubkov O., Kartashov V., Koryttsev I., Sheiko S., Babkin S. Experimental estimation of direction finding to unmanned air vehicles algorithms efficiency by their acoustic emission // 2019 International Scientific-Practical Conference: Problems of Infocommunications. Science and Technology (PIC S and T 2019). Proceeding, 2019. Р. 175–178.

Kartashov V. M., Tikhonov V. A., Voronin V. V. Features of Construction and Application of Complex Systems for the Atmosphere Remote Sounding // Telecommunications and Radio Engineering. 2017. Vol. 78, Issue 8. Р.743–749.

Карташов В.М., Олейников В.Н., Колендовская М.М., Тимошенко Л.П., Капуста А.И., Рыбников Н.В. Комплексирование изображений при обнаружении беспилотных летательных аппаратов // Радиотехника. 2020. Вып. 201. С.120–129.

Kartashov V.M., Tikhonov V.A., Voronin V.V., Tymoshenko L.P. Complex model of random signal in problems of acoustic sounding of atmosphere // Telecommunications and Radio Engineering. 2016. Vol. 75, Iss. 20. Р. 1885–1892.

Developing and Applying Optoelectronics in Machine Vision / Oleg Sergiyenko and Julio C. Rodriguez-Quiñonez; 2016. IGI Global. 341 p.

Sytnik O., KartashovV. Methods and Algorithms for Technical Visionin Radar Introscopy. Chapter 13 // Optoelectronics in Machine Vision-Based Theories and Applications. IGI Global, 2019. Р. 373–391.

Дистанционные методы и средства исследования процессов в атмосфере Земли ; под ред. Б.Л. Кащеева, Е.Г. Прошкина, М.Ф. Лагутина. Харьков : Бизнес Информ, 2002. 426 с.

Карташов В.М. Модели и методы обработки сигналов систем радиоакустического и акустического зондирования атмосферы. Харьков : ХНУРЭ, 2011. 234 с.

Сосулин Ю.Г. Тероретические основы радиолокации и радионавигации : учеб. пособие для вузов. Москва : Радио и связь, 1992. 304 с.

Карташов В.М. и др. Обработка сигналов в радиоэлектронных системах дистанционного мониторинга атмосферы. Харьков : ХНУРЭ, 2014. 312 с.

Koch W., Koller J., Ulmke M. Ground target tracking and road map extraction // ISPRS J. Photogramm. Remote Sens. 2006; 61:197–208. doi: 10.1016/j.isprsjprs.2006.09.013.

Hengy S., Laurenzis M., Schertzer S., Hommes A., Kloeppel F., Shoykhetbrod A., Geibig T., Johannes W., Rassy O., Christnacher F. Multimodal UAV detection: Study of various intrusion scenarios // Proceedings of the Electro-Optical Remote Sensing XI International Society for Optics and Photonics; Warsaw, Poland. 11–14 September 2017. Р. 104340P.

Laurenzis M., Hengy S., Hammer M., Hommes A., Johannes W., Giovanneschi F., Rassy O., Bacher E., Schertzer S., Poyet J.M. An adaptive sensing approach for the detection of small UAV: First investigation of static sensor network and moving sensor platform // Proceedings of the Signal Processing, Sensor/Information Fusion, and Target Recognition XXVII International Society for Optics and Photonics; Orlando, FL, USA. 16–19 April 2018. Р. 106460S.

Park S., Shin S., Kim Y., Matson E.T., Lee K., Kolodzy P.J., Slater J.C., Scherreik M., Sam M., Gallagher J.C., et al. Combination of radar and audio sensors for identification of rotor-type unmanned aerial vehicles // Proceedings of the 2015 IEEE SENSORS; Busan, Korea. 1–4 November 2015. Р. 1–4.

Charvat G.L., Fenn A.J., Perry B.T. The MIT IAP radar course: Build a small radar system capable of sensing range, Doppler, and synthetic aperture (SAR) imaging // Proceedings of the 2012 IEEE Radar Conference; Atlanta, GA, USA. 7–11 May 2012; pp. 0138–0144.

Liu H., Wei Z., Chen Y., Pan J., Lin L., Ren Y. Drone detection based on an audio-assisted camera array // Proceedings of the 2017 IEEE Third International Conference on Multimedia Big Data (BigMM); Laguna Hills, CA, USA. 19–21 April 2017; pp. 402–406.

Басов О.О., Карпов А.А. Анализ стратегий и методов объединения многомодальной информации // Обработка информации и управления. 2015. №2. С.7–14.

Atrey P. K., Hossain M. A., Kankanhalli M. S. Multimoda Fusion for Multimedia Analysis: a Survey //

Multimedia Systems. 2010. Vol. 16. Iss. 6. Р. 345–379.

Wu K., Lin C. K., Chang E., Smith J. R. Multimodal Information Fusion for Video Concept Detection // Proceedings IEEE Intern. Conf. on Image Processing, Singapore, 2004. Р. 2391–2394.

Bendjebbour A., et al. Multisensor Image Segmentation Using Dempster–Shafer Fusion in Markov FieldsContext // IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. 2001. Vol. 39(8). Р. 1789–1798.

Nefian A. V., Liang L., Pi X., Liu X., Murphye K. Dynamic Bayesian Networks for Audio-visual Speech Recognition // EURASIP Journal on Advances in Signal Processing. 2002. N 11. Р. 1–15.

Town C. Multi-sensory and Multi-modal Fusion for Sentient Computing // Intern. Journal of ComputerVision. 2007. Vol. 71. Р. 235–253.

Tikhonov V.I. Optimal reception of signals. Mосква : Radio and communications, 1983. 320 p.

Falkovich S. E., Khomyakov E. N. Statistical theory of measuring radio systems. Mосква : Radio and communications, 1981. 288 p.

Ситнік О.В., Карташов В.М. Радіотехнічні системи : навч. посібник. Харків : Сміт, 2009. 448 с.

Shirman Y.D., Manzhos V.N. The theory and technique of processing radar information against the background of interference. Mосква : Radio and communications, 1981. 416 p.

##submission.downloads##

Номер

Розділ

Статті