连续波雷达系统的两轴可控云台同时进行方位旋 转但不俯仰； 2) 低空调频连续波雷达扫描探测目标较准确时的监控方法为： a) 低空调频连续波雷达探测到目标的位置和速度信息，承载图像/激光系统的两轴 可控云台控制系统根据低空调频连续波雷达探测到目标的位置信息与承载图像/激光系 统的两轴可控云台安装位置给出该两轴可控云台的方位角和高低角控制指令，自动变焦镜 头控制器根据目标位置与承载图像/激光系统的两轴可控云台安装位置之间的斜距给出 可见光CCD和红外CCD自动变焦镜头的控制指令，使得获得的目标CCD图像的大小适中，图 像采集处理系统完成图像采集和目标行心分析，并使得激光测距仪发射激光时对准目标中 心邻域内；激光测距仪发射激光获得激光测距仪镜头与目标位置的斜距； b) 当低空调频连续波雷达探测到目标的位置和速度信息有误差且较小时，承载图像 /激光系统的两轴可控云台控制系统给出转动及俯仰指令控制承载图像/激光系统的两轴 可控云台自动搜寻到目标，图像采集处理系统完成图像采集和目标图像形状中心分析，承 载图像/激光系统的两轴可控云台控制系统再次给出转动及俯仰指令使得激光测距仪发 射激光时对准目标中心邻域内；激光测距仪发射激光获得激光测距仪镜头与目标位置的斜 距； 3) 低空调频连续波雷达扫描探测目标误差过大或在死区时由图像和激光测距监控： (a) 图像采集处理系统对CCD输入图像解码、将相邻两帧图像中指定的同一区域在 FPGA进行比较，获得有无目标运动信息；用高速时钟按设定的区域随解码芯片输出的图像 数据流对当前帧图像与存入SRAM中的上一帧图像作绝对差分，差分结果与固定阈值进行 比较，大于阈值为有运动像素点，否则为无运动像素点；对有运动像素点进行统计，大于设 定阈值时认为有运动目标，否则认为无运动目标； (b) 用FPGA进行图像阈值分割，检测到有运动目标后再对包含目标的设定区域进行灰 度统计并计算灰度平均值； (c)通过FPGA提取目标中心、计算运动偏移量和速度； (d) 通过FPGA预测下一帧图像中的目标中心位置； (e) 承载图像/激光系统的两轴可控云台控制系统给出该两轴可控云台的方位角和高 低角控制指令，使得激光测距仪发射激光时对准目标中心邻域内；激光测距仪发射激光获 得激光测距仪镜头与目标位置的斜距； 4) 低空调频连续波雷达的信号发射和处理流程：雷达发射机在连续时间周期
【主权项】
1. 一种图像/激光测距/低空调频连续波雷达一体化系统，其特征包括以下特点： 1) 图像/激光测距/低空调频连续波雷达一体化系统由低空调频连续波雷达、多路可 见光CXD和红外(XD、可见光CXD和红外CXD固定焦距镜头、可见光CXD和红外CXD自动变 焦镜头、承载低空调频连续波雷达系统的两轴可控云台、承载图像/激光系统的两轴可控 云台、激光测距仪、北斗或GPS或GNSS、图像采集处理系统、承载低空调频连续波雷达系统 的两轴可控云台控制系统、承载图像/激光系统的两轴可控云台控制系统和自动变焦镜头 控制器组成；多路可见光CCD和红外CCD和激光测距仪都安装在承载图像/激光系统的两 轴可控云台上同时转动或俯仰，激光测距仪安装于中央，多路可见光CCD和红外CCD安装于 两侧；承载图像/激光系统的两轴可控云台固定安装在承载低空调频连续波雷达系统的两 轴可控云台的方位轴上，与承载低空调频连续波雷达系统的两轴可控云台同时进行方位旋 转但不俯仰； 2) 低空调频连续波雷达扫描探测目标较准确时的监控方法为： a) 低空调频连续波雷达探测到目标的位置和速度信息，承载图像/激光系统的两轴 可控云台控制系统根据低空调频连续波雷达探测到目标的位置信息与承载图像/激光系 统的两轴可控云台安装位置给出该两轴可控云台的方位角和高低角控制指令，自动变焦镜 头控制器根据目标位置与承载图像/激光系统的两轴可控云台安装位置之间的斜距给出 可见光CCD和红外CCD自动变焦镜头的控制指令，使得获得的目标CCD图像的大小适中，图 像采集处理系统完成图像采集和目标行心分析，并使得激光测距仪发射激光时对准目标中 心邻域内；激光测距仪发射激光获得激光测距仪镜头与目标位置的斜距； b) 当低空调频连续波雷达探测到目标的位置和速度信息有误差且较小时，承载图像 /激光系统的两轴可控云台控制系统给出转动及俯仰指令控制承载图像/激光系统的两轴 可控云台自动搜寻到目标，图像采集处理系统完成图像采集和目标图像形状中心分析，承 载图像/激光系统的两轴可控云台控制系统再次给出转动及俯仰指令使得激光测距仪发 射激光时对准目标中心邻域内；激光测距仪发射激光获得激光测距仪镜头与目标位置的斜 距； 3) 低空调频连续波雷达扫描探测目标误差过大或在死区时由图像和激光测距监控： (a) 图像采集处理系统对CCD输入图像解码、将相邻两帧图像中指定的同一区域在 FPGA进行比较，获得有无目标运动信息；用高速时钟按设定的区域随解码芯片输出的图像 数据流对当前帧图像与存入SRAM中的上一帧图像作绝对差分，差分结果与固定阈值进行 比较，大于阈值为有运动像素点，否则为无运动像素点；对有运动像素点进行统计，大于设 定阈值时认为有运动目标，否则认为无运动目标； (b) 用FPGA进行图像阈值分割，检测到有运动目标后再对包含目标的设定区域进行灰 度统计并计算灰度平均值； (c )通过FPGA提取目标中心、计算运动偏移量和速度； (d) 通过FPGA预测下一帧图像中的目标中心位置； (e) 承载图像/激光系统的两轴可控云台控制系统给出该两轴可控云台的方位角和高 低角控制指令，使得激光测距仪发射激光时对准目标中心邻域内；激光测距仪发射激光获 得激光测距仪镜头与目标位置的斜距； 4) 低空调频连续波雷达的信号发射和处理流程：雷达发射机在连续时间周期
对应产生频率为
，对应广生尚频等幅连 续正弦波，经隔离器和多次放大后加至天线，形成发射信号，发射信号在传播过程中遇到 目标并反射产生回波信号，接收机将接收到的回波信号与本振信号混频后得到零差拍信 号，零差拍信号经过多次放大和匹配滤波后进入信号处理器进行模数变换，得到数字信号， 之后经过FFT变换，进行谱分析，从频域中得到雷达相对于目标的径向距离；其中/为频 率，Δ为正常数，M为正整数； 5)低空调频连续波雷达探测到目标位置信息与激光测距仪测得的信息进行融合，融合 方法为：
其中，X为激光测距仪镜头与目标位置的斜距的融合值，&为低空调频连续波雷达测 得的斜距值，&为激光测距仪测得的斜距值，为低空调频连续波雷达测得斜距值的方 差，#为激光测距仪测得斜距值的方差。
【专利摘要】本发明提供了图像/激光测距/低空调频连续波雷达一体化系统，该系统通过对低空调频连续波雷达扫描探测目标较准确时和低空调频连续波雷达扫描探测目标误差过大或在死区时的分类，给出了低空调频连续波雷达探测到目标的位置和速度信息、图像和激光测距仪再确认的目标监控方法；当低空调频连续波雷达扫描探测目标误差过大或在死区时，由图像和激光测距监控，图像采集处理系统对CCD输入图像解码，将相邻两帧图像中指定的同一区域在FPGA进行比较，获得有无目标运动信息；通过FPGA直接提取目标中心、运动偏移量和速度，并根据目标中心和运动速度确定承载图像/激光系统的两轴可控云台的转向及大小，解决了低空监视雷达常常不能正确探测飞行目标的技术问题。
【IPC分类】G01S13-66, G01S13-86
【公开号】CN104535996
【申请号】CN201510008592
【发明人】史忠科
【申请人】西安费斯达自动化工程有限公司
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2015年1月8日