Адаптивне оцінювання параметрів руху малорозмірного БПЛА за даними відеокамери і FMCW-далекоміру
DOI:
https://doi.org/10.20535/RADAP.2023.91.46-52Ключові слова:
БПЛА, FMCW-далекомір, відеокамера, параметри руху, види маневру, адаптивне оцінювання, змішані марківські процеси, апостеріорна щільність ймовірностіАнотація
На сьогоднішній день розвиток технологій побудови малорозмірних БПЛА (МБПЛА) призвів до широкого їх використання в різних галузях господарства, а також для задоволення потреб комерційних і приватних споживачів. Разом цим широкий доступ до даної технології і її розповсюдження також породжує новий клас загроз. Це обумовлює необхідність у розробці засобів спостереження, що виявляють та супроводжують МБПЛА у просторі. Комбінована система спостереження, що включає відеокамеру та FMCW-далекомір здатна визначати координати місцеположення МБПЛА в просторі. Сучасні МБПЛА відносяться до інтенсивно маневруючих цілей, які спроможні здійснювати інтенсивні маневри, зависати і не рухатись у просторі. Це вимагає використання при розробці алгоритмів траєкторної обробки адекватних методів оцінювання параметрів руху МБПЛА, які враховують його можливі маневри. Для опису руху МБПЛА в прямокутній місцевій системі координат використано стохастичну динамічну систему з випадковою структурою в дискретному часі, яка враховує три основні види руху: зависання, майже рівномірний рух, рух з маневром. Отримано рівняння вимірювання в прямокутній місцевій системі координат комбінованої системи спостереження за МБПЛА, що включає відеокамеру і FMCW-далекомір. Для синтезу алгоритму адаптивного оцінювання параметрів руху МБПЛА використано математичний апарат змішаних марківських процесів в дискретному часі, який дозволяє отримати рекурентні алгоритми оцінювання. В розробленому алгоритмі обчислюються перший та другий моменти умовних апостеріорних щільностей ймовірності параметрів руху МБПЛА, а також екстрапольовані та апостеріорні ймовірності різних типів його руху. При цьому він забезпечує полігаусівську апроксимацію безумовної апостеріорної щільність ймовірності параметрів руху МБПЛА при переході на наступний крок оцінювання. Адаптивний фільтр є багатоканальним і відноситься до класу пристроїв із зворотними зв'язками між каналами. Аналіз розробленого алгоритму адаптивного оцінювання параметрів руху МБПЛА за даними відеокамери і FMCW-далекоміру проведено шляхом статистичного моделювання.
Посилання
References
Abs Plaza. Using Unmanned Aerial Vehicles. (2016). American Bureau of Shipping.
Tkachuk A. G., Koval A. V., Gumenyuk A. A., Bogdanovskyj M. V. (2021). Avtomatyzovana systema monitoryngu nayavnosti shkidlyvyx ta vybuxonebezpechnyx gaziv na osnovi mini bezpilotnyx litalnyx aparativ: monografiya [Automated system for monitoring the presence of harmful and explosive gases based on mini unmanned aerial vehicles: monograph]. Zhytomyr: Derzhavnyj universytet «Zhytomyrska politexnika», 141 p.
Dinesh Sathyamoorthy (2015). A Review of Security Threats of Unmanned Aerial Vehicles and Mitigation Steps. STRIDE, Ministry of Defence, Malaysia, 14 p.
Dudush A. S., Tyutyunnik V. A., Reznichenko A. A., Hohoniants S. U. (2018). Suchasnyj stan ta problemy protydiyi malovysotnym, nyzkoshvydkisnym ta malorozmirnym BPLA [State of the art and problems of defeat of low, slow and small unmanned aerial vehicles]. Suchasni informacijni texnologiyi u sferi bezpeky ta oborony [Modern Information Technologies in the Sphere of Security and Defence], Vol. 31, No. 1, pp. 121-131. doi:10.33099/2311-7249/2018-31-1-121-131.
Wallace, R. J., Loffi, J. M. (2015). Examining Unmanned Aerial System Threats & Defenses: A Conceptual Analysis. International Journal of Aviation, Aeronautics, and Aerospace, Vol. 2. Iss. 4. doi: 10.15394/ijaaa.2015.1084.
Kartashov V. M., Olejnykov V. Y., Shejko S. A., et al. (2018). Osobennosty obnaruzhenyya i raspoznavanyya malykh bespylotnykh letatelnykh apparatov [Features of detection and recognition small unmanned aircraft]. Radyotekhnyka. Vseukr. mezhved. nauch.-texn. sb., Vol. 195, pp. 235-243.
Kartashov V. M., Korytcev Y. V., Shejko S. A., Olejnykov V. N., Zubkov O. V., Babkyn S. Y. (2020). Optyko-elektronnie metody obnaruzhenyya vozdushnikh ob'ektov i yzmerenyya ykh koordynat [Optical and electronic methods of detection of aerial objects and measurement of their coordinates]. Radyotekhnyka: Vseukr. mezhved. nauch.-texn. sb., Vol. 202, pp. 153 – 159.
Automatic Anti-Drone Security.
He You, Xiu Jianjuan, Guan Xin (2016). Radar Data Processing with Applications. Wiley. DOI: 10.1002/9781118956878.
Bashynskyj V. G., Bzot V. B. ta in., vseogo 9 avt. (2014). Malogabarytnye bespylotnye avyacyonnye kompleksy: monografiya [MiniUVS]. Zaporizhzhya: «AO Motorsich», 262 p.
Zhuk S. Ya. (2008). Metody optimizacii diskretnyh dinamicheskih sistem so sluchajnoj strukturoj / Monografiya [Methods of optimization of discrete dynamic systems with a random structure / Monograph]. K.: NTUU «KPI», 232 p.
Kuzmyn S. Z. (2000). Cyfrovaya radyolokacyya. Vvedenye v teoryyu [Digital radar. Introduction to the theory]. Kyev: KViCz, 428 p.
Santos, P. Sebastião and N. Souto. (2019). Low-cost SDR based FMCW radar for UAV localization. 2019 22nd International Symposium on Wireless Personal Multimedia Communications (WPMC), pp. 1-6, doi: 10.1109/WPMC48795.2019.9096117.
Tovkach, I., Zhuk, S. (2020). Adaptive filtration of the UAV movement parameters based on the AOA-measurement sensor networks. International Journal of Aviation, Aeronautics, and Aerospace, Vol. 7, Iss. 3. doi:10.15394/ijaaa.2020.1497.
Farina A., Studer F. A. (1993). Cyfrovaya obrabotka radyolokacyonnoj ynformacyy. Soprovozhdenye celej [Radar Data Processing: Introduction and Tracking]; per. s angl. A. M. Bochkareva; pod red. A. N. Yureva. M.: Radyo y svyaz, 320 p.
Zhuk S. Y., Neuimin O. S., Tovkach I. O. and Chmelov V. O. (2020). Adaptive Algorithm For Tracking Maneuvering Targets In A Complex Jamming Environment For A Radar With Range Rate Measurement. 2020 IEEE 15th International Conference on Advanced Trends in Radioelectronics, Telecommunications and Computer Engineering (TCSET), Lviv-Slavske, Ukraine, pp. 249-254, doi: 10.1109/TCSET49122.2020.235433.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 Кирило Соколов, Сергій Жук
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у нашому журналі.
2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована нашим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у нашому журналі.
3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення рукопису роботи авторами в мережі Інтернет (наприклад, на arXiv.org або на особистих веб-сайтах). Причому рукописи статей можуть бути розміщенні у відкритих архівах як до подання рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання. Це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії, позитивно позначається на оперативності ознайомлення наукової спільноти з результатами Ваших досліджень і як наслідок на динаміці цитування вже опублікованої у журналі роботи. Детальніше про це: The Effect of Open Access.
