用于被动传感器对空观测网的目标引导方法及引导系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及目标跟踪与数据融合技术领域，尤其设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】
[0002] 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W及传感 器视场小的原因，使得传感器对目标捜索能力比较弱，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，传统的捜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W上原因，使得被动传感 器系统采样稀疏，难W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 器捜索目标的能力，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W捜索到目标，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捜索 目标，并继续对该目标进行探测与跟踪，W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，可大大提高传感器捜索目标效率和整个组网系统的目标发现概 率。在运种工作模式下，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。
[0003] 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，并将其作为编排捜索波位的依据。二、利用滑窗式最小二乘法、5点2次预测法等进行预 巧。，实现光电经缔仪的引导，但运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W及捜索空域。Ξ、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、用二坐标捜索雷达的 测量数据，来估计目标高度（俯仰角），W实现对光电跟踪仪的引导，并给出了一种现实可 行的捜索策略。但运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】
[0004] 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捜索能 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。本发明是运样实现的： 阳〇化]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：
[0006] 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；
[0007] 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；
[0008] 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;
[0009] 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；
[0010] 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捜索空域；
[0011] 控制被引导传感器在时刻T-3ΔT对所述捜索空域进行目标捜索。
[0012] 进一步地，所述捜索空域的确定方法具体为：
[0013] 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；
[0014] 将W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屯、，W所述方位角 引导误差协方差的Ξ倍及所述俯仰角引导误差协方差的Ξ倍分别为长短轴所确定的楠圆 形区域作为所述捜索空域。
[0015] 进一步地，当所述被引导传感器的视场能够完全覆盖所述楠圆形区域时，控制被 引导传感器在时刻Τ-3ΔΤ时将其视场中屯、对准所述目标进入被引导传感器的探测范围时 的位置进行捜索；当所述被引导传感器的视场不能完全覆盖所述楠圆形区域时，控制被引 导传感器从时刻T-3ΔT开始W所述中屯、为捜索起点，先沿所述楠圆形区域的长轴方向进 行捜索，再沿所述楠圆形区域的短轴方向进行捜索。
[0016] 一种用于被动传感器对空观测网的目标引导系统，包括：
[0017] 时间预测模块，用于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；
[001引观测向量预测模块，用于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；
[0019] 时间误差预测模块，用于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AT;
[0020] 观测向量预测协方差矩阵计算模块，用于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；
[0021] 捜索空域确定模块，用于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捜索空域；
[0022] 目标捜索模块，用于控制被引导传感器在时刻T-3ΔT对所述捜索空域进行目标 捜索。
[0023] 进一步地，所述捜索空域确定模块具体用于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，并将W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屯、，W所述方位角引导误差协方差的Ξ倍及所述俯仰角引导误差协 方差的Ξ倍分别为长短轴所确定的楠圆形区域作为所述捜索空域。
[0024] 进一步地，当所述被引导传感器的视场能够完全覆盖所述楠圆形区域时，所述目 标捜索模块控制被引导传感器在时刻Τ-3ΔΤ时将其视场中屯、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捜索；当所述被引导传感器的视场不能完全覆盖所述楠圆形 区域时，所述目标捜索模块控制被引导传感器从时刻T-3ΔT开始W所述中屯、为捜索起点， 先沿所述楠圆形区域的长轴方向进行捜索，再沿所述楠圆形区域的短轴方向进行捜索。
[0025] 本发明首先对目标被引导时的位置和时间进行预测，然后计算被引导传感器观测 向量的预测协方差矩阵，确定捜索范围，最后根据捜索范围确定捜索策略。本发明提出的引 导算法设计简单，且能够有效地实现对被动传感器的引导，改善传感器系统的采样稀疏性， 提高探测与跟踪的连续性与稳定性。
【附图说明】
[00%] 图1 :本发明实施例提供的用于被动传感器对空观测网的目标引导方法流程示意 图；
[0027] 图2 :本发明实施例提供的用于被动传感器对空观测网的目标引导系统结构示意 图； 阳02引图3 :目标引导交接示意图；
[0029] 图4:捜索策略示意图；
[0030] 图5 :被动传感器系统引导目标示意图；
[0031] 图6 :方位角的引导与预测结果示意图；
[0032] 图7 :俯仰角的引导与预测结果示意图。
【具体实施方式】
[0033] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，W下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。
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