基于雷达和光电融合的高机动和悬停目标全航迹跟踪方法技术

本发明专利技术提供一种基于雷达和光电融合的高机动和悬停目标全航迹跟踪方法，具体过程为：雷达系统对运动目标进行稳定跟踪，并将稳定跟踪目标的位置信息发送给光电系统，启动并引导光电系统对目标进行捕获；光电系统一旦捕获目标，并将本系统的处理结果信息实时回传给雷达系统；雷达系统对自身与光电系统的测量信息进行融合处理，更新目标的跟踪航迹。本发明专利技术利用光电系统对悬停目标的检测能力，解决仅雷达系统不能检测静止目标的问题，使基于雷达和光电融合的系统具有连续跟踪走‑停目标的能力，航迹连续性好。

Full track tracking method of high maneuvering and hovering targets based on radar and photoelectric fusion

【技术实现步骤摘要】
基于雷达和光电融合的高机动和悬停目标全航迹跟踪方法
本专利技术属于多传感器数据融合处理
，具体涉及一种基于雷达和光电融合的高机动和悬停目标全航迹跟踪方法。
技术介绍
随着低慢小目标尤其是无人机目标的技术发展，低慢小目标引起的重大安全威胁问题日趋严重，从而导致了对此类目标进行准确探测与跟踪的现实需求。雷达设备是运动目标探测与跟踪的主要传感器，具备探测距离远、范围广，同时跟踪多目标，性能稳定的优点。为了减少成本，常采用低分辨雷达进行低慢小目标的检测与跟踪，同时在方位维以机械扫描体制工作。机械扫描雷达存在低数据率的问题，不利于高机动目标的跟踪，并且雷达无法检测跟踪静止悬停的目标。近年来光电设备在低慢小目标的探测与跟踪、目标识别、威胁评估中的作用越来越重要。采用光电设备对目标进行跟踪，具有数据率高、探测角度精度高、目标图像直观等特点，但光电设备只能测量目标的角度信息。与雷达相比，光电的测角精度远高于雷达系统，且能检测静止的目标。因此，利用雷达和光电设备协同工作，可以优势互补，能够实现目标的全方位监测和重点目标高精度全航迹有效跟踪。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种基于雷达和光电融合的高机动和悬停目标全航迹跟踪方法，由雷达和光电设备组成多传感器系统，利用雷达的高精度距离和速度测量、全方位探测能力与光电系统的高精度角度测量、静止目标探测能力，通过信息融合处理，给出目标的精确位置估计，提高重点目标的跟踪航迹精度和连续性，提高系统对高机动和悬停目标跟踪的可靠性。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的一种基于雷达和光电融合的高机动和悬停目标全航迹跟踪方法，具体过程为：雷达系统对运动目标进行稳定跟踪，并将稳定跟踪目标的位置信息发送给光电系统，启动并引导光电系统对目标进行捕获；光电系统一旦捕获目标，并将本系统的处理结果信息实时回传给雷达系统；雷达系统对自身与光电系统的测量信息进行融合处理，更新目标的跟踪航迹。进一步地，本专利技术光电系统在捕获目标后，若持续检测并跟踪目标，则将持续测量的目标方位角和俯仰角信息回传给雷达系统，若丢失目标，则在目标所在区域进行小范围搜索，重新捕获并探测目标，在重新捕获目标前，光电系统不回传信息或回传具有无效标志的信息给雷达系统；当光电系统无回传信息或回传无效信息时，雷达系统基于自身的测量信息更新目标的跟踪航迹。进一步地，本专利技术所述雷达系统对自身与光电系统的测量信息进行融合处理包括：在雷达当前扫描圈次的目标照射检测帧周期，根据雷达系统和光电系统的目标检测结果，更新目标的跟踪航迹分以下情况进行：a.雷达系统和光电系统同时检测到跟踪目标b.雷达系统未检测到跟踪目标，光电系统检测到跟踪目标c.雷达系统和光电系统都未检测到跟踪目标。进一步地，本专利技术所述雷达系统对自身与光电系统的测量信息进行融合处理还包括：在雷达下一扫描圈次的目标照射检测帧周期到达前，雷达系统利用目标的历史航迹信息和光电系统的角度信息进行航迹预测；如果光电系统检测到目标且实时传送有效角度信息，将光电系统角度信息与预测航迹的角度进行关联，若关联成功，则使用光电系统角度值替换预测航迹的角度值。进一步地，本专利技术在雷达系统和光电系统同时检测到跟踪目标时，更新目标的跟踪航迹过程为：①当前点迹取雷达的检测距离为测量距离，取雷达检测速度为测量速度；若光电系统的角度与原预测航迹的角度能够关联，则取光电系统的角度为当前点迹的测量角度，否则使用雷达系统的测量角度；设雷达信号处理帧时间为TF，光电信号处理帧时间为To，且TF＞＞To，在角度关联处理时，以雷达信息时间为参考时间，关联处理至少大于范围TF+To的历史时间内的光电系统角度信息；②利用当前点迹信息进行航迹滤波更新；③丢失目标圈次计数变量N清零。进一步地，本专利技术在雷达系统未检测到跟踪目标，光电系统检测到跟踪目标时，更新目标的跟踪航迹过程为：①预测航迹的距离和速度不变；②若光电系统的角度与预测航迹的角度能够关联，则用光电系统的角度来替换预测航迹的角度值，丢失目标圈次计数变量N清零；否则预测航迹角度不变，且更新丢失目标圈次计数变量N＝N+1；③计算雷达系统丢失目标且光电系统能够检测目标的累积时间T，然后判断运动目标是否为悬停状态，设置门限Tb，当T＞Tb时，判断目标运动状态为悬停，同时将航迹速度值赋为零，直到目标再次运动，雷达检测到目标并得到测量数据。进一步地，本专利技术在雷达系统和光电系统都未检测到跟踪目标时，更新目标的跟踪航迹过程为：①继续原雷达系统的数据处理，利用历史航迹信息进行航迹预测；②更新丢失目标圈次计数变量N＝N+1，若N大于系统容许的目标丢失次数Na，则判定目标丢失，航迹消亡。有益效果(1)利用光电系统对悬停目标的检测能力，解决仅雷达系统不能检测静止目标的问题，使基于雷达和光电融合的系统具有连续跟踪走-停目标的能力，航迹连续性好。(2)利用光电系统对目标的连续跟踪能力，提高重点目标的检测数据率，解决机扫雷达数据率低引起的对机动目标连续跟踪能力差的问题，增强了航迹连续性。(3)利用光电系统的高精度测角与雷达高精度距离、速度测量融合，提高整体系统的目标跟踪测量精度。附图说明图1为基于雷达和光电融合的高机动和悬停目标全航迹跟踪方法流程图。图2为雷达系统信息和光电系统信息的融合处理流程。具体实施方式为了更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图及具体实施例对本专利技术做进一步详细描述。本实施例利用小型无人机的飞行试验验证本专利技术的有效性。所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，不是全部的实施例，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。本专利技术实施例一种基于雷达和光电融合的高机动和悬停目标全航迹跟踪方法，如图1所示，具体过程为：雷达系统对运动目标进行稳定跟踪，并将稳定跟踪目标的位置信息发送给光电系统，启动并引导光电系统对目标进行捕获；光电系统一旦捕获目标，并将本系统的处理结果信息实时回传给雷达系统；雷达系统对自身与光电系统的测量信息进行融合处理，更新目标的跟踪航迹。本实施例中雷达系统接收目标的雷达回波并进行信号处理，实现动目标检测以及目标位置和运动参数的测量，然后雷达系统对连续测量所得的目标点迹数据进行航迹起始、点航关联、航迹滤波等数据处理，形成对运动目标的稳定跟踪航迹。在雷达系统对运动目标进行稳定跟踪后，利用通信模块将稳定跟踪目标的位置信息发送给光电系统，启动并引导光电系统对重点目标进行捕获；光电系统一旦捕获目标，它便利用通信模块开始将本系统的处理结果信息实时回传给雷达系统。本实施例中利用光电系统对悬停目标的检测能力，解决仅雷达系统不能检测静止目标的问题，使基于雷达和光电融合的系统具有连续跟踪走-停目标的能力，航迹连续性好。本专利技术的又一实施例，光电系统在捕获目标后，若持续检测并跟踪目标，则将持续测量的目标方位角和俯仰角信息回传给雷达系统，同时将角度测量信息回传给雷达系统，若丢失目标，则在目标所在区域进行小范围搜索，重新捕获并探测目标，在重新捕获目标前，光电系统不回传信息或回传具有无效标志的信息给雷达系统；当光电系统无回传信息或回传无效信息时，雷达系统基于自身的测量信息更新目标的跟踪航迹。本专利技术的又一实施例中，多传感器系统由一台方位机扫俯仰相控的脉冲体制雷达系统和一台具备可见光成像及图像处理本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于雷达和光电融合的高机动和悬停目标全航迹跟踪方法，其特征在于，具体过程为：雷达系统对运动目标进行稳定跟踪，并将稳定跟踪目标的位置信息发送给光电系统，启动并引导光电系统对目标进行捕获；光电系统一旦捕获目标，并将本系统的处理结果信息实时回传给雷达系统；雷达系统对自身与光电系统的测量信息进行融合处理，更新目标的跟踪航迹。

【技术特征摘要】
1.一种基于雷达和光电融合的高机动和悬停目标全航迹跟踪方法，其特征在于，具体过程为：雷达系统对运动目标进行稳定跟踪，并将稳定跟踪目标的位置信息发送给光电系统，启动并引导光电系统对目标进行捕获；光电系统一旦捕获目标，并将本系统的处理结果信息实时回传给雷达系统；雷达系统对自身与光电系统的测量信息进行融合处理，更新目标的跟踪航迹。2.根据权利要求1所述基于雷达和光电融合的高机动和悬停目标全航迹跟踪方法，其特征在于，光电系统在捕获目标后，若持续检测并跟踪目标，则将持续测量的目标方位角和俯仰角信息回传给雷达系统，若丢失目标，则在目标所在区域进行小范围搜索，重新捕获并探测目标，在重新捕获目标前，光电系统不回传信息或回传具有无效标志的信息给雷达系统；当光电系统无回传信息或回传无效信息时，雷达系统基于自身的测量信息更新目标的跟踪航迹。3.根据权利要求1所述基于雷达和光电融合的高机动和悬停目标全航迹跟踪方法，所述雷达系统对自身与光电系统的测量信息进行融合处理包括：在雷达当前扫描圈次的目标照射检测帧周期，根据雷达系统和光电系统的目标检测结果，更新目标的跟踪航迹分以下情况进行：a.雷达系统和光电系统同时检测到跟踪目标b.雷达系统未检测到跟踪目标，光电系统检测到跟踪目标c.雷达系统和光电系统都未检测到跟踪目标。4.根据权利要求3所述基于雷达和光电融合的高机动和悬停目标全航迹跟踪方法，所述雷达系统对自身与光电系统的测量信息进行融合处理还包括：在雷达下一扫描圈次的目标照射检测帧周期到达前，雷达系统利用目标的历史航迹信息和光电系统的角度信息进行航迹预测；如果光电系统检测到目标且实时传送有效角度信息，将光电系统角度信息与预测航迹的角度进行关联，若关联成功，则使用光电系...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁爱英，
申请(专利权)人：北京雷久科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京,11