[发明专利]无需大气消光系数的红外小目标距离估计方法

摘要

本发明提出了一种无需大气消光系数的红外小目标距离估计方法，属于光电探测技术领域，主要解决现有小目标距离估计准确度和实用性差的问题。其实现步骤是：先利用红外传感器测量目标的辐照度E[n]；利用光电经纬仪获得目标的方位角αn和俯仰角βn；利用定位系统获得探测器的空间坐标(xn-1，yn-1，zn-1)；根据方位角αn、俯仰角βn确定目标的方向余弦ln；再利用n-1和n相邻两次采样时刻上的目标辐照度E[n-1]和E[n]计算目标距离比ρ；然后对目标的距离进行估计。本发明对距离的估计无需大气消光系数，无需要求目标的先验知识和其他限制条件，适用于单波段红外传感器对红外小目标的距离估计。

主权项

一种无需大气消光系数的红外小目标距离估计方法，包括如下步骤：(1)设定由单波段红外传感器、光电经纬仪和定位系统构成的探测器的观测坐标系x‑y‑z，其x‑y平面为探测器平台所在平面，其x坐标轴的负向为探测器的运动方向在x‑y平面的投影方向，z坐标轴的正向为x‑y平面向上的垂线方向，y坐标轴的方向按照右手坐标系规则设置；(2)设采样时刻序号n＝1，2，3，……，利用单波段红外传感器获取红外小目标在n‑1采样时刻上的辐照度E[n‑1]和n采样时刻上的辐照度E[n]；(3)利用与单波段红外传感器平行联动安装的光电经纬仪，获取目标的方向信息，该方向信息包括目标在n‑1采样时刻上的方位角αn‑1、俯仰角βn‑1和n采样时刻上的方位角αn、俯仰角βn；(4)利用GPS全球定位系统或北斗星定位系统，根据步骤(1)中设置的探测器观测坐标系，分别获取探测器在n‑1采样时刻上的三维空间坐标(xn‑1，yn‑1，zn‑1)和n采样时刻上的坐标(xn，yn，zn)；(5)根据步骤(2)中获得的目标辐照度E[n‑1]和E[n]，从第n≥2采样时刻开始，计算目标在n‑1和n相邻两次采样时刻上到探测器的距离之比ρ：如果E[n]≤E[n‑1]，则 ρ = 0.6316 ( k + k 2 + 3 2 k 3 + 13 6 k 4 - 101 24 k 6 ) , 其中k为中间变量， k = E [ n ] / E [ n - 1 ] ; 如果E[n]＞E[n‑1]，则 ρ = 1 / [ 0.6316 ( q + q 2 + 3 2 q 3 + 13 6 q 4 - 101 24 q 6 ) ] , 其中q为中间变量， q = E [ n - 1 ] / E [ n ] ; (6)根据步骤(3)中得到的方位角αn‑1、αn和俯仰角βn‑1、βn，分别计算目标在n‑1采样时刻上的方向余弦ln‑1和n采样时刻上的方向余弦ln：(7)根据步骤(4)中得到的探测器在n‑1采样时刻上的空间坐标(xn‑1，yn‑1，zn‑1)和n采样时刻上的空间坐标(xn，yn，zn)、步骤(5)中得到的目标距离比ρ和步骤(6)中得到的目标在n‑1采样时刻上的方向余弦ln‑1和n采样时刻上的方向余弦ln，估计目标在n采样时刻上的距离rn： r n = | x n - x n - 1 ρl n - 1 - l n | ; (8)采样时刻n结束，进入n+1采样时刻，重复以上步骤，继续获取目标和探测器的相关信息并实施对目标距离的估计。