Способ дистанционной регистрации переложения руля морского судна по радиолокационным наблюдениям

Способ дистанционной регистрации переложения руля морского судна по радиолокационным наблюдениям

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области управления движением морских судов и предназначено для дистанционной регистрации переложения руля морского судна по двумерным (угол-расстояние) радиолокационным наблюдениям в интересах обеспечения безопасности морского движения с целью исключения столкновения встречных судов.

Одной из задач, стоящих перед системами управления движением морских судов (СУДС), в условиях высокой интенсивности транспортных потоков является обеспечение безопасности движения в местах насыщенного движения морских судов (далее - судов): в проливах, на фарватерах и путях подхода судов к акваториям портов, для которых характерны опасные сближения судов на встречных курсах.

Основными маневрами для расхождения встречных судов в критической ситуации являются: маневр скоростью - резкое изменение направления и (или) величины скорости и (или) курсом - переход на траекторию циркуляции [1]. Циркуляционное движение или циркуляция (движение судна при максимальном отклонении (переложении) руля в одно из крайних положений) состоит из трех периодов: маневренного, совпадающего во времени с процессом перекладки руля в одно из крайних положений; эволюционного, в течение которого происходит ускорение изменения скорости и траектории; установившегося, для которого характерно быстрое изменение курса и движение по траектории, близкой к окружности.

Согласно заявленному способу дистанционной регистрации переложения руля морского судна по радиолокационным наблюдениям в СУДС сведения о принятом решении судоводителем на переход судна к циркуляции (о переложении руля) могут быть получены в результате постоянного наблюдения за угловым ускорением геометрического вектора (далее - вектора), соединяющего два максимально удаленных друг от друга локальных источника радиолокационных эхо-сигналов, выбранных из числа имеющихся на корме и носу судна. Локальные источники (ЛИ) формируются разнообразными надпалубными конструкциями, обеспечивающими устойчивые радиолокационные эхо-сигналы. Наблюдение за угловым ускорением упомянутого вектора, максимум которого совпадает с завершением переложения руля морского судна, позволяет СУДС дистанционно зарегистрировать переложение руля судна, т.е. зафиксировать на самой ранней стадии переход судна к циркуляции и принять своевременные и эффективные меры по предупреждению столкновения встречных судов.

Известен способ [2] формирования изображения контура морского судна по радиолокационным наблюдениям, с помощью которого формируют изображение контура цели (судна) по двумерным (угол-расстояние) радиолокационным наблюдениям при полном подавлении помеховой компоненты от взволнованной поверхности моря. Указанный результат достигается за счет того, что формируют матрицу, содержащую эхо-сигналы от корпуса морского судна и поверхностного волнения моря, столбцы которой являются радиолокационными линейками наблюдения для каждого углового положения антенны, представляющих собой последовательность дискретных отсчетов эхо-сигналов, для каждой i-й линейки, где i=1, 2, …, q - номер линейки, получают биполярную матрицу вейвлет-спектров эхо-сигналов путем непрерывного вейвлет-преобразования столбцов матрицы эхо-сигналов, исключают элементы одноименной полярности, не содержащие вейвлет-спектров эхо-сигналов от корпуса судна, устанавливают значение порога биномизации, при котором размеры связных множеств биномизированных элементов вейвлет-спектров эхо-сигналов от поверхностного волнения меньше размеров двумерной матрицы морфологического фильтра; выполняют биномизацию матрицы вейвлет-спектров эхо-сигналов с помощью установленного порога биномизации, обеспечивающего исключение элементов вейвлет-спектров эхо-сигналов от взволнованной поверхности моря; с помощью указанного морфологического фильтра путем морфологической обработки сформированной биномизированной матрицы вейвлет-спектров получают вейвлет-спектры эхо-сигналов в виде однополярных импульсов, положение которых на каждой радиолокационной линейке наблюдения соответствует положению эхо-сигналов от отражающего элемента корпуса судна и которые образуют внешний контур корпуса морского судна.

Основные недостатки рассматриваемого способа: способ не позволяет определить координаты центральных элементов контуров двух удаленных друг от друга локальных источников, выбранных из числа расположенных на корме и носу судна, так как указанный способ позволяет выделить лишь наиболее сильные ЛИ, контуры которых, при расположении ЛИ вблизи контура судна, сливаются с последним, что препятствует формированию в процессе наблюдения за судном последовательности векторов, соединяющих центральные элементы контуров локальных источников, и определения последовательности угловых положений упомянутых векторов, а в итоге - не позволяет сформировать последовательность значений углового ускорения указанных векторов, временное положение максимума которого принимают в качестве основания для дистанционной регистрации переложения руля морского судна.

Рассматриваемый способ не содержит процедур, исключающих перечисленные недостатки. Таким образом, способ формирования изображения контура морского судна по радиолокационным наблюдениям не может быть использован для дистанционной регистрации переложения руля морского судна по радиолокационным наблюдениям, что не позволяет применить данный способ в интересах обеспечения безопасности морского движения с целью исключения столкновения встречных судов.

Известна [3] информационная технология обработки радиолокационных наблюдений в задаче выделения локальных источников судна, с помощью которой на изображении контура цели (судна) по двумерным (угол-расстояние) радиолокационным наблюдениям формируют изображения контуров локальных источников. Указанный результат достигается за счет того, что формируют матрицу, содержащую эхо-сигналы от корпуса морского судна, его локальных источников и поверхностного волнения моря, столбцы которой являются радиолокационными линейками наблюдения для каждого углового положения антенны, представляющих собой последовательность дискретных отсчетов эхо-сигналов, для каждой i-й линейки, где i=1, 2, …, q - номер линейки; получают биполярную матрицу вейвлет-спектров эхо-сигналов путем непрерывного вейвлет-преобразования столбцов матрицы эхо-сигналов; исключают элементы одноименной полярности, не содержащие вейвлет-спектров эхо-сигналов от корпуса судна; устанавливают значение порога биномизации, при котором размеры связных множеств биномизированных элементов вейвлет-спектров эхо-сигналов от поверхностного волнения меньше размеров двумерной матрицы морфологического фильтра; выполняют биномизацию матрицы вейвлет-спектров эхо-сигналов с помощью установленного порога биномизации, обеспечивающего исключение элементов вейвлет-спектров эхо-сигналов от взволнованной поверхности моря; с помощью указанного морфологического фильтра путем морфологической обработки сформированной биномизированной матрицы вейвлет-спектров получают вейвлет-спектры эхо-сигналов в виде однополярных импульсов, положение которых на каждой радиолокационной линейке наблюдения соответствует положению эхо-сигналов от отражающего элемента корпуса судна и которые образуют внешний контур корпуса морского судна; на основе пирамидальных алгоритмов быстрого вейвлет-преобразования получают вейвлет-коэффициенты путем декомпозиции линеек матрицы эхо-сигналов поверхностного волнения вне контура судна; определяют значения порогов ограничения указанных вейвлет-коэффициентов, при которых сумма ограниченных вейвлет-коэффициентов от эхо-сигналов поверхностного волнения каждой линейки вне контура судна равна нулю; с помощью пирамидальных алгоритмов быстрого вейвлет-преобразования получают вейвлет-коэффициенты путем декомпозиции линеек матрицы эхо-сигналов внутри контура судна, ограничение которых выполняют с помощью упомянутых порогов; формируют биполярную матрицу вейвлет-спектров эхо-сигналов путем непрерывного вейвлет-преобразования каждой линейки, образованной суммированием указанных вейвлет-коэффициентов каждой линейки, и исключают из нее элементы одноименной полярности, не содержащие вейвлет-спектры эхо-сигналов от локальных источников, при этом указанные вейвлет-спектры эхо-сигналов от локальных источников в виде однополярных импульсов, положение которых на каждой радиолокационной линейке наблюдения соответствует положению эхо-сигналов от локальных источников, образуют контуры локальных источников; одновременно с формированием вышеупомянутой биполярной матрицы устанавливают число уровней декомпозиции быстрого вейвлет-преобразования, масштаб функции непрерывного вейвлет-преобразования и число суммируемых вейвлет-коэффициентов каждой линейки на последнем уровне декомпозиции, при которых отношение амплитуды элементов вейвлет-спектров от вейвлет-коэффициентов локальных источников к амплитуде элементов вейвлет-спектров от вейвлет-коэффициентов поверхностного волнения внутри контура судна достигает максимума.

Основные недостатки рассматриваемого способа: способ не предусматривает определения координат центральных элементов контуров двух максимально удаленных друг от друга локальных источников, выбранных из числа расположенных на корме и носу судна, что не позволяет сформировать в процессе наблюдения за судном последовательности векторов, соединяющих центральные элементы контуров локальных источников, и определить последовательности угловых положений упомянутых векторов, а в итоге - не позволяет сформировать последовательность значений углового ускорения указанных векторов, временное положение максимума которого принимают в качестве основания для дистанционной регистрации переложения руля морского судна.

Указанные недостатки обусловлены отсутствием в рассматриваемой информационной технологии операций по установлению координат двух максимально удаленных друг от друга ЛИ радиолокационных эхо-сигналов, выбранных из числа имеющихся на корме и носу судна, а также по определению углового ускорения вектора, соединяющего указанные ЛИ. При этом согласно рассматриваемой технологии не предусмотрено определение координат центральных элементов контуров двух максимально удаленных друг от друга локальных источников, выбранных из числа расположенных на корме и носу судна, а также не вычисляется угловое ускорение вектора, соединяющего упомянутые центральные элементы контуров локальных источников, временное положение максимума которого принимают в качестве основания для дистанционной регистрации переложения руля морского судна по радиолокационным наблюдениям.

Таким образом, указанная информационная технология обработки радиолокационных наблюдений в задаче выделения локальных источников судна не может быть использована для дистанционной регистрации переложения руля морского судна по радиолокационным наблюдениям, что не позволяет применить данный способ в интересах обеспечения безопасности морского движения с целью исключения столкновения встречных судов. Следовательно, остается нерешенной задача дистанционной регистрации переложения руля морского судна по радиолокационным наблюдениям.

Известная информационная технология обработки радиолокационных наблюдений в задаче выделения локальных источников судна по своей технической сущности, функциональному назначению и достигаемому техническому результату является наиболее близким к заявляемому изобретению на способ дистанционной регистрации переложения руля морского судна по радиолокационным наблюдениям и рассматривается в дальнейшем в качестве способа-прототипа.

В основу изобретения положена задача создания способа дистанционной регистрации переложения руля морского судна по радиолокационным наблюдениям, согласно которому переход судна к циркуляции фиксируется на самой ранней стадии маневра - на стадии переложения руля, что позволяет СУДС принять своевременные и эффективные меры по предупреждению столкновения судов. При этом учитывается, что основным информационным элементом, который определяет переложение руля, является временное положение максимума углового ускорения вектора, соединяющего два максимально разнесенных ЛИ, выбранных из числа имеющихся на корме и носу судна.

Поставленная задача решается тем, что в способе дистанционной регистрации переложения руля морского судна по радиолокационным наблюдениям формируют матрицу, содержащую эхо-сигналы от корпуса морского судна, его локальных источников и поверхностного волнения моря, столбцы которой являются радиолокационными линейками наблюдения для каждого углового положения антенны, представляющих собой последовательность дискретных отсчетов эхо-сигналов, для каждой i-й линейки, где i=1, 2, …, q - номер линейки; получают биполярную матрицу вейвлет-спектров эхо-сигналов путем непрерывного вейвлет-преобразования столбцов матрицы эхо-сигналов; исключают элементы одноименной полярности, не содержащие вейвлет-спектров эхо-сигналов от корпуса судна; устанавливают значение порога биномизации, при котором размеры связных множеств биномизированных элементов вейвлет-спектров эхо-сигналов от поверхностного волнения меньше размеров двумерной матрицы морфологического фильтра; выполняют биномизацию матрицы вейвлет-спектров эхо-сигналов с помощью установленного порога биномизации, обеспечивающего исключение элементов вейвлет-спектров эхо-сигналов от взволнованной поверхности моря; с помощью указанного морфологического фильтра путем морфологической обработки сформированной биномизированной матрицы вейвлет-спектров получают вейвлет-спектры эхо-сигналов в виде однополярных импульсов, положение которых на каждой радиолокационной линейке наблюдения соответствует положению эхо-сигналов от отражающего элемента корпуса судна и которые образуют внешний контур корпуса морского судна; с помощью пирамидальных алгоритмов быстрого вейвлет-преобразования получают вейвлет-коэффициенты путем декомпозиции линеек матрицы эхо-сигналов поверхностного волнения вне контура судна; определяют значения порогов ограничения указанных вейвлет-коэффициентов, при которых сумма ограниченных вейвлет-коэффициентов от эхо-сигналов поверхностного волнения вне контура судна равна нулю; с помощью пирамидальных алгоритмов быстрого вейвлет-преобразования получают вейвлет-коэффициенты путем декомпозиции линеек матрицы эхо-сигналов внутри контура судна, ограничение которых выполняют с помощью упомянутых порогов; формируют биполярную матрицу вейвлет-спектров эхо-сигналов путем непрерывного вейвлет-преобразования каждой линейки, образованной суммированием указанных вейвлет-коэффициентов каждой линейки, и исключают из нее элементы одноименной полярности, не содержащие вейвлет-спектры эхо-сигналов от локальных источников, при этом указанные вейвлет-спектры эхо-сигналов от локальных источников в виде однополярных импульсов, положение которых на каждой радиолокационной линейке наблюдения соответствует положению эхо-сигналов от локальных источников, образуют контуры локальных источников; одновременно с формированием вышеупомянутой биполярной матрицы устанавливают число уровней декомпозиции быстрого вейвлет-преобразования, масштаб функции непрерывного вейвлет-преобразования и число суммируемых вейвлет-коэффициентов каждой линейки на последнем уровне декомпозиции, при которых отношение амплитуды элементов вейвлет-спектров от вейвлет-коэффициентов локальных источников к амплитуде элементов вейвлет-спектров от вейвлет-коэффициентов поверхностного волнения внутри контура судна достигает максимума; формируют последовательность матриц, содержащих эхо-сигналы от корпуса морского судна, его судна, его локальных источников и поверхностного волнения моря, в течение времени радиолокационного наблюдения за морским судном; на каждой матрице определяют координаты центральных элементов контуров двух максимально удаленных друг от друга локальных источников, выбранных из числа расположенных на корме и носу судна; формируют последовательность векторов, соединяющих на каждой указанной матрице центральные элементы контуров локальных источников, и определяют последовательность угловых положений упомянутых векторов; формируют последовательность значений углового ускорения указанных векторов, временное положение максимума которого принимают в качестве основания для дистанционной регистрации переложения руля морского судна.

В заявленном способе формирования контура морского судна по радиолокационным наблюдениям общими существенными признаками для него и для его способа-прототипа являются:

- формирование матрицы, содержащей эхо-сигналы от корпуса морского судна, его локальных источников и поверхностного волнения моря, столбцы которой являются радиолокационными линейками наблюдения для каждого углового положения антенны, представляющих собой последовательность дискретных отсчетов эхо-сигналов, для каждой i-й линейки, где i=1, 2, …, q - номер линейки;

- получение биполярной матрицы вейвлет-спектров эхо-сигналов путем непрерывного вейвлет-преобразования столбцов матрицы эхо-сигналов;

- исключение элементов одноименной полярности, не содержащих вейвлет-спектров эхо-сигналов от корпуса судна;

- установление значения порога биномизации, при котором размеры связных множеств биномизированных элементов вейвлет-спектров эхо-сигналов от поверхностного волнения меньше размеров двумерной матрицы морфологического фильтра;

- выполнение биномизации матрицы вейвлет-спектров эхо-сигналов с помощью установленного порога биномизации, обеспечивающего исключение элементов вейвлет-спектров эхо-сигналов от взволнованной поверхности моря;

- с помощью указанного морфологического фильтра путем морфологической обработки сформированной биномизированной матрицы вейвлет-спектров получение вейвлет-спектров эхо-сигналов в виде однополярных импульсов, положение которых на каждой радиолокационной линейке наблюдения соответствует положению эхо-сигналов от отражающего элемента корпуса судна и которые образуют внешний контур корпуса морского судна;

- с помощью пирамидальных алгоритмов быстрого вейвлет-преобразования получение вейвлет-коэффициентов путем декомпозиции линеек матрицы эхо-сигналов поверхностного волнения вне контура судна;

- определение значения порогов ограничения указанных вейвлет-коэффициентов, при которых сумма ограниченных вейвлет-коэффициентов от эхо-сигналов поверхностного волнения вне контура судна равна нулю;

- с помощью пирамидальных алгоритмов быстрого вейвлет-преобразования получение вейвлет-коэффициентов путем декомпозиции линеек матрицы эхо-сигналов внутри контура судна, ограничение которых выполнено с помощью упомянутых порогов;

- формирование биполярной матрицы вейвлет-спектров эхо-сигналов путем непрерывного вейвлет-преобразования каждой линейки, образованной суммированием указанных вейвлет-коэффициентов каждой линейки, и исключение из нее элементов одноименной полярности, не содержащих вейвлет-спектры эхо-сигналов от локальных источников, при этом указанные вейвлет-спектры эхо-сигналов от локальных источников в виде однополярных импульсов, положение которых на каждой радиолокационной линейке наблюдения соответствует положению эхо-сигналов от локальных источников, образуют контуры локальных источников;

- одновременное с формированием вышеупомянутой биполярной матрицы установление числа уровней декомпозиции быстрого вейвлет-преобразования, масштаба функции непрерывного вейвлет-преобразования и числа суммируемых вейвлет-коэффициентов каждой линейки на последнем уровне декомпозиции, при которых отношение амплитуды элементов вейвлет-спектров от вейвлет-коэффициентов локальных источников к амплитуде элементов вейвлет-спектров от вейвлет-коэффициентов поверхностного волнения внутри контура судна достигает максимума.

Сопоставительный анализ существенных признаков заявленного способа и способа-прототипа показывает, что первый, в отличие от способа-прототипа, имеет следующие существенные отличительные признаки:

- формирование последовательности матриц, содержащих эхо-сигналы от корпуса морского судна, его локальных источников и поверхностного волнения моря, в течение времени радиолокационного наблюдения за морским судном;

- определение на каждой матрице координат центральных элементов контуров двух максимально удаленных друг от друга локальных источников, выбранных из числа расположенных на корме и носу судна;

- формирование последовательности векторов, соединяющих на каждой указанной матрице центральные элементы контуров локальных источников, и определение последовательности угловых положений упомянутых векторов;

- формирование последовательности значений углового ускорения указанных векторов, временное положение максимума которого принимают в качестве основания для дистанционной регистрации переложения руля морского судна.

Совокупность признаков, обеспечивающих достижение технического результата:

- формирование матрицы, содержащей эхо-сигналы от корпуса морского судна, его локальных источников и поверхностного волнения моря, столбцы которой являются радиолокационными линейками наблюдения для каждого углового положения антенны, представляющих собой последовательность дискретных отсчетов эхо-сигналов, для каждой i-й линейки, где i=1, 2, …, q - номер линейки;

- получение биполярной матрицы вейвлет-спектров эхо-сигналов путем непрерывного вейвлет-преобразования столбцов матрицы эхо-сигналов;

- исключение элементов одноименной полярности, не содержащих вейвлет-спектров эхо-сигналов от корпуса судна;

- установление значения порога биномизации, при котором размеры связных множеств биномизированных элементов вейвлет-спектров эхо-сигналов от поверхностного волнения меньше размеров двумерной матрицы морфологического фильтра;

- выполнение биномизации матрицы вейвлет-спектров эхо-сигналов с помощью установленного порога биномизации, обеспечивающего исключение элементов вейвлет-спектров эхо-сигналов от взволнованной поверхности моря;

- с помощью указанного морфологического фильтра путем морфологической обработки сформированной биномизированной матрицы вейвлет-спектров получение вейвлет-спектров эхо-сигналов в виде однополярных импульсов, положение которых на каждой радиолокационной линейке наблюдения соответствует положению эхо-сигналов от отражающего элемента корпуса судна и которые образуют внешний контур корпуса морского судна;

- с помощью пирамидальных алгоритмов быстрого вейвлет-преобразования получение вейвлет-коэффициентов путем декомпозиции линеек матрицы эхо-сигналов поверхностного волнения вне контура судна;

- определение значения порогов ограничения указанных вейвлет-коэффициентов, при которых сумма ограниченных вейвлет-коэффициентов от эхо-сигналов поверхностного волнения вне контура судна равна нулю;

- с помощью пирамидальных алгоритмов быстрого вейвлет-преобразования получение вейвлет-коэффициентов путем декомпозиции линеек матрицы эхо-сигналов внутри контура судна, ограничение которых выполнено с помощью упомянутых порогов;

- формирование биполярной матрицы вейвлет-спектров эхо-сигналов путем непрерывного вейвлет-преобразования каждой линейки, образованной суммированием указанных вейвлет-коэффициентов каждой линейки, и исключение из нее элементов одноименной полярности, не содержащих вейвлет-спектры эхо-сигналов от локальных источников, при этом указанные вейвлет-спектры эхо-сигналов от локальных источников в виде однополярных импульсов, положение которых на каждой радиолокационной линейке наблюдения соответствует положению эхо-сигналов от локальных источников, образуют контуры локальных источников;

- одновременное с формированием вышеупомянутой биполярной матрицы установление числа уровней декомпозиции быстрого вейвлет-преобразования, масштаба функции непрерывного вейвлет-преобразования и числа суммируемых вейвлет-коэффициентов каждой линейки на последнем уровне декомпозиции, при которых отношение амплитуды элементов вейвлет-спектров от вейвлет-коэффициентов локальных источников к амплитуде элементов вейвлет-спектров от вейвлет-коэффициентов поверхностного волнения внутри контура судна достигает максимума;

- формирование последовательности матриц, содержащих эхо-сигналы от корпуса морского судна, его локальных источников и поверхностного волнения моря, в течение времени радиолокационного наблюдения за морским судном;

- определение на каждой матрице координат центральных элементов контуров двух максимально удаленных друг от друга локальных источников, выбранных из числа расположенных на корме и носу судна;

- формирование последовательности векторов, соединяющих на каждой указанной матрице центральные элементы контуров локальных источников, и определение последовательности угловых положений упомянутых векторов;

- формирование последовательности значений углового ускорения указанных векторов, временное положение максимума которого принимают в качестве основания для дистанционной регистрации переложения руля морского судна.

Технический результат от применения заявленного способа дистанционной регистрации переложения руля морского судна по радиолокационным наблюдениям заключается в дистанционном получении информации о переложении руля морского судна в реальном масштабе времени, что позволяет применить данный способ в интересах обеспечения безопасности морского движения с целью исключения столкновения встречных судов.

Данная совокупность известных и отличительных существенных признаков достаточна и необходима для достижения заявленного технического результата.

На основании изложенного можно заключить, что совокупность существенных признаков заявленного изобретения имеет причинно-следственную связь с достигаемым техническим результатом, т.е. благодаря данной совокупности существенных признаков изобретения стало возможным решить поставленную задачу.

Следовательно, заявленное изобретение является новым, обладает изобретательским уровнем, т.е. оно явным образом не следует из уровня техники и пригодно для промышленного применения.

Сущность заявленного способа дистанционной регистрации переложения руля морского судна по радиолокационным наблюдениям поясняется чертежами:

- фиг.1. Диаграммы тангенциальных скоростей кормы и носа судна;

- фиг.2. Диаграммы относительного смещения мгновенной оси вращения от центра тяжести судна;

- фиг.3. Диаграммы угловой скорости и углового ускорения;

- фиг.4. Внешний вид матрицы радиолокационных эхо-сигналов;

- фиг.5. Контуры корпуса судна и его локальных источников;

- фиг.6. Изолинии среднего значения и стандартного отклонения временной ошибки дистанционной регистрации переложения руля по радиолокационным наблюдениям.

Заявленный способ формирования изображения контура морского судна по радиолокационным наблюдениям реализуется операцией 1 формирования матрицы, содержащей эхо-сигналы от корпуса морского судна, его локальных источников и поверхностного волнения моря, столбцы которой являются радиолокационными линейками наблюдения для каждого углового положения антенны, представляющих собой последовательность дискретных отсчетов эхо-сигналов, для каждой i-й линейки, где i=1, 2, …, q - номер линейки; операцией 2 получения биполярной матрицы вейвлет-спектров эхо-сигналов путем непрерывного вейвлет-преобразования столбцов матрицы эхо-сигналов; операцией 3 исключения элементов одноименной полярности, не содержащих вейвлет-спектров эхо-сигналов от корпуса судна; операцией 4 установления значения порога биномизации, при котором размеры связных множеств биномизированных элементов вейвлет-спектров эхо-сигналов от поверхностного волнения меньше размеров двумерной матрицы морфологического фильтра; операцией 5 выполнения биномизации матрицы вейвлет-спектров эхо-сигналов с помощью установленного порога биномизации, обеспечивающего исключение элементов вейвлет-спектров эхо-сигналов от взволнованной поверхности моря; операцией 6 получения, с помощью указанного морфологического фильтра путем морфологической обработки сформированной биномизированной матрицы вейвлет-спектров, вейвлет-спектров эхо-сигналов в виде однополярных импульсов, положение которых на каждой радиолокационной линейке наблюдения соответствует положению эхо-сигналов от отражающего элемента корпуса судна и которые образуют внешний контур корпуса морского судна; операцией 7 получения, с помощью пирамидальных алгоритмов быстрого вейвлет-преобразования, вейвлет-коэффициентов путем декомпозиции линеек матрицы эхо-сигналов поверхностного волнения вне контура судна; операцией 8 определения значения порогов ограничения указанных вейвлет-коэффициентов, при которых сумма ограниченных вейвлет-коэффициентов от эхо-сигналов поверхностного волнения вне контура судна равна нулю; операцией 9 получения, с помощью пирамидальных алгоритмов быстрого вейвлет-преобразования, вейвлет-коэффициентов путем декомпозиции линеек матрицы эхо-сигналов внутри контура судна, ограничение которых выполняется с помощью упомянутых порогов; операцией 10 формирования биполярной матрицы вейвлет-спектров эхо-сигналов путем непрерывного вейвлет-преобразования каждой линейки, образованной суммированием указанных вейвлет-коэффициентов каждой линейки, и исключения из нее элементов одноименной полярности, не содержащих вейвлет-спектры эхо-сигналов от локальных источников, при этом указанные вейвлет-спектры эхо-сигналов от локальных источников в виде однополярных импульсов, положение которых на каждой радиолокационной линейке наблюдения соответствует положению эхо-сигналов от локальных источников, образуют контуры локальных источников; операцией 11 одновременного с формированием вышеупомянутой биполярной матрицы установления числа уровней декомпозиции быстрого вейвлет-преобразования, масштаба функции непрерывного вейвлет-преобразования и числа суммируемых вейвлет-коэффициентов каждой линейки на последнем уровне декомпозиции, при которых отношение амплитуды элементов вейвлет-спектров от вейвлет-коэффициентов локальных источников к амплитуде элементов вейвлет-спектров от вейвлет-коэффициентов поверхностного волнения внутри контура судна достигает максимума; операцией 12 формирования последовательности матриц, содержащих эхо-сигналы от корпуса морского судна, его локальных источников и поверхностного волнения моря, в течение времени радиолокационного наблюдения за морским судном; операцией 13 определения на каждой матрице координат центральных элементов контуров двух максимально удаленных друг от друга локальных источников, выбранных из числа расположенных на корме и носу судна; операцией 14 формирования последовательности векторов, соединяющих на каждой указанной матрице центральные элементы контуров локальных источников, и определения последовательности угловых положений упомянутых векторов; операцией 15 формирования последовательности значений углового ускорения указанных векторов, временное положение максимума которого принимают в качестве основания для дистанционной регистрации переложения руля морского судна.

Реализация заявленного способа радиолокационной регистрации переложения руля по радиолокационным наблюдениям происходит следующим образом.

Прежде всего, изложим обоснование физического факта, согласно которому переложение руля в одно из крайних положений совпадает по времени с максимумом углового ускорения вращательной компоненты движения судна. С этой целью кратко остановимся на модельных представлениях о движении судна в течение маневренного периода, опираясь на следующие традиционные положения [1]: скорость движения судна мало изменяется, соответственно влиянием волновых процессов можно пренебречь; движение мгновенной оси вращения судна характеризуется незначительной кривизной траектории, вследствие чего угловые скорость и ускорение вращения корпуса судна определяются как соответствующие производные от угла (β) поворота судна от его первоначального положения (до переложения руля); вследствие незначительной кривизны траектории и скорости можно пренебречь креном и изменением посадки судна. В целом перечисленные допущения позволяют рассматривать движение как двумерное в горизонтальной плоскости, при этом действующие на судно силы и моменты считаются независимыми, так как угловая скорость и угол отклонения судна от его первоначального положения невелики.

Для описания движения судна в течение маневренного периода введем две системы координат: неподвижную OXYZ и подвижную, связанную с судном систему oxyz; направления осей систем OXYZ и oxyz совпадают. Ось oz подвижной системы координат совпадает с мгновенной осью вращения судна, начало системы oxyz и ее оси ox и oy лежат в плоскости ватерлинии судна. В связи с неинформативностью поступательного движения для изучения маневренного периода рассмотрим в системе координат oxyz вращательную компоненту движения судна, для которой уравнение моментов судна имеет следующий вид [1]:

,

где М_in - инерционный момент; M_β - позиционный момент, соответствующий движению судна под углом β к натекающему потоку жидкости; М_ω - демпфирующий момент, формируемый силами сопротивления жидкости вращению судна с угловой скоростью ω; M_r - рулевой момент.

С учетом сформулированных ранее допущений, а также, принимая во внимание, что суда имеют цилиндрическую вставку значительной длины, обуславливающую высокую степень симметрии их корпусов, запишем инерционный момент в виде [1]

где J_zz - осевой момент инерции массы судна; k₁₁, k₂₂, k₆₆ - коэффициенты присоединенных масс; - угловое ускорение вращения корпуса судна; ρ - плотность жидкости; V - объем погруженной части корпуса судна; υ - модуль вектора скорости судна.

Позиционный и демпфирующий моменты зависят от угла β и угловой скорости вращения соответственно [1]

,

,

где C_β и C_ω - коэффициенты позиционного и демпфирующего моментов соответственно; L - длина судна; А_L - площадь диаметральной плоскости (ДП) судна.

Рулевой момент относительно мгновенной оси вращения судна формируется за счет сил, возникающих при обтекании его основным потоком и струей, отбрасываемой винтом на перо (плоскость) руля, и определяется из выражения [1]

,

где C_r - коэффициент момента руля; l_r - расстояние между рулем и мгновенной осью вращения судна; δ - угол между пером (плоскостью) руля и ДП; χ - коэффициент, учитывающий взаимное влияние корпуса, винта и потока жидкости, натекающей на перо руля; A_r - площадь пера руля.

Известно [1], с одной стороны, что при случайных колебаниях курса судна ось вращения проходит через его центр тяжести, а с другой - после установления циркуляционного движения вследствие переложения руля (установления плоскости руля в одно из крайних положений) - мгновенная ось вращения располагается вблизи носа судна. Следовательно, процесс смещения мгновенной оси вращения к носу судна должен протекать одновременно с процессом переложения руля. Из анализа выражений для позиционного, демпфирующего и рулевого моментов следует, что на начальном этапе процесса переложения руля скорость вращения судна должна увеличиваться за счет моментов, формируемых на руле