أولاً، يتم التعاون الكهروضوئي والراداري في التعرف على الهدف بشكل أساسي بالطرق التالية:
1. دمج البيانات والتعريف التكميلي
دمج طبقة البيانات: يتم دمج مسافة الهدف والسرعة والسمت والبيانات الأخرى التي تم الحصول عليها بواسطة الرادار مع صورة الهدف واللون والملمس والبيانات الأخرى التي تم الحصول عليها بواسطة النظام الكهروضوئي على مستوى البيانات. على سبيل المثال، باستخدام مرشح كالمان وغيره من الخوارزميات، يتم ترجيح النوعين من البيانات ودمجهما للحصول على معلومات أكثر دقة عن حالة الهدف، مما يوفر قاعدة بيانات أكثر شمولاً للتحديد اللاحق.
دمج طبقة الميزات: استخراج الميزات من بيانات الرادار وبيانات الصور الضوئية، مثل ميزات منطقة المقطع العرضي لتشتت الرادار، وميزات تردد دوبلر، والشكل الضوئي، والحافة، وتوزيع درجة الحرارة وغيرها من الميزات، ثم دمج هذه الميزات لتشكيل متجه ميزات مشترك أكثر تمثيلا وتميزًا لتصنيف الهدف والتعرف عليه.
دمج مستوى القرار: يقوم نظام الرادار والنظام الكهروضوئي بشكل مستقل بتحديد الهدف والحكم عليه، ثم دمج نتائج التعرف على الاثنين لاتخاذ القرار. على سبيل المثال، يتم استخدام طريقة التصويت والمنطق البايزي وطرق أخرى للنظر بشكل شامل في نتائج التعرف على المستشعرين لتحسين دقة وموثوقية التعرف على الهدف.
2. تحديد موقع الهدف والتعرف على التوجيه
التوجيه الراداري الكهروضوئي: يقوم الرادار أولاً بالكشف عن مسافة طويلة وتحديد موقع الهدف بشكل تقريبي، ويحدد الاتجاه التقريبي والمسافة للهدف، ثم يوجه العدسة البصرية أو كاشف الأشعة تحت الحمراء للنظام الكهروضوئي للإشارة إلى الهدف، بحيث يمكن للنظام الكهروضوئي التقاط معلومات صورة الهدف بسرعة ودقة، وتحقيق تحديد دقيق وتحديد مفصل للهدف.
رادار مساعد ضوئيًا: في بعض المشاهد المعقدة، عندما يكون الرادار مضطربًا أو تكون إشارة الهدف ضعيفة، يمكن للنظام الضوئي توفير معلومات الموضع الأولي أو معلومات الموضع المساعدة للهدف للرادار من خلال التعرف التصويري على الهدف، مما يساعد الرادار على البحث وتتبع الهدف بشكل أكثر فعالية، وتحسين قدرة الرادار على اكتشاف الهدف.
تصنيف المزايا التكميلية والاعتراف بها
استخدم قدرة الرادار على العمل في جميع الأحوال الجوية: لا يقتصر الرادار على الضوء والطقس والظروف الأخرى، ويمكنه اكتشاف الأهداف وتحديدها في البيئات القاسية. على سبيل المثال، في الليل والضباب والأمطار وغيرها من الظروف، يمكن للرادار العمل بشكل طبيعي، من خلال خصائص الانعكاس الكهرومغناطيسي للهدف لتصنيفه، مثل التمييز بين أنواع مختلفة من الطائرات والمركبات وما إلى ذلك.
يتمتع النظام الكهروضوئي بقدرة تصوير عالية الدقة ويمكنه الحصول على خصائص المظهر التفصيلية ومعلومات الملمس للهدف. بالنسبة لبعض الأهداف ذات الخصائص المرئية الواضحة، مثل أنواع معينة من الطائرات والسفن وما إلى ذلك، يمكن تصنيف الصورة الكهروضوئية وتحديدها بدقة. في الوقت نفسه، يمكن للنظام الكهروضوئي أيضًا استخدام تقنية التصوير متعدد الأطياف لتحديد هدف التمويه.
3. المراقبة الديناميكية والتحديد التعاوني
تتبع التتابع والتعرف عليه: أثناء حركة الهدف، يمكن للرادار ونظام الكهروضوئية تنفيذ تتبع التتابع. عندما يكون الهدف بعيدًا، يستمر الرادار في تتبع الهدف، ومع اقتراب الهدف تدريجيًا، يقوم نظام الكهروضوئية بالتتبع والتعرف بشكل أكثر دقة، مما يتيح الاستفادة الكاملة من مزايا الاثنين في قطاعات المسافة المختلفة لتحقيق التعرف المستقر على الهدف طوال العملية.
تقدير الحالة المشتركة: من خلال المعالجة المشتركة للبيانات التي تم الحصول عليها من الرادار والنظام الكهروضوئي، يتم تقدير حالة حركة الهدف وتغيير الموقف في الوقت الفعلي. على سبيل المثال، يتم استخدام معلومات السرعة للرادار وتسلسل الصور للنظام الكهروضوئي لتحليل مسار الحركة وزاوية دوران الهدف، وذلك لتحديد نمط سلوك الهدف ونواياه بشكل أكثر دقة، وتحسين قدرة التعرف الديناميكي على الهدف.
4. التعرف المشترك على أساس التعلم الآلي
نموذج التدريب المشترك: يتم استخدام بيانات الرادار والبيانات الضوئية كمدخلات لتدريب نماذج التعلم الآلي بشكل مشترك، مثل الشبكات العصبية وآلات المتجهات الداعمة، بحيث يتعلم النموذج الارتباط الجوهري وتركيبة الميزات بين البياناتين، وذلك لتحقيق التعرف على الهدف بشكل أكثر دقة. من خلال تدريب النموذج وتحسينه بكمية كبيرة من البيانات المصنفة، يمكن تحسين قدرة التعرف والقدرة على التعميم للنموذج على أنواع مختلفة من الأهداف.
تطبيق نقل التعلم: نقل المعرفة وتمثيل الميزات للنموذج المدرب على بيانات مستشعر واحد إلى بيانات مستشعر آخر للمساعدة في التعرف على الهدف.
التطبيق العملي للوضع التعاوني للرادار في التعرف على الهدف
1. مجال الدفاع الجوي العسكري
تطبيقات دمج البيانات والتعريف التكميلي: في أنظمة الدفاع الجوي، يمكن للرادارات اكتشاف الأهداف الجوية القادمة، مثل الطائرات المقاتلة والصواريخ المجنحة، على مسافات طويلة. يمكن للرادار اكتساب معلومات بسرعة مثل المسافة (مثل 300 كم) والسرعة (مثل سرعة الطيران ماخ 2) والسمت (مثل السمت 30 درجة شمال شرق) للهدف. في الوقت نفسه، تشير الأنظمة الكهروضوئية (مثل الكاميرات الحرارية بالأشعة تحت الحمراء والكاميرات البصرية) في اتجاه الهدف وفقًا للبيانات التي يوفرها الرادار. يحصل النظام الكهروضوئي على صور عالية الدقة للهدف، على سبيل المثال، يمكن العثور على الخصائص الحرارية لمحرك الهدف من خلال جهاز التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء، ويمكن رؤية التفاصيل مثل مخطط وشكل جناح الهدف من خلال الكاميرا البصرية. يتم دمج بيانات الرادار والنظام الضوئي في طبقة المعالم، ويتم إنشاء متجه المعالم المشترك من خلال الخصائص الكهرومغناطيسية والبصرية للهدف، والتي تستخدم للتمييز بين الهدف المهاجم والمقاتل العدو أو القنبلة الوهمية.
مثال على تحديد موقع الهدف والتوجيه: عندما يجد رادار الإنذار المبكر هدفًا مشبوهًا يقترب من المجال الجوي، فإنه سيوجه النظام الكهروضوئي لموقع الدفاع الجوي لقفل الهدف. على سبيل المثال، في مرافق الدفاع الجوي في منطقة الحدود، يكتشف الرادار أولاً نشاط الهدف في المجال الجوي على بعد 200 كيلومتر من خط الحدود، ويرسل معلومات اتجاه الهدف إلى النظام الكهروضوئي. تضبط الأجهزة البصرية والأشعة تحت الحمراء للنظام الكهروضوئي بسرعة التوجيه وتصوير الهدف. يمكن للنظام الكهروضوئي تحديد أن الهدف هو مقاتلة ذات شكل معين، ثم الجمع بين معلومات المسافة والسرعة للرادار للحكم على ما إذا كان يشكل تهديدًا، وذلك لتوفير أساس لقرارات الدفاع الجوي.
سيناريو المراقبة الديناميكية والتعرف التعاوني: أثناء طيران الهدف، يتتبع الرادار باستمرار تغيرات موضع الهدف وسرعته. عندما يدخل الهدف نطاق التعريف الفعال للنظام الكهروضوئي (مثل ضمن 50 كيلومترًا من موقع الدفاع)، يقوم النظام الكهروضوئي بالتتابع لتحديد أكثر تفصيلاً. على سبيل المثال، يمكن للنظام الكهروضوئي تحديد نية الهجوم للهدف بشكل أكبر من خلال النظر إلى نوع السلاح المثبت أسفل جناح الهدف. في الوقت نفسه، من خلال المعالجة المشتركة لبيانات الرادار والنظام الكهروضوئي، تحليل تصرفات المناورة للهدف، مثل الغوص والدوران وما إلى ذلك، وتقدير درجة التهديد للهدف في الوقت الفعلي، وتوفير معلومات ديناميكية لقرار اعتراض نظام الدفاع الجوي.
2. مجال مراقبة السفن البحرية
حالة تحديد التصنيف التكميلي: في مراقبة السفن في الموانئ أو المناطق البحرية، يمكن للرادار العمل في جميع الظروف الجوية. في الأيام الضبابية، يمكن للرادار اكتشاف أهداف السفن في المياه المحيطة وتمييز سفن الشحن الكبيرة عن قوارب الصيد الصغيرة من خلال تحليل الخصائص الكهرومغناطيسية مثل مساحة المقطع العرضي لتشتت الرادار للأهداف. عندما يتحول الطقس إلى لطيف، تدخل الأنظمة الكهروضوئية مثل التلسكوبات البصرية البحرية وأجهزة التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء حيز التنفيذ. يمكن للنظام الكهروضوئي الحصول على معلومات مفصلة عن مظهر السفينة، مثل نوع السفينة واسم السفينة وشكل الهيكل العلوي وما إلى ذلك، ويمكنه أيضًا مراقبة نظام الطاقة للسفينة من خلال التصوير بالأشعة تحت الحمراء. باستخدام قدرة الرادار على الكشف في جميع الأحوال الجوية ومزايا التصوير عالي الدقة للنظام الكهروضوئي، يمكن تصنيف السفن وتحديدها بدقة، مثل تحديد ناقلات النفط أو سفن الحاويات أو السفن الحربية.
ممارسة التعرف المشترك القائمة على التعلم الآلي: في نظام إدارة حركة المرور البحرية، تُستخدم البيانات من الرادار والأنظمة الكهروضوئية كمدخلات لتدريب نماذج التعلم الآلي. يتم جمع عدد كبير من بيانات صدى رادار السفينة وبيانات الصورة الكهروضوئية المقابلة لتدريب النموذج. على سبيل المثال، من خلال نموذج آلة الدعم المتجه، يتم تعلم الارتباط بين الخصائص الكهرومغناطيسية للسفينة في بيانات الرادار وخصائص المظهر في الصورة الكهروضوئية. عندما يظهر هدف جديد، يمكن للنموذج تحديد نوع وحجم وحالة إبحار السفينة بدقة وفقًا للبيانات التي يوفرها الرادار والنظام الكهروضوئي، مما يحسن كفاءة ودقة مراقبة السفن البحرية.
3. النقل الذكي
دمج البيانات والتعرف التكميلي مثال: في نظام الوعي البيئي للسيارة ذاتية القيادة، يمكن للرادار الموجود على متن السيارة اكتشاف مسافة المركبات المحيطة (مثل السيارة أمام السيارة على بعد 10 أمتار من السيارة) والسرعة (مثل السرعة النسبية 5 أمتار / ثانية) وغيرها من المعلومات. في الوقت نفسه، يمكن للنظام الكهروضوئي الموجود على متن السيارة (مثل الكاميرا) الحصول على صورة مظهر السيارة، بما في ذلك رقم لوحة الترخيص ولون السيارة والطراز وما إلى ذلك. من خلال دمج البيانات، يتم دمج ميزة سرعة نطاق الرادار وميزة المظهر الكهروضوئي في طبقة الميزة لإنشاء متجه الميزة المشترك. باستخدام متجه الميزة المشترك هذا، يمكن التعرف على المركبات المحيطة بشكل أكثر دقة على أنها سيارات عادية أو سيارات دفع رباعي أو شاحنات، ويمكن الحكم على العلاقة النسبية بين الموضع بين المركبات في الوقت الفعلي، مما يوفر معلومات بيئية أكثر دقة لنظام اتخاذ القرار للسيارات ذاتية القيادة.
تطبيق تتبع وتحديد هوية التتابع: في نظام مراقبة حركة المرور الذكي، لمراقبة المركبات على الطريق السريع، يمكن للرادار بعيد المدى تتبع المركبة والحصول على معلومات مسار قيادة المركبة وسرعتها. من خلال تتبع وتحديد هوية التتابع للرادار ونظام الكهروضوئي، يتم تحقيق مراقبة فعالة لتدفق حركة المرور وإدارة دقيقة للمركبات.