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专利号: 2018102643278
申请人: 郑州航空工业管理学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种机载脉冲激光雷达的目标检测及航迹搜索方法,包括步骤:

S1,机载脉冲激光雷达的红外探测单元对探测区域执行搜索任务,发现存在目标后控制伺服工作平台瞄准目标,启动激光器,向目标辐射激光脉冲串重复周期为T的探测信号,所述探测信号在一个脉冲串重复周期内,脉冲间隔为Ts、脉冲宽度为τ、脉冲串数量为N,所述机载脉冲激光雷达接收回波信号,并对所述回波信号离散化处理,在一个观测周期T内,获得帧数为N、每帧采样点数为K的回波数据,第n帧的第k个采样点的回波数据用 表示,其中,n=1,2,…N,k=1,2,…,K;

S2,设目标相对机载脉冲激光雷达的径向速度为Vr,选择远离机载脉冲激光雷达的方向为正方向,在一个观测周期T内,每次步进搜索时,对各帧回波数据按照此次搜索速度对应的目标脉冲时间偏移量进行移位,然后将移位后的所有N帧回波数据以采样点k为基准进行累加,取累加后数据的最大值作为可能的航迹点;以ΔVr为搜索步进的步长,对目标速度搜索范围为Vr∈[Vmin,Vmax]的整个范围进行搜索,共得到 个最大值Em,其中, 表示对x向下取整运算,m=1,2,…,M;

S3,对M个最大值由从大到小排序,按照目标检测虚警概率设置阈值,取其中排序在前的若干个航迹点作为潜在目标,同时估计潜在目标的速度,给每个潜在目标一个置信度初始值;

S4,在连续多个脉冲串重复周期内,每确认该潜在目标航迹一次,增加置信度,直至达到设定置信度阈值,即可判定目标及其速度,完成目标捕获。

2.如权利要求1所述的机载脉冲激光雷达的目标检测及航迹搜索方法,其特征在于,所述步骤S3中所述的排序在前的若干个航迹点是排序在前的第一个航迹点。

3.如权利要求1所述的机载脉冲激光雷达的目标检测及航迹搜索方法,其特征在于,所述步骤S2具体包括:S201,在一个观测周期T内,设定目标速度搜索的起始点为Vr=Vmin,搜索步进的次数记为m=1,当m≤M时执行下述步骤;

S202,对第n帧回波数据所有K个样本点按照此次搜索速度对应的目标脉冲时间偏移量进行移位,移位点数为 其中, L为常数,其取值与脉冲串数量N、脉冲间隔Ts有关,即以 代替

S203,将移位后的所有N帧回波数据以采样点k为基准进行累加,得到积累量取累加后积累量的最大值 作为第m次搜索步进时可能的航迹点,并计算第m次搜索步进时的目标速度Vr’=Vmin+mΔVr;

S204,步进的次数m+1代替m;

S205,重复S202~S204,直至不满足S201条件时结束该观测周期T内的搜索,得到最大值集合

4.如权利要求1所述的机载脉冲激光雷达的目标检测及航迹搜索方法,其特征在于,当Vmin为负值,Vmax为正值时,所述步骤S2具体包括:S211,在一个观测周期T内,设定目标速度搜索的起始点为Vr=0,搜索步进的次数记为q=1,当 时执行下述正向搜索步骤;

S212,对第n帧回波数据所有K个样本点按照此次搜索速度对应的目标脉冲时间偏移量进行移位,移位点数为 L为常数,其取值与脉冲串数量N、脉冲间隔Ts有关,即以 代替S213,将移位后的所有N帧回波数据以采样点k为基准进行累加,得到积累量取累加后积累量Ek的最大值 作为第q次搜索步进时可能的航迹点,并计算第q次搜索步进时的目标速度Vr’=qΔVr;

S214,步进的次数q+1代替q;

S215,重复S212~S214,直至不满足S211条件;

S216,在一个观测周期T内,设定目标速度搜索的起始点为Vr=0,搜索步进的次数记为p=1,当 时执行下述负向搜索步骤;

S217,对第n帧回波数据所有K个样本点按照此次搜索速度对应的目标脉冲时间偏移量进行移位,移位点数为 L为常数,其取值与脉冲串数量N、脉冲间隔Ts有关,即以 代替S218,将移位后的所有N帧回波数据以采样点k为基准进行累加,得到积累量取累加后积累量的最大值 作为第p次搜索步进时可能的航迹点,并计算第p次搜索步进时的目标速度Vr’=-pΔVr;

S219,步进的次数p+1代替p;

S220,重复S216~S219直至不满足S216条件时结束;

经过上述步骤,从而完成该观测周期T内的全部的目标速度搜索范围搜索,得到最大值集合:

5.如权利要求4所述的机载脉冲激光雷达的目标检测及航迹搜索方法,其特征在于,所述步骤S211~S215和S216~S220进行并行处理。

6.如权利要求1~5中任一权利要求所述的机载脉冲激光雷达的目标检测及航迹搜索方法,其特征在于,所述步骤S1中还包括对回波数据 压缩处理的过程:按照每c个采样点累加后作为一个采样点的原则,将每帧K个采样点压缩为每帧 个采样点,压缩采样后第n帧的第kc个采样点的回波数据 其中,

7.如权利要求6所述的机载脉冲激光雷达的目标检测及航迹搜索方法,其特征在于,所述压缩处理的过程在ADC采样之后、在累加的数据存储于外部存储器之前完成,以减少存储所需的硬件空间和数据处理时的运算花销。

8.如权利要求6所述的机载脉冲激光雷达的目标检测及航迹搜索方法,其特征在于,所述c的取值为4,5或6。

9.如权利要求1~5中任一权利要求所述的机载脉冲激光雷达的目标检测及航迹搜索方法,其特征在于,所述ΔVr=0.02Ma。

10.如权利要求3~5中任一权利要求所述的机载脉冲激光雷达的目标检测及航迹搜索方法,其特征在于,所述步骤S202,S212及S217中,L=100。