Nghiên cứu thuật toán nâng cao chất lượng lọc, bám nhóm mục tiêu trên biển cho chỉ huy và điều khiển

Trong bài viết này, tác giả đề xuất thuật toán nhằm nâng cao chất lượng lọc, bám nhóm mục tiêu biển phục vụ cho công tác chỉ huy và điều khiển. Thuật toán đề xuất dựa trên kết quả xử lý và khai phá các đặc trưng đa điểm chói của mục tiêu dựa trên ảnh ra đa có độ phân giải cao.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu thuật toán nâng cao chất lượng lọc, bám nhóm mục tiêu trên biển cho chỉ huy và điều khiểnNghiên cứu khoa học công nghệ Nghiên cứu thuật toán nâng cao chất lượng lọc, bám nhóm mục tiêu trên biển cho chỉ huy và điều khiển Võ Xung Hà1*, Nguyễn Trung Kiên2, Nguyễn Phùng Bảo31 Viện Ra đa, Viện Khoa học và Công nghệ quân sự, Số 17 Hoàng Sâm, Cầu Giấy, Hà Nội, Việt Nam;2 Viện Khoa học và Công nghệ quân sự, Số 17 Hoàng Sâm, Cầu Giấy, Hà Nội, Việt Nam;3 Viện Tích hợp Hệ thống, Học viện Kỹ thuật Quân sự, Số 236 Hoàng Quốc Việt, Bắc Từ Liêm, Hà Nội, Việt Nam;* Email: vn.microwave@gmail.comNhận bài: 09/02/2024; Hoàn thiện: 27/3/2024; Chấp nhận đăng: 27/3/2024; Xuất bản: 22/04/2024.DOI: https://doi.org/10.54939/1859-1043.j.mst.94.2024.31-38 TÓM TẮT Trong bài báo này, tác giả đề xuất thuật toán nhằm nâng cao chất lượng lọc, bám nhóm mụctiêu biển phục vụ cho công tác chỉ huy và điều khiển. Thuật toán đề xuất dựa trên kết quả xử lývà khai phá các đặc trưng đa điểm chói của mục tiêu dựa trên ảnh ra đa có độ phân giải cao.Thuật toán bao gồm 02 phần: tiền xử lý các ảnh ra đa có độ phân giải cao để khai phá các đặctrưng của mục tiêu (toạ độ, hướng trục thân tàu) và lọc bám quỹ đạo mục tiêu dựa trên các thamsố đã được khai phá. Đánh giá hiệu quả của thuật toán thông qua mô phỏng lọc bám quỹ đạohai mục tiêu di chuyển gần nhau bằng phần mềm Matlab. Kết quả mô phỏng được so sánh vớithuật toán thông dụng như GNN và JPDA. Nghiên cứu cho thấy, thuật toán đề xuất kết hợp đượcưu điểm và khắc phục được những hạn chế của thuật toán GNN và JPDA.Từ khóa: Nhóm mục tiêu; Ảnh ra đa; Mục tiêu đa điểm chói; Chất lượng lọc, bám. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Trong công tác chỉ huy và điều khiển các phương tiện trên biển, yêu cầu cần thông tin nhanhvà chính xác về quỹ đạo các mục tiêu đặc biệt khả năng lọc bám quỹ đạo các mục tiêu gần hoặcgiao cắt nhau. Hình 1 trình bày ví dụ minh hoạ khả năng phân biệt mục tiêu theo góc phương vịcủa đài ra đa. Trong trường hợp đài ra đa có độ phân giải theo góc phương vị là 1,5 0 và tại cự ly20 km thì ô quan sát của ra đa là 570 m, có nghĩa là khi 02 mục tiêu thuộc ô quan sát thì ra đa chỉđưa ra 01 điểm dấu trên màn hình hiển thị [1-3]. Tuy nhiên, trong các đài ra đa hiện đại có độphân giải cao về cự ly và phương vị sẽ hình thành ảnh mục tiêu ra đa. Khác với mục tiêu chấtđiểm, ảnh này trải dài trên nhiều ô cự ly và phương vị tạo ra mục tiêu đa điểm chói [8]. Hình 2 trình bày ví dụ minh hoạ các vấn đề thường gặptrong quá trình lọc, bám quỹ đạo nhóm mục tiêu gần nhau.Trong trường hợp này nhóm gồm 3 mục tiêu có quỹ đạothực lần lượt là h1 , h2 , h3 và các đường lọc, bám quỹ đạotương ứng là O1 , O2 , O3 . Tại thời điểm t + 3 các điểm dấucủa mục tiêu nằm trong cửa sóng lọc bám của mục tiêu 1 và2. Tương tự tại thời điểm t + 5 , các điểm dấu nằm trong cửasóng lọc bám của mục tiêu 2 và 3. Tại các thời điểm này,nếu chỉ sử dụng dữ liệu đầu vào là toạ độ mục tiêu thì sẽ dẫnđến khó khăn cho bài toán lọc bám quỹ đạo. Hay nói cáchkhác dễ dẫn đến sự nhầm lẫn giữa các quỹ đạo (O1 sang O2 Hình 1. Khả năng phân biệtvà ngược lại, O1 sang O3 và O3 sang O2). Để giải quyết bài toán lọc bám quỹ đạo nhóm mục tiêu mục tiêu của đài ra đa [3].có các thuật toán thông dụng như GNN (Global NearestNeighbor) [4, 5] hay JPDA (Joint Probabilistic Data Association) [6, 7]. Đặc điểm chung củacả hai thuật toán trên là chỉ sử dụng thông tin duy nhất về toạ độ mục tiêu tại thời điểm có dữTạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, 94 (2024), 31-38 31 Kỹ thuật điều khiển & Điện tửliệu đo (GNN) hoặc kết hợp dữ liệu đo từ các phép đo trước (JPDA). Các thuật toán này đượcáp dụng trong trường hợp khi các điểm dấu nằm trong cả 2 cửa sóng lọc bám của 2 quỹ đạokhác nhau. Hình 2. Ví dụ minh họa lọc, bám Hình 3. Ví dụ minh họa lọc, bám mục tiêu nhóm mục tiêu biển. sử dụng thuật toán GNN, JPDA. Hình 3 minh họa quá trình hợp nhất quỹ đạo sử dụng thuật toán GNN và JPDA. Tại thờiđiểm t, các điểm dấu mục tiêu 2, 3 (hình vuông) thuộc cả 2 cửa sóng lọc bám của 2 quỹ đạo h1 vàh2. Để xác định điểm dấu thuộc quỹ đạo nào, đối với thuật toán GNN cần tìm giá trị củaZ =  zij  sao cho biểu thức (1) có giá trị nhỏ nhất [1]: n m J =  Cij zij (1) i =0 j =0 Trong đó: n, m là số quỹ đạo và các điểm dấu mục tiêu trong cửa sóng lọc bám và Cij là matrận chi ...