[发明专利]用于被动传感器对空观测网的目标引导方法及引导系统

说明书

技术领域

本发明涉及目标跟踪与数据融合技术领域，尤其涉及一种用于被动传感器对空观测网的目标引导方法及引导系统。

背景技术

对低空目标探测而言，微波雷达是主要的手段，光学探测器是重要的补充。光学探测是一种被动的目标探测方式，与雷达等主动传感器相比，具有成本低、虚警率低、适合大范围部署、战场生存能力高等优点。在光学传感器组成的组网系统中，单个光学传感器虽然探测精度高，但其只有方位和俯仰角度信息，没有距离信息；同时，由于人工操作以及传感器视场小的原因，使得传感器对目标搜索能力比较弱，同时本身单个传感器的探测范围较小，会导致对运动目标的可探测与跟踪的时间更短；另外，传统的搜索方法主要靠听声音和人眼直接观察等方式来进行，反应速度慢、发现目标概率低。基于以上原因，使得被动传感器系统采样稀疏，难以保证跟踪的连续性，且漏警率较高。因此，通过提高网络中单个传感器搜索目标的能力，来提升系统的探测与跟踪性能、增大数据率，是非常有必要的。为了提高光学传感器组网的发现概率，需要对传感器进行必要的目标引导。所谓对光学传感器进行目标引导，是指当传感器对目标跟踪丢失后或者传感器之间进行目标交接时，被引导传感器难以搜索到目标，目标引导系统通过对传感器进行引导，使其能在指定的空域内搜索目标，并继续对该目标进行探测与跟踪，以保证对目标跟踪的连续性和稳定性。通过对传感器进行有针对性的引导，可大大提高传感器搜索目标效率和整个组网系统的目标发现概率。在这种工作模式下，被引导传感器能否在已获取跟踪信息的引导之下，快速准确地捕获到目标，是解决问题的关键。

目前，对传感器的引导技术已成为一种重要的探测跟踪手段。现有技术中公开了几种雷达引导方法。一、传统的雷达引导交接方法，一般直接假设引导信息已变换到跟踪雷达坐标系，且满足标准误差分布，再利用此误差分布，得到目标在跟踪雷达各个波位的概率，并将其作为编排搜索波位的依据。二、利用滑窗式最小二乘法、5点2次预测法等进行预测，实现光电经纬仪的引导，但这种方法只是给出了目标的预测的位置，没有给出预测的位置误差分布以及搜索空域。三、主被动传感器同地配置下，通过IRST对3D雷达进行引导。四、在主被动传感器同地配置下，通过IRST对3D雷达进行引导，并推导出了引导公式，并对引导误差、成功引导概率和相关性质进行了详细分析和仿真讨论。五、用二坐标搜索雷达的测量数据，来估计目标高度(俯仰角)，以实现对光电跟踪仪的引导，并给出了一种现实可行的搜索策略。但这些方法对于光学被动传感器系统引导问题均无法直接运用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对被动传感器系统中单个传感器对目标搜索能力弱、对运动目标可探测与跟踪时间短的问题，提供一种用于被动传感器对空观测网的目标引导方法及引导系统，通过对单个传感器的引导，来提升整个传感器系统的探测与跟踪性能。本发明是这样实现的：

一种用于被动传感器对空观测网的目标引导方法，包括如下步骤：

根据目标在当前时刻的位置及运动方程预测目标进入被引导传感器探测范围的时刻T及该时刻T的目标状态向量；

根据预测的目标进入被引导传感器探测范围的时刻T及该时刻T的目标状态向量预测目标进入被引导传感器的探测范围时该传感器的预测观测向量；

根据目标在当前时刻的速度及速度协方差计算目标到达所预测的位置的时间误差ΔT；

根据对目标进行跟踪时所采用的目标跟踪滤波算法计算被引导传感器观测向量的预测协方差矩阵；

根据预测的目标进入被引导传感器的探测范围时的位置及所述被引导传感器观测向量的预测协方差矩阵确定搜索空域；

控制被引导传感器在时刻T-3ΔT对所述搜索空域进行目标搜索。

进一步地，所述搜索空域的确定方法具体为：

根据所述被引导传感器观测向量的预测协方差矩阵确定目标进入被引导传感器的探测范围时的位置相对于被引导传感器的方位角引导误差协方差及俯仰角引导误差协方差；

将以所预测的目标进入被引导传感器的探测范围时的位置为中心，以所述方位角引导误差协方差的三倍及所述俯仰角引导误差协方差的三倍分别为长短轴所确定的椭圆形区域作为所述搜索空域。

进一步地，当所述被引导传感器的视场能够完全覆盖所述椭圆形区域时，控制被引导传感器在时刻T-3ΔT时将其视场中心对准所述目标进入被引导传感器的探测范围时的位置进行搜索；当所述被引导传感器的视场不能完全覆盖所述椭圆形区域时，控制被引导传感器从时刻T-3ΔT开始以所述中心为搜索起点，先沿所述椭圆形区域的长轴方向进行搜索，再沿所述椭圆形区域的短轴方向进行搜索。