基于运动参数和信号参数的空中目标威胁评估方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于运动参数和信号参数的空中目标威胁评估方法及装置，属于态势感知领域，包括步骤：利用有源探测装备向空中辐射探测信号，并接收空中目标的反射信号；再通过分析接收信号与发射信号的对应关系，确定反射信号的幅度，以及空中目标的距离、速度和方位，并结合幅度、距离、速度和方位这四维参数来估计空中目标对有源探测装备所处环境或平台的威胁程度。本发明专利技术根据目标运动参数和探测信号参数实时估计目标威胁程度，可以准确表征目标威胁程度，可以提高空域监测效率。可以提高空域监测效率。可以提高空域监测效率。

【技术实现步骤摘要】
基于运动参数和信号参数的空中目标威胁评估方法及装置


[0001]本专利技术涉及态势感知领域，更为具体的，涉及一种基于运动参数和信号参数的空中目标威胁评估方法及装置。

技术介绍

[0002]在态势感知领域，通过有源探测装备对空中不明飞行物进行状态监测，存在监测效率不高的技术问题。其中，现有目标威胁评估方案主要有以下几种：1)根据目标运动状态计算各个威胁因子，然后再对各威胁因子加权求和求得目标威胁程度，且各权重系数之和为1；2)根据目标多源传感器信息，结合传感器可信度、D
‑
S模型、决策规则、模式判别、推理网络等进行目标威胁评估；3)通过神经网络或机器学习对大量威胁目标参数及状态进行训练建模，通过训练所得模型来评估相同应用场景下目标威胁程度。
[0003]上述方法在空中目标监测应用中，存在以下不足：
[0004]1)各威胁因子权重很难准确计算，不同场景下威胁因子的权重值不同，甚至在相同场景下不同专家确定的权重值也可能不同；2)过多的计算流程会严重影响算法的稳定性，任何一个环节都可能明显影响最终的威胁评估结果，且这些处理环节很可能与具体的应用场景密切相关；3)机器学习需要大量的威胁目标样本数据，而实际情况中很难收集到充足的样本，因此建立的模型也并不一定十分准确，应用效果不佳，且计算平台复杂导致移植性差。由于以上不足，空中不明飞行物状态监测的监测效率有待进一步提高。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于运动参数和信号参数的空中目标威胁评估方法及装置，根据目标运动参数和探测信号参数实时估计目标威胁程度，可以准确表征目标威胁程度，可以提高空域监测效率等。
[0006]本专利技术的目的是通过以下方案实现的：
[0007]一种基于运动参数和信号参数的空中目标威胁评估方法，包括以下步骤：
[0008]利用有源探测装备向空中辐射探测信号，并接收空中目标的反射信号；
[0009]再通过分析接收信号与发射信号的对应关系，确定反射信号的幅度，以及空中目标的距离、速度和方位，并结合幅度、距离、速度和方位这四维参数来估计空中目标对有源探测装备所处环境或平台的威胁程度。
[0010]进一步地，所述结合幅度、距离、速度和方位这四维参数来估计空中目标对有源探测装备所处环境或平台的威胁程度，具体包括子步骤：
[0011]S1，建立目标的状态方程和目标的观测方程；
[0012]S2，计算先验估计和先验误差协方差矩阵；
[0013]S3，计算卡尔曼滤波增益；
[0014]S4，计算后验估计和后验误差协方差矩阵；
[0015]S5，重复步骤S3～步骤S5，待目标威胁度收敛后得到目标实时威胁程度。
[0016]进一步地，在步骤S1中，所述建立目标的状态方程，具体包括子步骤：
[0017]按照如下方式建立目标的状态方程：[R
k T
k
]T
＝A[R
k
‑
1 T
k
‑1]T
+W
k
，其中R
k
和T
k
分别表示k时刻目标的散射截面积和威胁度，为状态转移矩阵，t为观测时间间隔，W
k
为k时刻目标状态估计误差，设W
k
服从均值为零，方差为σ的高斯分布。
[0018]进一步地，在步骤S1中，建立目标的观测方程具体包括子步骤：
[0019]按照如下方式建立目标的观测方程：按照如下方式建立目标的观测方程：其中，Am为目标回波幅度，D为目标威胁距离，Ve为目标速度，P
t
为辐射功率，G
t
为发射天线增益，G
r
为接收天线增益，R为目标散射截面积，c为光速，f为辐射信号频率，T为目标威胁度，Az为目标方位，D
max
为目标最大威胁距离，Ve
max
为目标最大速度，v
Am
、v
D
、v
v
和v
Az
分别表示幅度、距离、速度和方位的测量误差。
[0020]进一步地，在步骤S2中，所述计算先验估计和先验误差协方差矩阵，具体包括子步骤：
[0021]计算先验估计[R
k T
k
]‑
＝A[R
k
‑
1 T
k
‑1]和先验误差协方差矩阵其中其中为k时刻先验误差协方差矩阵，P
k
‑1为k
‑
1时刻后验误差协方差矩阵，A
T
为状态转移矩阵A的转置，E为期望运算，为k时刻目标状态估计误差的转置。
[0022]进一步地，在步骤S3中，所述计算卡尔曼滤波增益，具体包括子步骤：
[0023]按照如下方式计算卡尔曼滤波增益：其中，H
T
为矩阵H的转置，矩阵k时刻测量误差k时刻测量误差为k时刻测量误差V
k
的转置，为k时刻幅度测量误差，为k时刻距离测量误差，为k时刻速度测量误差，为k时刻方位测量误差。
[0024]进一步地，在步骤S4中，计算后验估计具体包括子步骤：
[0025]按照如下方式计算后验估计[R
k T
k
]＝[R
k T
k
]‑
+K
k
([Am D Ve Az]T
‑
h([R
k T
k
]‑
))。
[0026]进一步地，在步骤S4中，计算后验误差协方差矩阵具体包括子步骤：按照如下方式计算后验误差协方差矩阵h为一阶泰勒展开函数，I为单位矩阵，K
k
为卡尔曼滤波增益。
[0027]进一步地，在步骤S5中，在目标威胁度收敛后还包括子步骤：进行有限点的中值滤波或均值滤波，然后得到目标实时威胁程度。
[0028]一种基于运动参数和信号参数的空中目标威胁评估装置，包括有源探测装备和信号处理装置；
[0029]所述有源探测装备，用于向空中辐射探测信号，并接收空中目标的反射信号；
[0030]所述信号处理装置，用于通过分析接收信号与发射信号的对应关系，确定反射信号的幅度，以及确定空中目标的距离、速度和方位，并结合幅度、距离、速度和方位这四维参数来估计空中目标对有源探测装备所处环境或平台的威胁程度；
[0031]所述信号处理装置，还用于执行权利要求2～9任一所述的基于运动参数和信号参数的空中目标威胁评估方法。
[0032]本专利技术的有益效果包括：
[0033]本专利技术根据目标运动参数和探测信号参数实时估计目标威胁程度，可以提高空域监测效率。
[0034]本专利技术方法根据目标运动参数和探测信号参数联合估计目标威胁程度，基于目标状态变化模型连续实时估计目标威胁程度，不仅在短时间内实现收敛，还可根本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于运动参数和信号参数的空中目标威胁评估方法，其特征在于，包括以下步骤：利用有源探测装备向空中辐射探测信号，并接收空中目标的反射信号；再通过分析接收信号与发射信号的对应关系，确定反射信号的幅度，以及空中目标的距离、速度和方位，并结合幅度、距离、速度和方位这四维参数来估计空中目标对有源探测装备所处环境或平台的威胁程度。2.根据权利要求1所述的基于运动参数和信号参数的空中目标威胁评估方法，其特征在于，所述结合幅度、距离、速度和方位这四维参数来估计空中目标对有源探测装备所处环境或平台的威胁程度，具体包括子步骤：S1，建立目标的状态方程和目标的观测方程；S2，计算先验估计和先验误差协方差矩阵；S3，计算卡尔曼滤波增益；S4，计算后验估计和后验误差协方差矩阵；S5，重复步骤S3～步骤S5，待目标威胁度收敛后得到目标实时威胁程度。3.根据权利要求2所述的基于运动参数和信号参数的空中目标威胁评估方法，其特征在于，在步骤S1中，所述建立目标的状态方程，具体包括子步骤：按照如下方式建立目标的状态方程：[R
k T
k
]
T
＝A[R
k
‑
1 T
k
‑1]
T
+W
k
，其中R
k
和T
k
分别表示k时刻目标的散射截面积和威胁度，为状态转移矩阵，t为观测时间间隔，W
k
为k时刻目标状态估计误差，设W
k
服从均值为零，方差为σ的高斯分布。4.根据权利要求2所述的基于运动参数和信号参数的空中目标威胁评估方法，其特征在于，在步骤S1中，建立目标的观测方程具体包括子步骤：按照如下方式建立目标的观测方程：按照如下方式建立目标的观测方程：其中，Am为目标回波幅度，D为目标威胁距离，Ve为目标速度，P
t
为辐射功率，G
t
为发射天线增益，G
r
为接收天线增益，R为目标散射截面积，c为光速，f为辐射信号频率，T为目标威胁度，Az为目标方位，D
max
为目标最大威胁距离，Ve
max
为目标最大速度，v
Am
、v
D
、v
v
和v
Az
分别表示幅度、距离、速度和方位的测量误差。5.根据权利要求2所述的基于运动参数和信号参数的空中目标威胁评估方法，其特征在于，在步骤S2中，所述计算先验估计和先验误差...

【专利技术属性】
技术研发人员：高晓成，胡飞，谭瑞捷，吴高洁，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十九研究所，
类型：发明
国别省市：