低小慢目标监测系统及其工作方法与流程

本发明属于无人机探测领域，具体涉及一种低小慢目标监测雷达系统及其工作方法。

背景技术：

近年来，无人机技术发展迅猛，各行各业都广泛应用。但是也有一些不法分子利用无人人机目标、飞行高度低、不易被雷达发现等优点进行犯罪。

2015年8月，一架携带有毒品的无人机进入了俄亥俄州的曼斯菲尔德劳教所，当它降落到院子里后出现了严重的暴动。2014年，类似的事件也发生在了一所高度设防的南卡罗来纳州监狱，紧接着在澳大利亚也发生了同样的事件；同一年，朝鲜使用我国深圳廉价的电子产品改造了一架无人机，飞入韩国首都偷拍金瓦台，韩国防空火力射击了数百发炮弹，朝鲜飞机竟发毫未损；2014年12月26日，伊朗在军事演习中也首次使用了“神风敢死队无人机”；2013年9月，德国总理默克尔的竞选集会曾受到一架小型无人机干扰。

福建省有80多座监狱，如何预防不法分子利用无人机对监狱投放毒品、爆炸物等，成为当前监狱亟待解决的重要问题；此外，全省每年举行各类展会、赛事的活动的数量众多，如何保障这些场所以及活动的安全，在当前无人机盛行的时期，显得尤为重要和迫切。探测以无人机系统为典型代表的“低小慢”目标，在预定区域范围内探测、跟踪、识别，提供被探测目标的位置、运动速度、运动方向以及性质类型等信息参数。其信息数据应能准确可靠地提供给“低小慢”目标防御系统。系统要求测量精度高，可全天候、全天时，采用固定架设或车载模式工作。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是提供一种低小慢目标监测雷达系统及其工作方法。

本发明采用以下技术方法：一种低小慢目标监测系统，其包括：雷达分系统，所述雷达分系统用于获取被探测目标的距离和方位参数； 红外分系统，当获取到雷达分系统输出的被探测目标参数数据后，所述红外分系统启动，调整焦距和方位，对被探测目标成像并利用数字影像跟踪技术自动跟踪目标；定位分系统，确定被测目标与探测无人机系统的相对水平和俯仰角度；所述定位分系统获得系统当前的绝对坐标；并通过计算确定被测目标的绝对坐标，该绝对坐标的信息用于被探测目标实施抓捕行动的导航；伺服分系统，通过所述伺服分系统控制红外分系统的水平和俯仰旋转，所述定位分系统从伺服分系统获取红外分系统水平和俯仰角度信息；以及显控分系统，所述显控分系统用于人机交互以及对整个系统的控制协调；实现和无人机防御系统或抓捕无人机系统之间数据通信。

进一步的，所述显控分系统包括地图显示模块、通信控制及移动终端模块；其中移动终端模块独立工作，用于远程便携的终端显示控制。

进一步的，所述雷达分系统采用全向天线结构。

进一步的，还包括一视频分系统，当雷达检测到目标并发来目标位置信息后，视频分系统调整其摄像头的焦距、转向角，对准目标位置进行聚焦，采集视频图像，并通过总线发送到后台，以直观地监视目标；通过伺服分系统控制所述视频分系统的摄像头水平和俯仰旋转。

本发明还提供一种基于上述的低小慢目标监测系统的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：当雷达分系统检测到目标后，对目标回波进行处理，测量目标的距离、速度和角度，并对目标进行定位和实时跟踪；S2：雷达分系统实时输出目标位置信息给视频分系统；视频分系统的摄像头调整角度和焦距，对目标进行实时视频监控和抓拍；同时，雷达分系统也输出目标位置信息给红外分系统，红外分系统的红外摄像头对目标进行成像；S3：后台对接收到的雷达分系统、视频分系统和红外分系统检测到的图像数据，进行信息融合，结合地图数据，在显控分系统显示出来，并发出报警信号；S4：当需要跟踪或抓捕目标时，由定位分系统被测目标与探测无人机系统的相对水平和俯仰角度计算系统当前的绝对坐标；并通过计算确定被测目标的绝对坐标，该绝对坐标的信息用于被探测目标实施抓捕行动的导航。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有冗余设计，当红外分系统受气候条件等影响不能正常工作时，该系统还具有一定的目标识别和跟踪功能；正常工作情况下，多个分系统互相协作，能够提高目标识别率和目标跟踪效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图２为本发明一具体实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步解释说明。

一种低小慢目标监测系统，其包括：雷达分系统，所述雷达分系统用于获取被探测目标的距离和方位参数； 红外分系统，当获取到雷达分系统输出的被探测目标参数数据后，所述红外分系统启动，调整焦距和方位，对被探测目标成像并利用数字影像跟踪技术自动跟踪目标；定位分系统，确定被测目标与探测无人机系统的相对水平和俯仰角度；所述定位分系统获得系统当前的绝对坐标；并通过计算确定被测目标的绝对坐标，该绝对坐标的信息用于被探测目标实施抓捕行动的导航；伺服分系统，通过所述伺服分系统控制红外分系统的水平和俯仰旋转，所述定位分系统从伺服分系统获取红外分系统水平和俯仰角度信息；以及显控分系统，所述显控分系统用于人机交互以及对整个系统的控制协调；实现和无人机防御系统或抓捕无人机系统之间数据通信。结构示意图参见图１。

其中雷达分系统主要功能：获取被探测目标（无人机）的距离和方位参数；基于目标微多普勒特征实现目标分类识别；采用卡尔曼滤波等算法对感兴趣的目标进行跟踪。

红外分系统（含可见光）主要功能:当获取到雷达分系统输出的被探测目标(无人机)参数数据后，红外分系统启动，调整焦距和方位，对被探测目标成像并利用数字影像跟踪技术自动跟踪无人机。红外分系统最大的优点在于对目标的准确识别。此外，红外分系统还可以根据检测到的信息，直接向后台发送报警信号。

定位分系统主要功能：首先，采用高精度水平和倾斜方位指示器，确定被测目标与探测无人机系统的相对水平和俯仰角度；然后，利用GPS(或北斗)定位获得系统当前的绝对坐标；最后，通过计算确定被测目标的绝对坐标，该绝对坐标的信息可（对大型抓捕用途的无人机）进行导航对被探测目标实施抓捕行动。

伺服分系统主要功能：为雷达分系统与红外分系统提供水平和俯仰旋转功能，并为定位分系统提供水平和俯仰角度信息。伺服分系统接收上位机传送的水平和俯仰角度信息，并按指定命令旋转至相应位置，同时反馈该分系统当前状态。

显控分系统主要功能：完成人机交互以及对整个系统的控制协调；实现和无人机防御系统或抓捕无人机系统之间数据通信。显控分系统主要负责管理整个监测系统的工作流程，接收各个分系统发送来的监测数据，进行信息融合，结合在线/离线地图数据，将目标在监控终端上显示，并执行相应的报警；此外，除了支持在线实时监控外，还支持通过平板、手机等移动终端进行监控和对系统功能的操作控制。

进一步的，所述显控分系统包括地图显示模块、通信控制及移动终端模块；其中移动终端模块独立工作，用于远程便携的终端显示控制。

进一步的，所述雷达分系统采用全向天线结构，以实现对目标的360度监测；雷达分系统主要负责雷达信号的发射接收控制，采集目标回波信号，并对目标回波进行实时处理，以对目标进行高精度测距/测速/测角；雷达检测到目标后，需要对目标进行实时跟踪；通过测量目标的距离和角度，可对目标相对雷达的位置进行定位，再根据系统自带的GPS/BD定位模块，从而确定目标的地球坐标；此外，雷达作为主要监测手段，需要将检测跟踪到的目标信息发给视频分系统和红外分系统，以启动视频监控和红外监控。

进一步的，还包括一视频分系统，当雷达检测到目标并发来目标位置信息后，视频分系统调整其摄像头的焦距、转向角，对准目标位置进行聚焦，采集视频图像，并通过总线发送到后台，以直观地监视目标；通过伺服分系统控制所述视频分系统的摄像头水平和俯仰旋转。

本发明还提供一种基于上述的低小慢目标监测系统的工作方，其特征在于，包括以下步骤：S1：当雷达分系统检测到目标后，对目标回波进行处理，测量目标的距离、速度和角度，并对目标进行定位和实时跟踪；S2：雷达分系统实时输出目标位置信息给视频分系统；视频分系统的摄像头调整角度和焦距，对目标进行实时视频监控和抓拍；同时，雷达分系统也输出目标位置信息给红外分系统，红外分系统的红外摄像头对目标进行成像；S3：后台对接收到的雷达分系统、视频分系统和红外分系统检测到的图像数据，进行信息融合，结合地图数据，在显控分系统显示出来，并发出报警信号；S4：当需要跟踪或抓捕目标时，由定位分系统被测目标与探测无人机系统的相对水平和俯仰角度计算系统当前的绝对坐标；并通过计算确定被测目标的绝对坐标，该绝对坐标的信息用于被探测目标实施抓捕行动的导航。

在本发明具体实施例中，整个系统结构如图2所示，其中雷达分系统1固定不旋转，可实现360度范围同步探测目标，外观采用圆形，一方面架设监控时可减少风阻，另一方面探测天线能够无缝对接同时也增加美观度；视频分系统2和红外分系统3同时固定在伺服云台分系统5上，能够通过云台水平和俯仰方向的旋转而对准感兴趣的目标；通信天线4，传输雷达与视频图像信息，并接收从移动（固定）终端发送的控制指令；监视器6作为固定终端提升人机交互的舒适性，平板电脑作为移动终端提高人机交互的便携性。

以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。