基于高光谱的动目标运动轨迹预测方法及自主跟踪方法与流程

本发明涉及高光谱探测技术，具体涉及一种基于高光谱的动目标运动轨迹预测方法及自主跟踪方法。

背景技术：

高光谱成像技术是20世纪80年代发展起来的，它在空间对地观测获取目标几何图像的同时在宽谱段范围内获取成百上千个连续精细的光谱，光谱分辨率可达nm级。高光谱成像同时采集目标的几何、辐射及光谱信息，集相机、辐射计和光谱仪功能于一体，形成图像立方体，可以获得地面任意像元的光谱特征曲线，实现对目标的“指纹”识别。利用高光谱探测技术进行动目标探测是一种可能的有效探测手段。

由于高光谱探测具有较高的空间和光谱分辨率，其幅宽往往非常有限，一般在数十公里，且由于进行了光谱细分，曝光时间长，扫描速度不快。而空中动目标具有时敏特征，高光谱探测由于其幅宽不大和扫描不快的特点，不利于对动目标进行自主跟踪探测。

针对空中动目标探测与识别的需求，如何在有限的扫描幅宽及扫描速率条件下，利用高光谱探测技术独特的指纹特征进行动目标的自主跟踪探测识别，是一项迫切需要解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于高光谱的动目标运动轨迹预测方法及自主跟踪方法，采用基于高光谱的动目标运动轨迹预测方法，克服了高光谱成像仪在对动目标进行自主跟踪时扫描幅宽及扫描速率不足这一问题，实现了对动目标的自主跟踪测量。

为了达到上述的目的，本发明提供一种基于高光谱的动目标运动轨迹预测方法，其特征在于包括如下步骤：在轨实时处理器对目标预测区域的高光谱探测数据进行快速高光谱异常检测，根据检测结果确定目标可能位置；根据已经获得的目标可能位置拟合关联目标运动轨迹，剔除虚警目标运动位置，确定当前目标的真实位置；根据已确定的当前目标位置拟合关联目标运动轨迹，根据该目标运动轨迹预测下一时刻目标可能的位置。

上述基于高光谱的动目标运动轨迹预测方法中，采用最小二乘曲线法或卡尔曼滤波拟合关联目标运动轨迹。

本发明提供的另一技术方案是一种基于高光谱的动目标自主跟踪方法，包括如下步骤：高光谱成像仪对目标预测区域进行高光谱探测，获取包括背景和目标的高光谱探测数据；高光谱探测数据传输至在轨实时处理器，由在轨实时处理器对目标预测区域进行快速的高光谱异常检测，确认目标位置，并进行目标运动轨迹预测，判断下一时刻目标可能的位置；根据下一时刻目标可能的位置进行姿态机动并将高光谱成像仪视场指向目标预测位置；重复上述步骤，完成对动目标的自主跟踪。

上述基于高光谱的动目标自主跟踪方法中，所述进行目标运动轨迹预测，判断下一时刻目标可能的位置包括：在轨实时处理器根据高光谱异常检测结果确定目标可能位置；根据已经获得的目标可能位置拟合关联目标运动轨迹，剔除虚警目标运动位置，确定当前目标的真实位置；根据已确定的当前目标位置拟合关联目标运动轨迹，根据该目标运动轨迹预测下一时刻目标可能的位置。

上述基于高光谱的动目标自主跟踪方法中，采用最小二乘曲线法或卡尔曼滤波拟合关联目标运动轨迹。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果是：

本发明的基于高光谱的动目标运动轨迹预测方法及自主跟踪方法，通过对目标进行轨迹预测，克服了因高光谱成像仪在对动目标跟踪时幅宽和扫描速率不足的问题，实现了高光谱对动目标的自主跟踪测量；

本发明的基于高光谱的动目标运动轨迹预测方法及自主跟踪方法具有一定的通用性，可应用于多类型号动目标的自主跟踪和轨迹预测。

附图说明

本发明的基于高光谱的动目标运动轨迹预测方法及自主跟踪方法由以下的实施例及附图给出。

图1是本发明较佳实施例的基于高光谱的动目标自主跟踪方法的流程图。

图2是发明较佳实施例的基于高光谱的动目标运动轨迹预测方法的流程图。

具体实施方式

以下将结合图1～图2对本发明的基于高光谱的动目标运动轨迹预测方法及自主跟踪方法作进一步的详细描述。

为解决高光谱成像仪在对动目标进行跟踪时幅宽和扫描速率不足的问题，本发明先利用在轨实时处理器对高光谱成像仪的探测数据进行异常点检测，结合目标运动轨迹预测，进行卫星姿态机动，将高光谱成像仪视场指向目标下一时刻可能出现的位置，实现对动目标的自主跟踪。

图1所示为本发明较佳实施例的基于高光谱的动目标自主跟踪方法的流程图。

参见图1，所述基于高光谱的动目标自主跟踪方法包括如下步骤：

s11，高光谱成像仪开机，设备及软件初始化；

s12，高光谱成像仪对目标预测区域进行高光谱探测，获取包括背景和目标的高光谱探测数据；

s13，高光谱探测数据传输至在轨实时处理器，由在轨实时处理器对目标预测区域进行快速的高光谱异常检测，确认目标位置，并进行目标运动轨迹预测，判断下一时刻目标可能的位置；

所述高光谱异常检测可采用现有技术，本实施例对该检测方法不展开详细说明；

s14，根据下一时刻目标可能的位置进行姿态机动并将高光谱成像仪视场指向目标预测位置；

s15，重复步骤s12～步骤s14，完成对动目标的自主跟踪高光谱测量。

图2所示为发明较佳实施例的基于高光谱的动目标运动轨迹预测方法的流程图。

参见图2，本实施例的基于高光谱的动目标运动轨迹预测方法包括如下步骤：

s21，在轨实时处理器软件初始化；

s22，根据高光谱异常检测结果，确定目标可能位置；

s23，根据已经获得的目标可能位置，采用最小二乘曲线法拟合关联目标运动轨迹，剔除虚警目标运动位置，确定当前目标的真实位置；

s24，根据已确定的当前目标位置，采用最小二乘曲线法拟合关联目标运动轨迹，根据该目标运动轨迹预测下一时刻目标可能的位置。

重复步骤s22～步骤s24，可不断地进行下一时刻目标可能的位置的预测。

获取关联目标运动轨迹还可采用卡尔曼滤波等。

动目标运动轨迹预测由在轨实时处理器完成。

技术特征：

技术总结
本发明涉及基于高光谱的动目标运动轨迹预测方法及自主跟踪方法，轨迹预测方法包括：在轨实时处理器对目标预测区域的高光谱探测数据进行快速高光谱异常检测，根据检测结果确定目标可能位置；根据已经获得的目标可能位置，采用最小二乘曲线法拟合关联目标运动轨迹，剔除虚警目标运动位置，确定当前目标的真实位置；根据已确定的当前目标位置，采用最小二乘曲线法拟合关联目标运动轨迹，根据该目标运动轨迹预测下一时刻目标可能的位置。本发明采用基于高光谱的动目标运动轨迹预测方法，克服了高光谱成像仪在对动目标进行自主跟踪时扫描幅宽及扫描速率不足这一问题，实现了对动目标的自主跟踪测量。

技术研发人员：张波;周爱明;唐琪佳;曹亮;张磊;谢少彪
受保护的技术使用者：上海卫星工程研究所
技术研发日：2018.11.15
技术公布日：2019.05.03