DOI: https://doi.org/10.15588/1607-3274-2017-4-17

STRUCTURAL OPTIMIZATION OF THE SYSTEM OF OPTICAL-ELECTRONIC OBSERVATION

R. V. Rachok, O. V. Borovik, L. V. Borovik

Abstract


Context. In border security uses a system of optical-electronic observation, which presents a set of towers that have radar, thermal imaging and video surveillance. The efficiency of detecting trespassers with the use of this system significantly depends on its functional and structural construction. The functional structure of system of optical-electronic observation is determined by the selection of technical means of surveillance (TCS) based on their functionality. Structure of the system depends on the choice of the locations of observation towers with the physical and geographical conditions of the terrain and technical characteristics of the TCS. The imperfection of the scientific methodological apparatus in the field of structural optimization of building of system of optical-electronic observation was determined by the relevance of the study.

Objective. The aim of this work is to develop a method of structural optimization of the placement of the system of optical-electronic observation towers.

Method. In work the task of optimizing the placement of the towers of system of optical-electronic observation and the proposed method of its solution, which involves the maximization of efficiency of functioning of the system. The peculiarity of this method is  the use of geomodel to reduce the number of accommodation of the towers of the system, the use of the author’s approach to sampling of spatial data and high-speed algorithm for calculation of efficiency of functioning of system of optical-electronic observation.

Results. The paper shows the advantages of the proposed method compared to previously proposed approaches for the choice of rational placement of towers on the basis of cluster analysis. In this work the proposed software-algorithmic implementation of the method to structural optimization of the system of optical-electronic observation. The authors describe the description of algorithmic and software implementation of this method. Using the developed software optimized placement of the towers of the system of optical-electronic observation, certain recommendations regarding the structure of this system.

Conclusions. Using the proposed method allows to carry out structural optimization of building of system of optical-electronic observation due to the placement of observation towers with the maximization of efficiency of functioning of this system. A possible direction of improvement of the method is a refinement of the results using a higher resolution geomodel.

Keywords


System of optical-electronic observation; a method for optimal placement; tower systems; system performance indicator; algorithm.

References


Kuznecov V.Ju. Zadachi pokrytija ortogonal’nyh mnogougol’nikov s zapretnymi uchastkami, Vestnik UGATU, 2008, Vol.10, No. 2(27), pp. 177–182.

Kershner R. The number of circles covering a set, Amer. J. Mathematics, 1939, Vol. 61, No. 3, pp. 665–671.

Babij S.M., Kochkar’ D.A., Chmovzh V.V. Algoritm pokrytija ploshhadi lesnogo massiva krugami videonabljudenija i kontrolja, Radіoelektronnі і komp’juternі sistemi, 2010, No. 7(48), pp. 272–277.

Kochkar’ D.A., Medincev S.Ju., Orehov A.A. Optimal’noe razmeshhenie vyshek nabljudenija nazemnyh sistem video-monitoringa lesnyh pozharov, Radіoelektronnі і komp’juternі sistemi, 2010, No. 7(48), pp. 311–314.

Rekomendacija MSJe-R P.1411-6 Dannye o rasprostranenii radiovoln i metody prognozirovanija dlja planirovanija naruzhnyh sistem radiosvjazi malogo radiusa dejstvija i lokal’nyh radiosetej v diapazone chastot ot 300 MGc do 100 GGc [Jelektron. resurs]. Rezhim dostupa: http://www.itu.int/ITU-R/go/patents/en.

Ščerbakov G., Lindval V., Spirina E. et al.The Decision of Problems of Optimization of Territorial Arrangement of the Radio-Transmitting Stations at Design of Transmission Networks, Electronics and Electrical Engineering. Kaunas, Technologija, 2004, No. 3(52), P. 47–51.

Franklin W., Inanc M., Xie Z., Tracy M., Cutler B., Andrade M., Luk F. et al. Smugglers and border guards – The GeoStar Project at RPI, ACM International Symposium on Advances in Geographic Information Systems : 15th international symposium, Seattle, 7–9 November 2007 : proceedings. ACM New York, 2007, pp. 228–236.

Tracy M., Franklin W., Cutler B., Andrade M., Luk F., Inanc M., Xie Z. et al.Multiple observer siting and path planning on a compressed terrain, Advanced Signal Processing Algorithms, Architectures, and Implementations : 17th international conference, San Diego, 26–27 August 2007: proceedings. Bellingham, 2007, pp. 6697–16.

Franklin W., Vogt C., Riedl A., Kainz W., Elmes G. et al.Tradeoffs when multiple observer siting on large terrain cells, Progress in Spatial Data Handling : 12th international symposium, University of Vienna, 12–14 July 2006: proceedings. Springer Berlin Heidelberg, 2006, pp. 845–861.

Gorbunov V. A. Jeffektivnost’ obnaruzhenija celej. Moscow, Voenizdat, 1979, 160 p.

Car’ov Ju. O., Kuprієnko D. A. Zasobi vіzual’nogo sposterezhennja ohoroni derzhavnogo kordonu. Hmel’nic’kij, Vid-vo NADPSU, 2010, 164 p.

Borovik O.V., Rachok R., Darmoroz M. gol. red. Oleksієnko B. M.Metodika ocіnki efektivnostі funkcіonuvannja odnієї vezhі sistemi optiko-elektronnogo sposterezhennja, Zbіrnik naukovih prac’ Nacіonal’noї akademії Derzhavnoї prikordonnoї sluzhbi Ukraїni. Serіja: vіjs’kovі ta tehnіchnі nauki : naukove vidannja, Vidavnictvo NADPSU, 2016, No. 4(70), pp. 207–226.

Borovik O.V., Rachok R.V., Darmoroz M.M. Ocіnka efektivnostі funkcіonuvannja sistemi optiko-elektronnogo sposterezhennja, Radio Electronics, Computer Science, Control, 2017, No. 2 (41), pp. 93–99.

Rachok R.V. Algoritmi viznachennja oblastej vidimostі z vezh sistemi optiko-elektronnogo sposterezhennja, Zbіrnik naukovih prac’ Vіjs’kovogo іnstitutu Kiїvs’kogo nacіonal’nogo unіversitetu іmenі Tarasa Shevchenka. Kiev, VІKNU, 2017, Vip. No. 56, pp. 57–63.

Rachok R.V. Vibіr kroku diskretizacії predstavlennja rel’єfu mіscevostі v zadachah viznachennja oblastej vidimostі, Zbіrnik naukovih prac’ Vіjs’kovogo іnstitutu telekomunіkacіj ta іnformatizacії. Kiїv, Vipusk 2, VІTІ, 2017, pp. 85–91.


GOST Style Citations


1. Кузнецов В.Ю. Задачи покрытия ортогональных многоугольников с запретными участками / В. Ю. Кузнецов // Вестник УГАТУ. – 2008. – Т. 10, № 2 (27). – С. 177–182.

2. Kershner R. The number of circles covering a set / R. Kershner // Amer. J. Mathematics. –1939. – Vol. 61, № 3. – P. 665–671.

3. Бабий С. М. Алгоритм покрытия площади лесного массива кругами видеонаблюдения и контроля / С.М. Бабий, Д.А. Кочкарь, В.В. Чмовж // Радіоелектронні і комп’ютерні системи. – 2010. – №7 (48). – С. 272–277.

4. Кочкарь Д.А. Оптимальное размещение вышек наблюдения наземных систем видео-мониторинга лесных пожаров / Д. А. Кочкарь, С. Ю. Мединцев, А. А. Орехов // Радіоелектронні і комп’ютерні системи. – 2010. – №7(48). – С. 311–314.

5. Рекомендация МСЭ-R P.1411-6 Данные о распространении радиоволн и методы прогнозирования для планирования наружных систем радиосвязи малого радиуса действия и локальных радиосетей в диапазоне частот от 300 МГц до 100 ГГц [Электрон. ресурс] / – Режим доступа: http://www.itu.int/ITU-R/go/patents/en.

6. The Decision of Problems of Optimization of Territorial Arrangement of the Radio-Transmitting Stations at Design of Transmission Networks / [G. Ščerbakov, V. Lindval, E. Spirina et al.] // Electronics and Electrical Engineering. – Kaunas : Technologija, 2004. – № 3(52). – P. 47–51.

7. Smugglers and border guards – The GeoStar Project at RPI / [W. Franklin, M. Inanc, Z. Xie et al.]. // ACM International Symposium on Advances in Geographic Information Systems : 15th international symposium, Seattle, 7–9 November 2007 : proceedings. ACM New York, 2007. – P. 228–236.

8. Multiple observer siting and path planning on a compressed terrain / [M. Tracy, W. Franklin, B. Cutler et al.] // Advanced Signal Processing Algorithms, Architectures, and Implementations : 17th international conference, San Diego, 26–27 August 2007: proceedings. Bellingham, 2007. – P. 6697–16.

9. Tradeoffs when multiple observer siting on large terrain cells / [W. Franklin, C. Vogt, A. Riedl et al.] // Progress in Spatial Data Handling : 12th international symposium, University of Vienna, 12–14 July 2006: proceedings. Springer Berlin Heidelberg, 2006. – P. 845–861.

10.Горбунов В.А. Эффективность обнаружения целей / В.А. Горбунов. – Москва : Воениздат, 1979. – 160 с.

11. Царьов Ю.О. Засоби візуального спостереження охорони державного кордону / Ю. О. Царьов, Д. А. Купрієнко. – Хмельницький : Вид-во НАДПСУ, 2010. – 164 с.

12. Боровик О.В. Методика оцінки ефективності функціонування однієї вежі системи оптико-електронного спостереження / О. Боровик, Р. Рачок, М. Дармороз // Збірник наукових праць Національної  академії Державної  прикордонної  служби України. Серія: військові та технічні науки : наукове видання / [гол. ред. Олексієнко Б. М.]. – Хмельницький : Видавництво НАДПСУ, 2016. – № 4(70). – С. 207–226.

13. Боровик О. В. Оцінка ефективності функціонування системи оптико-електронного спостереження / О.В. Боровик, Р.В. Рачок, М.М. Дармороз // Радіоелектроніка, інформатика, управління. – 2017. – № 2 (41). – С. 93–99.

14. Рачок Р.В. Алгоритми визначення областей видимості з веж системи оптико-електронного спостереження / Р.В. Рачок // Збірник наукових праць Військового інституту Київського національного університету імені Тараса Шевченка. – К. : ВІКНУ, 2017. – Вип. 56. – С. 57–63.

15. Рачок Р.В. Вибір кроку дискретизації представлення рельєфу місцевості в задачах визначення областей видимості / Р.В. Рачок // Збірник наукових праць Військового інституту телекомунікацій та інформатизації. – Випуск 2. – Київ : ВІТІ, 2017. – C. 85–91.






Copyright (c) 2017 R. V. Rachok, O. V. Borovik, L. V. Borovik

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

Address of the journal editorial office:
Editorial office of the journal «Radio Electronics, Computer Science, Control»,
Zaporizhzhya National Technical University, 
Zhukovskiy street, 64, Zaporizhzhya, 69063, Ukraine. 
Telephone: +38-061-769-82-96 – the Editing and Publishing Department.
E-mail: rvv@zntu.edu.ua

The reference to the journal is obligatory in the cases of complete or partial use of its materials.