CN109407049B - 一种全被动探测的目标定位方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全被动探测的目标定位方法和系统。其中所述方法包括：将光电探测系统与无线电探测系统共站部署，通过方位角的匹配将本站点光电探测系统获取的目标的方位角信息和俯仰角信息与无线电探测系统获取的目标的方位角信息和频点信息进行融合，得到目标的方位角信息、俯仰角信息和频点信息；针对不同站点探测到的方位角信息、俯仰角信息和频点信息，通过目标的频点信息进行目标配准，从而根据不同站点的位置信息，不同站点光电探测系统对该频点的目标获取的方位角信息和俯仰角信息进行交叉定位计算，获取不同站点光电探测系统与目标的距离信息，从而获得目标的方位角信息和俯仰角信息，实现了目标定位。

Description

一种全被动探测的目标定位方法和系统

技术领域

本发明属于光电探测技术领域，特别是一种全被动探测的目标定位方法和系统。

背景技术

目前通用的红外搜索跟踪，激光测距的探测体制很难对付多批次目标的饱和攻击，而且目前激光测距的作用距离与红外探测距离不匹配，严重影响了光电雷达整体性能的提高。

多站测量，就是多个平台同时对目标进行角度定位，通过解算几何关系来实现求解目标参数，其原理较简单，依靠光电探测的高分辨率，测距精度也足够。虽然光电探测的分辨率很高，原理上能够获得较高的交叉定位精度，但是由于设备调平精度的存在，目标俯仰角值在二倍调平误差范围内的点，都只能认为它们是处于同一平面内的点。在同一平面内如果有M个站点，N个目标，则原理上有NM个交叉点。图1例举了2个站点，2个目标的情形，这就是交叉定位的多值性问题。

国内外开发了许多技术，试图解决交叉定位的多值性问题。西安天和防务技术股份有限公司发明了利用目标形状识别，进行目标匹配的方案。但光学成像只有在很近的距离才能识别形状；中国人民解放军海军航空工程学院发明了基于Hough变换的交叉定位虚假点消除方法。但此方法计算量大，配准精度有限；上海交大发明了利用双平台多辐射源测向测时交叉定位方法，通过计算双平台间测量数据的相近度来进行最优目标匹配。正确匹配概率有限，不能满足应用要求。

发明内容

由于在同一区域的无人机，为了避免遥控信号串扰，会自动跳频，使得在稳态下没有两架无人机处于同一频点上。利用无人机的这一特征，本发明实施例提供一种全被动探测的目标定位方法和系统，用以解决现有技术中对目标进行交叉定位时，存在多值性的问题。

第一方面，本发明实施例提供一种全被动探测的目标定位方法，包括：

将光电探测系统与无线电探测系统共站部署，通过方位角的匹配将本站点光电探测系统获取的目标的方位角信息和俯仰角信息与无线电探测系统获取的目标的方位角信息和频点信息进行融合，得到目标的方位角信息、俯仰角信息和频点信息；

针对不同站点探测到的方位角信息、俯仰角信息和频点信息，通过目标的频点信息进行目标配准，从而根据不同站点的位置信息，不同站点光电探测系统对该频点的目标获取的方位角信息和俯仰角信息进行交叉定位计算，获取不同站点光电探测系统与目标的距离信息，从而获得目标的方位角信息和俯仰角信息，实现了目标定位。

可选的，光电探测系统获取目标的方位角信息和俯仰角信息，具体包括：

光电探测系统获取所述目标与背景的光电图像信息；

对所述光电图像信息进行图像处理，结合转台转动信息，获取目标的方位角信息和俯仰角信息。

可选的，无线电探测系统获取目标的方位角信息和频点信息，具体包括：

无线电探测系统获取所述目标发射的无线电信号，得到目标的频点信息和方位角信息。

可选的，所述共站部署指无线电探测系统与光电探测系统一体设计，集成于一个转台上。

可选的，所述共站部署指无线电探测系统与光电探测系统位于同一点位上。

可选的，所述无线电探测系统包括无线电干扰装置。

第二方面，本发明实施例提出一种全被动探测的目标定位系统，包括光电探测系统、无线电探测系统、组网中心和融合模块，将光电探测系统与无线电探测系统共站部署；其中，

所述融合模块用于通过方位角的匹配将本站点光电探测系统获取的目标的方位角信息和俯仰角信息与无线电探测系统获取的目标的方位角信息和频点信息进行融合，得到目标的方位角信息、俯仰角信息和频点信息；

所述组网中心用于接收不同站点得到的目标的方位角信息、俯仰角信息和频点信息，并通过目标的频点信息进行目标配准，从而根据不同站点的位置信息，不同站点光电探测系统对该频点的目标获取的方位角信息和俯仰角信息进行交叉定位计算，获取不同站点光电探测系统与目标的距离信息，从而获得目标的方位角信息和俯仰角信息，实现了目标定位。

可选的，光电探测系统包括：

第一获取模块，用于获取光电探测系统获取所述目标与背景的光电图像信息；

处理模块，用于对所述光电图像信息进行图像处理，结合转台转动信息，获取目标的方位角信息和俯仰角信息。

可选的，无线电探测系统包括：

第二获取模块，用于获取所述目标发射的无线电信号，得到目标的频点信息和方位角信息。

可选的，所述共站部署指无线电探测系统与光电探测系统一体设计，集成于一个转台上。

可选的，所述共站部署指无线电探测系统与光电探测系统位于同一点位上。

可选的，所述无线电探测系统包括无线电干扰装置。

本发明实施例根据频点信息将至少两个光电探测系统与目标配准，再通过至少两个光电探测系统获取所述目标的方位角信息和俯仰角信息，根据所述方位角信息和俯仰角信息进行交叉定位，获取所述至少两个光电探测系统与目标的距离信息，滤除了交叉定位的虚假点，解决了现有技术中对目标进行交叉定位时，存在多值性的问题。获得目标的方位角信息、俯仰角信息和距离信息后，实现了全被动探测的目标定位。

上述说明仅是本发明实施例技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明实施例的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明实施例的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明实施例的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明实施例的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为2个站点，2个目标的交叉定位的多值性问题示例图；

图2为本发明实施例一种全被动探测的目标定位方法的流程图；

图3为本发明实施例一种全被动探测的目标定位方法的流程图；

图4为本发明实施例一种全被动探测的目标定位系统的结构示意图；

图5为本发明实施例一种全被动探测的目标定位系统中光电、无线电查打一体装备的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

实施例1

如图2和3所示，本发明实施例提供一种全被动探测的目标定位方法，包括：

S101，将光电探测系统与无线电探测系统共站部署，通过方位角的匹配将本站点光电探测系统获取的目标的方位角信息和俯仰角信息与无线电探测系统获取的目标的方位角信息和频点信息进行融合，得到目标的方位角信息、俯仰角信息和频点信息；

S102，针对不同站点探测到的方位角信息、俯仰角信息和频点信息，通过目标的频点信息进行目标配准，从而根据不同站点的位置信息，不同站点光电探测系统对该频点的目标获取的方位角信息和俯仰角信息进行交叉定位计算，获取不同站点光电探测系统与目标的距离信息，从而获得目标的方位角信息和俯仰角信息，实现了目标定位。

本发明实施例将光电探测系统与无线电探测系统共站部署，组成一个光电与无线电联合探测基本单元。例如无线电探测系统可以是全向无线电探测设备，光电探测系统可以是光电搜索探测设备。一台光电搜索探测设备和一台全向无线电探测设备作为一个基本单元。所谓共站部署，可以是将光电探测系统与无线电探测系统部署的距离很近，远小于目标与探测系统的距离，引起的精度误差与无线电方位角探测精度相匹配。比如部署距离比目标与探测系统的距离小两个数量级；也可以是将无线电探测系统与光电探测系统一体化设计，集成于一个转台上；还可以是将无线电探测系统与光电探测系统部署于同一位点上。

所述全向无线电探测设备通过被动侦收目标的电磁辐射或经反射、散射的电磁信号实现对目标电磁信号的侦察、分选、识别和测向，即获取目标的频点信息和方位角信息。

所述光电搜索探测设备，利用转台或者其他扫描装置取得周视目标与背景的光电图像信息，利用图像信号处理，检测并告警其中的运动目标，结合转台或者其他扫描装置给出的转动信息，给出周视多目标的方位角、俯仰角信息。

共站部署的光电搜索探测设备与全向无线电探测设备，根据相同方位角进行目标信息融合，给出该站点周视多目标的方位、俯仰角信息和频点信息。

组网中心，接收并融合分布于异地的全向无线电探测设备和光电搜索探测设备探测的信息。将不同站点的探测目标根据相同频点信息进行目标配准，实现对多目标的交叉定位。这样由光电搜索探测设备得到方位角和俯仰角信息，以及根据方位角和俯仰角进行交叉定位得到的距离信息，从而获得目标的极坐标定位信息，从而形成被动探测的多目标来袭态势。获得目标的方位角信息、俯仰角信息和距离信息后，实现了目标定位。本发明实施例中，所述目标可以是无人机。

由于在同一区域的无人机，为了避免遥控信号串扰，会自动跳频，使得在稳态下没有两架无人机处于同一频点上。利用无人机的这一特征，将根据频点信息将至少两个光电探测系统与目标配准。比如，目标a发出的频点为A，目标b发出的频点为B，在α地共站部署的无线电探测器1和光电探测系统1同时探测到了这两个目标，分别为目标i和目标ii。通过方位角的匹配，得到目标i的频点为A；得到目标ii的频点为B；在β地共站部署的无线电探测器2和光电探测系统2同时探测到了这两个目标，分别为目标iii和目标iv。通过方位角的匹配，得到目标iii的频点为A；得到目标iv的频点为B；根据此可以认定光电探测系统1探测的目标i和光电探测系统2探测的目标iii是同一目标a；光电探测系统1探测的目标ii和光电探测系统2探测的目标iv是同一目标b。

使用光电探测系统1本身的位置信息，对目标a探测的方位角、俯仰角信息，以及光电探测系统2本身的位置信息，对目标a探测的方位角、俯仰角信息，进行交叉定位计算，就可得到目标a相对光电探测系统1和光电探测系统2的距离。滤除了交叉定位的虚假点，解决了现有技术中对目标进行交叉定位时，存在多值性的问题。获得目标的方位角信息、俯仰角信息和距离信息后，实现了目标定位。

同理也可以对目标b进行交叉定位计算，得到目标b相对光电探测系统1和光电探测系统2的距离。

可选的，无线电探测系统获取目标的方位角信息和频点信息，具体包括：

无线电探测系统获取所述目标发射的无线电信号，得到目标的频点信息和方位角信息。

可选的，所述无线电探测系统包括无线电干扰装置。

实施例2

如图2、3和5所示，本发明实施例提供一种全被动探测的目标定位方法，包括：将光电探测系统与无线电探测系统一体化设计，集成于一个专台上，组成一个光电与无线电被动联合探测、处置基本单元。例如无线电探测系统可以是无线电定向探测干扰一体设备，光电探测系统可以是光电自动跟踪设备。无线电定向探测干扰一体设备和光电自动跟踪设备组成光电、无线电查打一体装备。

所述无线电定向探测干扰一体设备通过被动侦收目标的电磁辐射或经反射、散射的电磁信号实现对目标电磁信号的侦察、分选、识别和测向，即获取目标的频点信息和方位角信息。

所述光电自动跟踪设备，通过外界引导，检测并捕获给定目标，根据所取得的目标与背景的光电图像信息，依靠跟踪器计算出的脱靶量和转台转动速度信息，利用转台或者其他运动装置对给定目标进行自动跟踪。光电自动跟踪设备获取给定目标的方位角、俯仰角信息。

组网中心，接收并融合分布于异地的光电、无线电查打一体装备的探测信息。同上所述，利用无线电定向探测干扰一体设备探测的相同频点进行目标配准，对两台及两台以上分布于异地的光电自动跟踪设备的探测信息进行交叉定位，得到距离信息，从而获得极坐标定位信息。无线电定向探测干扰一体设备可直接对目标实施无线电/导航干扰，而不需要再进行火控瞄准等操作，从而缩短了从探测发现目标到成功处置的时间延迟。

实施例3

如图4所示，本发明实施例提出一种全被动探测的目标定位系统，包括光电探测系统、无线电探测系统、组网中心和融合模块，将光电探测系统与无线电探测系统共站部署；其中，

所述融合模块用于通过方位角的匹配将本站点光电探测系统获取的目标的方位角信息和俯仰角信息与无线电探测系统获取的目标的方位角信息和频点信息进行融合，得到目标的方位角信息、俯仰角信息和频点信息；

所述组网中心用于接收不同站点得到的目标的方位角信息、俯仰角信息和频点信息，并通过目标的频点信息进行目标配准，从而根据不同站点的位置信息，不同站点光电探测系统对该频点的目标获取的方位角信息和俯仰角信息进行交叉定位计算，获取不同站点光电探测系统与目标的距离信息，从而获得目标的方位角信息和俯仰角信息，实现了目标定位。

融合模块可以采用单站信息融合软件。

可选的，光电探测系统包括：

第一获取模块，用于获取光电探测系统获取所述目标与背景的光电图像信息；

处理模块，用于对所述光电图像信息进行图像处理，结合转台转动信息，获取目标的方位角信息和俯仰角信息。

可选的，无线电探测系统包括：

第二获取模块，用于获取所述目标发射的无线电信号，得到目标的频点信息和方位角信息。

可选的，所述共站部署指无线电探测系统与光电探测系统一体设计，集成于一个转台上。

可选的，所述共站部署指无线电探测系统与光电探测系统位于同一点位上。

可选的，所述无线电探测系统包括无线电干扰装置，构成无人机的探测、处置一体化系统。

本实施例所述的系统的功能已经在图2和3所示的方法实施例中进行了描述，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本发明实施例各个实施例所述的方法。

上面结合附图对本发明实施例的实施例进行了描述，但是本发明实施例并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明实施例的启示下，在不脱离本发明实施例宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明实施例的保护之内。

Claims (6)

1.一种全被动探测的目标定位方法，其特征在于，包括：

将光电探测系统与无线电探测系统共站部署，通过方位角的匹配将本站点光电探测系统获取的目标的方位角信息和俯仰角信息与无线电探测系统获取的目标的方位角信息和频点信息进行融合，得到目标的方位角信息、俯仰角信息和频点信息；

针对不同站点探测到的方位角信息、俯仰角信息和频点信息，通过目标的频点信息进行目标配准，从而根据不同站点的位置信息，不同站点光电探测系统对该频点的目标获取的方位角信息和俯仰角信息进行交叉定位计算，获取不同站点光电探测系统与目标的距离信息，从而获得目标的方位角信息和俯仰角信息，实现了目标定位；

所述共站部署指无线电探测系统与光电探测系统一体设计，集成于一个转台上，且所述共站部署指无线电探测系统与光电探测系统位于同一点位上；

其中，所述通过目标的频点信息进行目标配准，包括：基于为避免同一区域的无人机的遥控信号串扰，会自动跳频，使得在稳态下没有两架无人机处于同一频点上，利用无人机这一特征，将根据频点信息将至少两个光电探测系统与目标配准。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，光电探测系统获取目标的方位角信息和俯仰角信息，具体包括：

光电探测系统获取所述目标与背景的光电图像信息；

对所述光电图像信息进行图像处理，结合转台转动信息，获取目标的方位角信息和俯仰角信息。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，无线电探测系统获取目标的方位角信息和频点信息，具体包括：

无线电探测系统获取所述目标发射的无线电信号，得到目标的频点信息和方位角信息。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述无线电探测系统包括无线电干扰装置。

5.一种全被动探测的目标定位系统，其特征在于，包括光电探测系统、无线电探测系统、组网中心和融合模块，将光电探测系统与无线电探测系统共站部署；其中，

所述融合模块用于通过方位角的匹配将本站点光电探测系统获取的目标的方位角信息和俯仰角信息与无线电探测系统获取的目标的方位角信息和频点信息进行融合，得到目标的方位角信息、俯仰角信息和频点信息；

所述组网中心用于接收不同站点得到的目标的方位角信息、俯仰角信息和频点信息，并通过目标的频点信息进行目标配准，从而根据不同站点的位置信息，不同站点光电探测系统对该频点的目标获取的方位角信息和俯仰角信息进行交叉定位计算，获取不同站点光电探测系统与目标的距离信息，从而获得目标的方位角信息和俯仰角信息，实现了目标定位，其中，所述通过目标的频点信息进行目标配准，包括：基于为避免同一区域的无人机的遥控信号串扰，会自动跳频，使得在稳态下没有两架无人机处于同一频点上，利用无人机这一特征，将根据频点信息将至少两个光电探测系统与目标配准；

所述共站部署指无线电探测系统与光电探测系统一体设计，集成于一个转台上，且所述共站部署指无线电探测系统与光电探测系统位于同一点位上。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，光电探测系统包括：

第一获取模块，用于获取光电探测系统获取所述目标与背景的光电图像信息；

处理模块，用于对所述光电图像信息进行图像处理，结合转台转动信息，获取目标的方位角信息和俯仰角信息。