一种移动平台高精度低慢小目标探测识别系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种高精度低慢小目标探测识别系统及方法，该系统配置在移动平台上，包括目标探测单元、支撑架、控制单元以及电源装置；所述目标探测单元包括：相控阵雷达,用于对远距离低慢小目标进行探测；以及光学成像模块,用于对雷达探测到的嫌疑目标进行高分辨率成像；所述支撑架包括一固定支架，所述相控阵雷达固定设置在该固定支架上，所述光学成像模块通过一运动支架设置在该固定支架上，使得该光学成像模块能够相对该固定支架进行俯仰摆动。该系统具有灵活机动、探测精度高、实时性好的特点。

A High Precision Low Slow Small Target Detection and Recognition System and Method for Mobile Platform

【技术实现步骤摘要】
一种移动平台高精度低慢小目标探测识别系统及方法
本专利技术涉及雷达目标探测
，尤其涉及基于移动(车载)平台的无人机等低慢小目标探测识别技术。
技术介绍
低慢小航空器是指飞行高度在1000米以下、飞行时速小于200公里、雷达反射面积小于2平方米的航空器具或飞行器。随着我国低空开放管理改革的深入开展，开放低空空域、发展通用航空已是当务之急，无人机等低慢小飞行器将会越来越多地出现在人们的低空视野中。然而，如何对爆发式增长的无人机进行监测管理成为一个亟待解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供本专利技术提供一种应用于车载动平台的低慢小目标探测识别系统，用于对入侵的低慢小航空器进行探测、定位、识别和告警，为威胁处置单元的启动和运行提供辅助信息，以解决机场、核电站等重点区域的低空安全防护问题。为实现上述目的，本专利技术的技术方案为：一种高精度低慢小目标探测识别系统，该系统配置在移动平台上，包括目标探测单元、支撑架、控制单元以及电源装置；所述目标探测单元包括：相控阵雷达,用于对远距离低慢小目标进行探测；以及光学成像模块,用于对雷达探测到的嫌疑目标进行高分辨率成像；所述支撑架包括一固定支架，所述相控阵雷达固定设置在该固定支架上，所述光学成像模块通过一运动支架设置在该固定支架上，使得该光学成像模块能够相对该固定支架进行俯仰摆动。进一步地，所述相控阵雷达为一维雷达阵面，所述固定支架通过一旋转台设置在所述移动平台上。进一步地，所述移动平台具有一可封闭空间，当系统对目标进行探测识别时，所述目标探测单元通过一升降机构从该空间伸出。进一步地，所述可封闭空间具有可开闭的门，该门的开闭与所述目标探测单元的升降运动联动。进一步地，该系统还包括一惯性测量单元，该惯性测量单元设置在所述固定支架上用于安装相控阵雷达的基座上。本专利技术还提出了一种利用上述系统进行低慢小目标探测识别的方法，包括如下步骤：实时获取移动平台xyz三坐标方向的角速度和/或角加速度，解算平台横纵两个方向上的倾角；利用相控阵雷达对目标进行探测，获取目标的xyz三坐标位置信息；对所述目标坐标位置信息进行倾角补偿，获取不受平台抖动影响的实际目标位置；根据所述实际目标位置，利用光学成像模块获取目标图像，以对目标进行确认。进一步地，该方法采用图像局部不变特征匹配的方法进行目标识别，包括：检测局部不变特征，在图像中确定待检测特征的位置或局部区域；描述局部不变特征，在上述特征位置或局部区域建立局部不变特征描述向量；利用相似性测量准则，对局部不变特征进行匹配。进一步地，该方法还包括在确认目标后，引导所述光学成像模块实时跟踪目标运动轨迹。本专利技术通过上述技术方案获得了如下的技术效果：(1)本专利技术设计的无人机探测系统应用于车载移动平台，可实现无人机探测系统的高效集成、快速部署、灵活机动和区域巡检。(2)本专利技术设计的无人机探测系统通过使用平台解耦模块，消除平台抖动对目标探测精度带来的影响，同时考虑因平台自身运动引入的多普勒，可以实现边运动边探测。(3)利用光电成像模块，可对雷达探测到的嫌疑目标进行自动光电成像、目标确认和识别。(4)利用无线传输模块，可将探测识别到的威胁目标信息实时传输到控制中心,为处置决策提供输入数据。附图说明图1是根据本专利技术实施例的低慢小目标探测识别系统结构示意图；图2是利用图1所示系统进行低慢小目标探测识别的方法流程图；图3是本专利技术进行平台解耦的工作流程图；图4是本专利技术使用的惯性坐标系与载体坐标系关系图；图5是本专利技术中雷达对获取的数字信号进行一系列处理的工作流程图；图6是图2所示方法中目标识别步骤的工作流程图。具体实施方式以下结合附图和实施例对本专利技术提出的低慢小目标探测识别系统的技术方案进行更详细地描述。如图1所示，该低慢小目标探测识别系统配置在移动平台上。所述移动平台可以是轮式车辆、履带车、轨道列车、自主机器人移动平台等。根据本专利技术优选的实施方式，所述移动平台具有可封闭空间1，例如车厢、集装箱、封闭箱体等，用于收纳该探测识别系统。低慢小目标探测识别系统包括目标探测单元、支撑架、控制单元以及电源装置。所述目标探测单元包括相控阵雷达6,用于对远距离低慢小目标进行探测；以及光学成像模块4,用于对雷达探测到的嫌疑目标进行高分辨率成像。所述目标探测单元安装在所述支撑架上，该支撑架对所述目标探测单元进行支撑，包括升降机构2、旋转台3以及固定支架5。根据本专利技术优选的实施方式，所述升降机构2设置在所述可封闭空间1中，可以是液压升降机构或气动升降机构。该可封闭空间1顶部设有可开闭的窗口，当操作所述升降机构2上升时，可将安装在支撑架上的探测单元从所述窗口伸出；当操作所述升降机构2下降时，可将支撑架及其上安装的探测单元收纳在所述可封闭空间1内。通过上述结构，该系统在不工作时可以隐藏在箱体中，提高了系统的隐蔽性，并避免系统受到外界人为或意外损坏。根据更进一步优选的实施方式，所述可开闭窗口为滑移门或可向外打开的旋转门，门驱动机构可以是电机驱动或电磁致动器驱动。所述门可与升降机构联动操作，即当操作升降机构上升时，提前一定时间打开所述门，并且在操作升降机构下降完成后，关闭所述门。所述联动操作可以通过获取升降机构控制信号实现，或者通过传感器，例如位置传感器检测升降机构状态触发所述门的开闭，或者通过机械互锁机构实现所述联动操作。旋转台3设置在所述升降机构2上，并随升降机构2升降而整体上升或下降。该旋转台3可在水平面内进行任意角度的顺时针或逆时针旋转，根据本专利技术优选的实施方式，该旋转台3采用步进电机驱动。固定支架5安装在所述旋转台3上，并随该旋转台3在水平面内旋转。根据本专利技术优选的实施例，所述固定支架5为U形结构，包括第一支臂和第二支臂，所述相控阵雷达6、光学成像模块4上下间隔地设置在两支臂之间。所述相控阵雷达6用于对远距离低慢小目标进行探测，包括至少一个雷达阵面，该雷达阵面固定安装在所述支架5上，其一方面利用所述旋转台3的旋转运动在水平方向上实现360度扫描，另一方面通过控制雷达阵面阵元的相位、幅度，实现雷达波束在俯仰方向上的扫描。优选地，所述相控阵雷达6为一维相控阵雷达，从而简化系统控制方法，降低系统成本。光学成像模块4用于对雷达探测到的嫌疑目标进行高分辨率成像，可以是红外成像传感器、可见光传感器等。所述光学成像模块4通过一运动支架7安装在所述固定支架5上。如图1所示，所述运动支架7为一水平支架，该水平支架两端分别与所述第一支臂、第二支臂连接。优选地，所述第一支臂、第二支臂中的至少一个设有驱动电机8，该驱动电机8的输出轴与所述水平支架7连接，驱动该水平支架绕自身轴线旋转，进而带动安装在该水平支架上的光学成像模块4进行俯仰运动。如图1所示，所述第一支臂、第二支臂分别设有一驱动电机8，两驱动电机8的输出轴分别与所述水平支架的一端连接，从而使该水平支架的旋转运动更加平稳，从而提高了光学成像模块4的俯仰运动精度。根据本专利技术更进一步的实施例，所述水平支架还可沿所述支臂上下移动，进而调节所述光学成像模块4。为此，所述第一支臂、第二支臂中的至少一个设有直线驱动机构(未图示)，例如丝杠螺母机构、直线电机、电磁驱动器等。同时，所述支臂上还有供所述水平支架上下滑动的导轨(未图示)。通过上述机构，本专利技术将雷达探测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高精度低慢小目标探测识别系统，该系统配置在移动平台上，包括目标探测单元、支撑架、控制单元以及电源装置；所述目标探测单元包括：相控阵雷达,用于对远距离低慢小目标进行探测；以及光学成像模块,用于对雷达探测到的嫌疑目标进行高分辨率成像；其特征在于：所述支撑架包括一固定支架，所述相控阵雷达固定设置在该固定支架上，所述光学成像模块通过一运动支架设置在该固定支架上，使得该光学成像模块能够相对该固定支架进行俯仰摆动。

【技术特征摘要】
1.一种高精度低慢小目标探测识别系统，该系统配置在移动平台上，包括目标探测单元、支撑架、控制单元以及电源装置；所述目标探测单元包括：相控阵雷达,用于对远距离低慢小目标进行探测；以及光学成像模块,用于对雷达探测到的嫌疑目标进行高分辨率成像；其特征在于：所述支撑架包括一固定支架，所述相控阵雷达固定设置在该固定支架上，所述光学成像模块通过一运动支架设置在该固定支架上，使得该光学成像模块能够相对该固定支架进行俯仰摆动。2.根据权利要求1所述的高精度低慢小目标探测识别系统，其特征在于：所述相控阵雷达为一维雷达阵面，所述固定支架通过一旋转台设置在所述移动平台上。3.根据权利要求1或2所述的高精度低慢小目标探测识别系统，其特征在于：所述移动平台具有一可封闭空间，当系统对目标进行探测识别时，所述目标探测单元通过一升降机构从该空间伸出。4.根据权利要求3所述的高精度低慢小目标探测识别系统，其特征在于：所述可封闭空间具有可开闭的门，该门的开闭与所述目标探测单元的升降运动联动。5.根据权利要求1所述的高精度低慢小目标探测识别...

【专利技术属性】
技术研发人员：金敏，汪宗福，张平，吴磊，鲁瑞莲，
申请(专利权)人：成都汇蓉国科微系统技术有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51