一种低空慢速小目标飞行速度的复合探测方法及系统技术方案

公开了一种低空慢速小目标飞行速度的复合探测方法，包括：在目标的飞行区域下的第一平面内按预设的分布策略布置N个探测单元，每个探测单元由声音传感器、无线电多普勒传感器复合而成；对于每个探测单元，记录目标距声音传感器的最近点时刻ti、以及目标距无线电多普勒传感器的最近点时刻t′i，i＝1,2,…N；根据ti计算目标飞行速度的第一估计值v1，根据t′i计算目标飞行速度的第二估计值v2；根据v1、v2确定目标的飞行速度v。其中，所述目标做匀速直线飞行，且飞行轨迹平行于第一平面，N为大于等于3的整数。本发明专利技术的方法能够简便、快捷地对低空慢速小目标的飞行速度进行探测，探测成本较低、易于推广。本发明专利技术还公开了一种探测系统，其能实现探测方法的所有有益效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及目标探测领域，尤其涉及一种低空慢速小目标飞行速度的复合探测方法及系统。
技术介绍
低空慢速小目标，是对在低空或超低空下飞行、速度较慢、有效探测面积较小的各种小型航空器和空中漂浮物的统称。一般而言，飞行高度在100米～1000米之间称为低空，飞行高度低于100米称为超低空。由于具有飞行高速低、速度慢、散射强度弱等特点，低空慢速小目标的探测工作非常困难。通常，我们很难利用单一的探测手段对其进行全天时、全天候的有效探测与监控。近年来，虽然传统的目标探测方法日臻完善，但是低空慢速小目标的探测与监控仍然是国际范围内的技术难题之一。随着我国低空空域的开放，对低空慢速小目标的监管与防范更是成为亟待解决的技术难题。在现有技术中，可基于一种由红外光学传感器和雷达组成的探测系统对低空慢速小目标进行探测。但是，该探测系统的成本较高，难以大面积使用。鉴于此，亟需一种低成本、可大范围推广使用的低空慢速小目标探测方法与探测系统。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种低空慢速小目标飞行速度的复合探测方法及系统，以对低空小目标进行有效探测，同时降低探测成本，提高探测系统的可推广性。本专利技术公开了一种低空慢速小目标飞行速度的复合探测方法，包括以下步骤：S1、在目标的飞行区域下方布设N个探测单元，所述N个探测单元按照预设的分布策略设置在第一平面内、且N个探测单元不完全共线；每个探测单元由声音传感器、无线电多普勒传感器复合而成；S2、对于每个探测单元，记录所述目标距离声音传感器的最近点时刻ti、以及所述目标距离无线电多普勒传感器的最近点时刻t′i，i＝1,2,…N；S3、根据目标距离声音传感器的最近点时刻ti计算目标飞行速度的第一估计值v1，根据目标距离无线电多普勒传感器的最近点时刻t′i计算目标飞行速度的第二估计值v2；S4、根据第一估计值v1、第二估计值v2确定目标的飞行速度v；其中，所述目标保持匀速直线飞行，且飞行轨迹平行于第一平面，N为大于等于3的整数。优选的，在步骤S1中，N＝4，所述预设的分布策略具体为：第一至第四探测单元依次排列在正方形阵列的四个顶点上。优选的，在步骤S3之前，所述方法还包括以下步骤：以第一探测单元指向第二探测单元的方向为x轴正向，以第一探测单元指向第四探测单元的方向为y轴正向，构建xoy坐标系。优选的，根据公式2计算飞行速度的第一估计值v1；式中，l为相邻两个探测单元的间距，t1为目标距离第一探测单元中的声音传感器的最近点时刻，t2为目标距离第二探测单元中声音传感器的最近点时刻，t3为目标距离第三探测单元中声音传感器的最近点时刻，t4为目标距离第四探测单元中声音传感器的最近点时刻；以及，根据公式3计算飞行速度的第二估计值v2；式中，t1'为目标距离第一探测单元中的无线电多普勒传感器的最近点时刻，t'2为目标距离第二探测单元中无线电多普勒传感器的最近点时刻，t'3为目标距离第三探测单元中无线电多普勒传感器的最近点时刻，t'4为目标距离第四探测单元中无线电多普勒传感器的最近点时刻。优选的，步骤S2具体为：对于声音传感器，监测其在100～1000Hz频段的噪声频谱，并将出现噪声峰值点的时刻记为目标距离该传感器的最近点时刻ti；对于无线电多普勒传感器，监测其产生的回波频谱，并将出现无频移点的时刻记为目标距离该传感器的最近点时刻t′i。本专利技术还提供了一种低空慢速小目标飞行速度的复合探测系统，所述系统包括：探测模块、飞行速度计算模块；所述探测模块由布设在目标飞行区域下方的N个探测单元构成，所述N个探测单元按照预设的分布策略设置在第一平面内、且N个探测单元不完全共线；每个探测单元由声音传感器、无线电多普勒传感器复合而成；所述探测模块用于探测目标距离声音传感器的最近点时刻ti、以及目标距离无线电多普勒传感器的最近点时刻ti'，i＝1,2,…N；所述飞行速度计算模块用于根据ti计算目标飞行速度的第一估计值v1，根据t′i计算目标飞行速度的第二估计值v2；以及，根据v1、v2确定目标的飞行速度v；其中，所述目标做匀速直线飞行，且飞行轨迹平行于第一平面，N为大于等于3的整数。优选的，所述探测模块由第一至第四探测单元构成；所述预设的分布策略具体为：第一至第四探测单元依次排列在正方形阵列的四个顶点上。优选的，所述飞行速度计算模块根据公式6计算飞行速度的第一估计值v1；式中，l为相邻两个探测单元的间距，t1为目标距离第一探测单元中的声音传感器的最近点时刻，t2为目标距离第二探测单元中声音传感器的最近点时刻，t3为目标距离第三探测单元中声音传感器的最近点时刻，t4为目标距离第四探测单元中声音传感器的最近点时刻；以及，根据公式7计算飞行速度的第二估计值v2；式中，t1'为目标距离第一探测单元中的无线电多普勒传感器的最近点时刻，t'2为目标距离第二探测单元中无线电多普勒传感器的最近点时刻，t'3为目标距离第三探测单元中无线电多普勒传感器的最近点时刻，t'4为目标距离第四探测单元中无线电多普勒传感器的最近点时刻。优选的，所述探测模块布设在建筑物，和/或，路灯上。优选的，相邻探测单元的布设间隔为1000米。在本专利技术中，低空慢速小目标飞行速度的复合探测方法包括以下步骤：在目标的飞行区域下的第一平面内按预设的分布策略布置N个探测单元，每个探测单元由声音传感器、无线电多普勒传感器复合而成；对于每个探测单元，记录目标距声音传感器的最近点时刻ti、以及目标距无线电多普勒传感器的最近点时刻t′i；根据ti计算目标飞行速度的第一估计值v1，根据t′i计算目标飞行速度的第二估计值v2；根据v1、v2确定目标的飞行速度v。本专利技术通过以上方法能够简单、快捷的测算目标的飞行速度。与传统的基于红外光学传感器、雷达的探测方法相比，本专利技术由于采用低成本的声音传感器、无线电多普勒传感器，降低了探测成本，提高了探测方法的可推广性。进一步的，本专利技术通过声音传感器、无线电多普勒传感器进行复合探测，实现了声探测技术与无线电探测技术的结合，被动探测与主动探测的结合。通过声音传感器与无线电多普勒传感器的协同互补，实现了低空慢速小目标探测的低虚警率、低漏警率。附图说明通过以下参照附图而提供的具体实施方式部分，本专利技术的特征和优点将变得更加容易理解，在附图中：图1是本专利技术的低空慢速小目标飞行速度的复合探测方法的流程示意图；图2是具体实施例一中飞行速度的第一估计值计算示意图；图3是具体实施例二中飞行速度的第一估计值的计算示意图；图4是本专利技术的低空慢速小目标飞行速度的复合探测系统的结构示意图。具体实施方式下面参照附图对本专利技术的示例性实施方式进行详细描述。对示例性实施方式的描述仅仅是出于示范目的，而绝不是对本专利技术及其应用或用法的限制。目前，低空慢速小目标的探测与监控仍然是国际范围内的技术难题之一。在现有技术中，主要通过红外光学传感器和雷达组成的探测系统对低空慢速小目标进行探测。但是，该探测系统的成本较高、难以大范围地推广使用。鉴于此，本申请的专利技术人提出了一种针对低空慢速小目标飞行速度的探测方法及探测系统。本专利技术的探测方法的主要思路是：首先，根据预定策略布置多个探测单元；其中，每个探测单元由声音传感器、无线电多普勒传感器构成；然后，获取目标距离声音传感器的最近点时刻ti、以及本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低空慢速小目标飞行速度的复合探测方法，其特征在于，所述方法包括：S1、在目标的飞行区域下方布设N个探测单元，所述N个探测单元按照预设的分布策略设置在第一平面内、且N个探测单元不完全共线；每个探测单元由声音传感器、无线电多普勒传感器复合而成；S2、对于每个探测单元，记录所述目标距离声音传感器的最近点时刻ti、以及所述目标距离无线电多普勒传感器的最近点时刻t′i，i＝1,2,…N；S3、根据目标距离声音传感器的最近点时刻ti计算目标飞行速度的第一估计值v1，根据目标距离无线电多普勒传感器的最近点时刻t′i计算目标飞行速度的第二估计值v2；S4、根据第一估计值v1、第二估计值v2确定目标的飞行速度v；其中，所述目标保持匀速直线飞行，且飞行轨迹平行于第一平面，N为大于等于3的整数。

【技术特征摘要】
1.一种低空慢速小目标飞行速度的复合探测方法，其特征在于，所述方法包括：S1、在目标的飞行区域下方布设N个探测单元，所述N个探测单元按照预设的分布策略设置在第一平面内、且N个探测单元不完全共线；每个探测单元由声音传感器、无线电多普勒传感器复合而成；S2、对于每个探测单元，记录所述目标距离声音传感器的最近点时刻ti、以及所述目标距离无线电多普勒传感器的最近点时刻t′i，i＝1,2,…N；S3、根据目标距离声音传感器的最近点时刻ti计算目标飞行速度的第一估计值v1，根据目标距离无线电多普勒传感器的最近点时刻t′i计算目标飞行速度的第二估计值v2；S4、根据第一估计值v1、第二估计值v2确定目标的飞行速度v；其中，所述目标保持匀速直线飞行，且飞行轨迹平行于第一平面，N为大于等于3的整数。2.如权利要求1所述的方法，其中，在步骤S1中，N＝4，所述预设的分布策略具体为：第一至第四探测单元依次排列在正方形阵列的四个顶点上。3.如权利要求2所述的方法，其中，在步骤S3之前，所述方法还包括以下步骤：以第一探测单元指向第二探测单元的方向为x轴正向，以第一探测单元指向第四探测单元的方向为y轴正向，构建xoy坐标系。4.如权利要求3所述的方法，其中，根据公式2计算飞行速度的第一估计值v1；式中，l为相邻两个探测单元的间距，t1为目标距离第一探测单元中的声音传感器的最近点时刻，t2为目标距离第二探测单元中声音传感器的最近点时刻，t3为目标距离第三探测单元中声音传感器的最近点时刻，t4为目标距离第四探测单元中声音传感器的最近点时刻；根据公式3计算飞行速度的第二估计值v2；式中，t′1为目标距离第一探测单元中的无线电多普勒传感器的最近点时刻，t′2为目标距离第二探测单元中无线电多普勒传感器的最近点时刻，t′3为目标距离第三探测单元中无线电多普勒传感器的最近点时刻，t′4为目标距离第四探测单元中无线电多普勒传感器的最近点时刻。5.如权利要求1-4任一所述的方法，其中，步骤S2具体为：对于声音传感器，监测其在100～1000Hz频段的噪声频谱，并将...

【专利技术属性】
技术研发人员：高洁，
申请(专利权)人：北京环境特性研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11