CN110133637A - 目标定位方法、装置及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种目标定位方法、装置及系统。其中，方法包括根据待测量目标的光电测量信息和雷达测量信息各自包含的站址信息和时间标志信息，对光电测量信息和雷达测量信息进行时空配准；当光电测量信息对应跟踪目标和雷达测量信息对应跟踪目标为同一目标，若雷达设备的测距误差大于测角误差，则将光电测量信息中的测角信息和雷达测量信息的测角信息进行融合生成待测量目标的定位信息；若雷达设备的测距误差不大于测角误差，则将光电测量信息中的测角信息和雷达测量信息的测距信息进行融合生成待测量目标的定位信息。本申请不仅解决了相关技术利用光电设备对目标进行定位存在的弊端，还实现了对目标的快速精确定位。

Description

目标定位方法、装置及系统
技术领域
本发明实施例涉及光电预警技术领域，特别是涉及一种目标定位方法、装置及系统。
背景技术
在军事重点目标防护和民用防空中，而对来袭目标的快速精确定位有助于实施有效拦截，可见，实现目标快速准确地定位是非常必要的。
相关技术一般通过光电设备进行目标空间位置的检测，光电设备为了发挥其被动静默探测的优势，一般不配备测距功能，故单台不能获得目标的空间位置。目前均是采用两台以上设备进行交汇测量的方法对目标进行定位，交汇测量定位时精度受目标距离、进入基线角等多种因素影响，并且有交汇盲区，若要覆盖全空域，需布设多台光电预警设备。
发明内容
本公开实施例提供了一种目标定位方法、装置及系统，不仅解决了相关技术利用光电设备对目标进行定位存在的弊端，还实现了对目标的快速精确定位。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供以下技术方案：
本发明实施例一方面提供了一种目标定位方法，包括：
根据待测量目标的光电测量信息和雷达测量信息各自包含的站址信息和时间标志信息，对所述光电测量信息和所述雷达测量信息进行时空配准；
当判定所述光电测量信息对应跟踪目标和所述雷达测量信息对应跟踪目标为同一目标，判断所述雷达设备的测距误差是否大于测角误差；
若是，则将所述光电测量信息中的测角信息和所述雷达测量信息的测角信息进行融合以生成所述待测量目标的定位信息；若否，则将所述光电测量信息中的测角信息和所述雷达测量信息的测距信息进行融合以生成所述待测量目标的定位信息。
可选的，所述将所述光电测量信息中的测角信息和所述雷达测量信息的测距信息进行融合以生成所述待测量目标的定位信息包括：
根据雷达设备的测距覆盖区域和所述光电设备的指向线的交点位置确定所述待测量目标的定位信息；
其中，所述测距覆盖区域以所述雷达设备为球心、所述雷达测量设备和所述待测量目标的距离值为半径的球面覆盖区域；所述指向线为以所述光电设备为起点，按照所述光电测量信息的方位角值和俯仰角值指向所述待测量目标的射线。
可选的，所述根据雷达设备的测距覆盖区域和所述光电设备的指向线的交点位置确定所述待测量目标的定位信息包括：
判断所述测距覆盖区域和所述指向线的交点是否为2个；
若是，则根据第一交点的位置信息、第二交点的位置信息以及所述雷达设备的站址信息，计算得到所述第一交点与所述雷达设备的第一距离值、所述第二交点与所述雷达设备的第二距离值；
计算所述雷达测量信息中的测距值分别与所述第一距离值、所述第二距离值的差值，并将差值小的交点的位置信息作为所述待测量目标的定位信息。
可选的，所述根据雷达设备的测距覆盖区域和所述光电设备的指向线的交点位置确定所述待测量目标的定位信息包括：
判断所述测距覆盖区域和所述指向线的交点是否为2个；
若是，则分别将第一交点和第二交点所在区域的位置信息转换为所述雷达设备观测所述第一交点和所述第二交点的方位值和俯仰值；
获取所述雷达设备观测所述待测量目标的目标方位值和目标俯仰值；
计算所述目标方位值分别和所述第一交点、所述第二交点的方位值的差值；以及所述目标俯仰值分别和所述第一交点、所述第二交点的俯仰值的差值；
将差值小的交点的位置信息作为所述待测量目标的定位信息。
可选的，所述根据所述光电测量信息和所述雷达测量信息各自包含的站址信息和时间标志信息，对所述光电测量信息和所述雷达测量信息进行时空配准包括：
利用最小二乘法对所述光电测量信息和所述雷达测量信息进行外推，以将所述光电测量信息和所述雷达测量信息对准至同一时刻；
利用高斯投影方法将所述雷达测量信息转换为雷达极坐标系下的测量数据，以实现将所述光电测量信息和所述雷达测量信息转换为同类坐标系下的测量数据。
可选的，所述获取待测量目标的光电测量信息和雷达测量信息之后，还包括：
利用卡尔曼滤波方式去除所述光电测量信息和所述雷达测量信息中的无效数据。
可选的，所述判定所述光电测量信息对应跟踪目标和所述雷达测量信息对应跟踪目标为同一目标包括：
在以光电设备为原点的极坐标系下，利用最小二乘法计算所述光电测量信息对应跟踪目标的方位速度信息及俯仰速度信息；
根据所述雷达测量信息的站址信息将所述雷达测量信息的目标位置信息转化为所述光电设备极坐标下的角度信息和所述待测量目标与所述光电设备的距离值，并计算得到所述雷达测量信息对应跟踪目标的方位速度信息及俯仰速度信息；
判断所述光电设备和所述雷达设备的俯仰速度差值相对应所述光电设备的俯仰速度值的变化率、所述光电设备和所述雷达设备的方位速度差值相对应所述光电设备的方位速度值的变化率、所述雷达设备的俯仰值与所述光电设备的俯仰值的差值、所述雷达设备的方位值与所述光电设备的方位值的差值是否均不大于相应阈值；各阈值根据所述光电设备和所述雷达设备的测量精度、所述待测量目标与所述光电设备的距离值确定；
若是，则判定所述光电测量信息对应的跟踪目标和所述雷达测量信息对应的跟踪目标为同一目标。
可选的，所述各阈值根据所述光电设备和所述雷达设备的测量精度、所述待测量目标与所述光电设备的距离值确定包括：
利用第一公式计算各阈值，所述第一公式为：
其中，ΔR＝3*σr，τA为方位差阈值，τE为俯仰差阈值，τVA为方位相对变化率阈值，τVE为俯仰相对变化率阈值，σA0为所述光电设备的方位测角误差，σAr为所述雷达设备的方位测距误差，σE0为所述雷达设备的俯仰测角误差，σEr为所述雷达设备的俯仰测角误差，R0为所述待测量目标与所述光电设备的距离，σr为所述雷达设备的测距误差。
本发明实施例另一方面提供了一种目标定位装置，包括：
时空配准模块，用于根据待测量目标的光电测量信息和雷达测量信息各自包含的站址信息和时间标志信息，对所述光电测量信息和所述雷达测量信息进行时空配准；
同一性判断模块，用于判断所述光电测量信息对应跟踪目标和所述雷达测量信息对应跟踪目标是否为同一目标；
第一融合模块，用于若所述雷达设备的测距误差大于测角误差，将所述光电测量信息中的测角信息和所述雷达测量信息的测角信息进行融合以生成所述待测量目标的定位信息；
第二融合模块，用于若所述雷达设备的测距误差不大于测角误差，将所述光电测量信息中的测角信息和所述雷达测量信息的测距信息进行融合以生成所述待测量目标的定位信息。
本发明实施例还提供了一种目标定位系统，包括雷达设备、光电设备及目标定位处理器，所述目标定位处理器用于执行存储器中存储的计算机程序时实现如前任一项所述目标定位方法的步骤。
本申请提供的技术方案的优点在于，对同一待测目标同时获取光电设备测量的数据信息和雷达设备测量的数据信息，然后基于雷达设备测量信息精度对光电和雷达测量数据进行数据择优融合，综合光电设备和雷达设备的优势，不仅解决了相关技术利用光电设备对目标进行定位存在的弊端，还实现了对目标的快速精确定位，有效提高了目标的跟踪精度，有利于提供高精度的目标指引情报和有效的信息支援，进而实现更高效的反制。
此外，本发明实施例还针对目标定位方法提供了相应的实现装置及系统，进一步使得所述方法更具有实用性，所述装置及系统具有相应的优点。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本公开。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或相关技术的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种目标定位方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的另一种信息融合原理示意图；
图3为本发明实施例提供的目标定位装置的一种具体实施方式结构图；
图4为本发明实施例提供的目标定位系统的一种具体实施方式结构图；
图5为本发明实施例提供的三种技术方案测量目标的位置误差曲线图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定的顺序。此外术语“包括”和“具有”以及他们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可包括没有列出的步骤或单元。
在介绍了本发明实施例的技术方案后，下面详细的说明本申请的各种非限制性实施方式。
首先参见图1，图1为本发明实施例提供的一种目标定位方法的流程示意图，本发明实施例可包括以下内容：
S101：根据待测量目标的光电测量信息和雷达测量信息各自包含的站址信息和时间标志信息，对光电测量信息和雷达测量信息进行时空配准。
在本申请中，光电测量信息为由光电设备对待测量目标进行位置测量时生成的数据信息，携带有光电设备站址信息和时间标志信息，且光电测量信息为一组包括待测量目标方位信息和俯仰信息的数据。雷达测量信息为由雷达设备对待测量目标进行位置测量时生成的数据信息，携带有雷达设备站址信息和时间标志信息，且雷达测量信息为一组包括待测量目标的测距信息和目标方位信息和俯仰信息的数据。可通过例如但并不限制于网络通讯方式从光电设备和雷达设备中获取其测量信息后，可根据各自定义的数据格式进行数据解码，并将待测量目标的测量信息转换为同一表述方式下的测量信息。
可以理解的是，由于目前不同雷达获得的待测量目标的位置信息是在不同的坐标系下表示的，如SSR、PSR的位置信息是在以设备为原点、正北方向为方位零点的极坐标系表示的，MLA、ADS-B等探测到的目标的位置信息通常采用大地坐标，即经纬度进行表示，其他的雷达设备例如还以设备位置为原点、正北方向为y轴、正东方向为x轴的设备直角坐标系进行表示。此外，由于光电设备和雷达的数据周期不同，所接收信息的时刻就不同，不能直接用于后续处理。为了便于后续数据处理，根据各自测量信息中包含的站址信息和时间标志信息需要将雷达测量信息和光电测量信息分别进行空间和时间上的对准。举例来说，可首先利用但并不限制于最小二乘法对光电测量信息和雷达测量信息进行外推，得到时间对准的光电和雷达测量信息以将光电测量信息和雷达测量信息对准至同一时刻；可利用高斯投影方法将雷达测量信息转换为雷达极坐标系下的测量数据(Ar,Er,Rr)，而光电设备均是采用设备极坐标系进行数据表示(Ao,Eo)，无需进行转换，从而实现将光电测量信息和雷达测量信息转换为同类坐标系下的测量数据。
S102：判断光电测量信息对应跟踪目标和雷达测量信息对应跟踪目标为同一目标，若是，则执行S103。
可以理解的是，确定接收的雷达设备和光电设备的测量信息是否为同一目标是进行后续数据融合的必要条件，所以需要对获取到的光电测量信息和雷达测量信息各自对应的跟踪目标进行判断是否为同一目标。
S103：判断雷达设备的测距误差是否大于测角误差，若是，则执行S104；若否，则执行S105。
可以理解的是，雷达设备出厂时的硬件参数包括测距误差或测距精度、测角精度或测角误差，但是，随着雷达设备在使用过程中的磨损或寿命影响，初始的误差数据可能不准，或者是在某些特殊应用场景中或受天气影响，均会导致初始误差数据不准确，在获取得到雷达测量信息后可参阅任何一种检测雷达设备的测距误差和测距误差的相关技术进行判断，本申请对此不做任何限定。
S104：将光电测量信息中的测角信息和雷达测量信息的测角信息进行融合以生成待测量目标的定位信息。
在本申请中，依据待测量目标和雷达设备、光电设备间的相对位置关系(进入航线)，在水平投影法、垂直投影法及最短距离法中选取合适的交会测量方法，最后根据光电设备和雷达设备的站址信息、光电设备和雷达设备的测角信息，计算待测目标的位置信息。
S105：将光电测量信息中的测角信息和雷达测量信息的测距信息进行融合以生成待测量目标的定位信息。
在本发明实施例提供的技术方案中，对同一待测目标同时获取光电设备测量的数据信息和雷达设备测量的数据信息，然后基于雷达设备测量信息精度对光电和雷达测量数据进行数据择优融合，综合光电设备和雷达设备的优势，不仅解决了相关技术利用光电设备对目标进行定位存在的弊端，还实现了对目标的快速精确定位，有效提高了目标的跟踪精度，有利于提供高精度的目标指引情报和有效的信息支援，进而实现更高效的反制。
在一种实施方式中，在对光电测量信息中的测角信息和雷达测量信息的测距信息进行融合时可根据雷达设备的测距覆盖区域和光电设备的指向线的交点位置确定待测量目标的定位信息；测距覆盖区域以雷达设备为球心、雷达测量设备和待测量目标的距离值为半径的球面覆盖区域；指向线为以光电设备为起点，按照光电测量信息的方位和俯仰角值指向待测量目标的射线，请参阅图2所示。在一种具体的实现过程中，可按照下述方法实现：
在以光电设备中心为原点的设备空间直角坐标系下，光电设备中心的坐标可表示为(x0,y0,z0)＝(0,0,0)，根据光电设备和雷达设备的站址经过坐标变换后可得到雷达在设备坐标系中的坐标(x1,y1,z1)。根据光电测量信息中方位俯仰信息即(Ao,Eo)，可得到一条从光电设备作为原点出发的一条射线根据雷达设备在设备坐标系中的坐标(x1,y1,z1)和雷达测量信息中测距信息Rr，可得到一个以(x1,y1,z1)为中心，Rr为半径的球面区域，可通过公式(1)计算交点位置信息：
式中，(x，y，z)为待测量目标在该坐标系下的位置坐标，t为时间。
通过解公式(1)可得射线和球面的交点的计算公式(2)：
由上可知，(x，y，z)具有两个解，也就是说射线和球面的交点会存在两个交点的情况，例如如图2所示第一交点和第二交点，而在这两个交点中势必有一个与真实待测量目标的距离更近的点，可根据下述两种方法将该点进行确定，具体可包括：
在一种实施方式中，若测距覆盖区域和指向线的交点为2个，则可根据第一交点的位置信息、第二交点的位置信息以及雷达设备的站址信息，计算得到第一交点与雷达设备的第一距离值、第二交点与雷达设备的第二距离值；计算雷达测量信息中的测距值分别与第一距离值、第二距离值的差值，并将差值小的交点的位置信息作为待测量目标的定位信息。也就是说，根据两个交点的位置信息结合雷达设备的站址计算待测量目标到雷达设备的距离，将这两个值与由雷达观测的真实目标距离进行比较，去掉差值较大的点，得到数据择优融合后的待测量目标的位置值。
另一种实施方式中，若测距覆盖区域和指向线的交点为2个，则可分别将第一交点和第二交点所在区域的位置信息转换为雷达设备观测第一交点和第二交点的方位值和俯仰值；根据雷达设备观测待测量目标的目标方位值和目标俯仰值；计算目标方位值分别和第一交点、第二交点的方位值的差值；以及目标俯仰值分别和第一交点、第二交点的俯仰值的差值；将差值小的交点的位置信息作为待测量目标的定位信息。也就是说，将两个交点的位置信息通过坐标转换得到雷达观测两个点的方位和俯仰值，将这两个值与雷达实际观测的目标方位俯仰进行比较，去掉差值较大的点，剩余的交点即为数据融合后的待测量目标的位置值。
由于设备自身问题或者干扰等因素的存在，接收的数据会存在无效的目标信息，故在获取待测量目标的光电测量信息和雷达测量信息之后，还可利用卡尔曼滤波方式去除光电测量信息和雷达测量信息中的无效数据。
通常目标的同一性判断可采用航迹关联方法进行判断，在本申请的光电设备未配备测距系统时，无法利用上述方法获取待测量目标的绝对空间位置，也就不能采用传统的航迹关联方法进行判断。本申请可采用比较跟踪和引导的方位俯仰差值及二者变化率差值的方法来判断目标的同一性，具体步骤可包括：
在以光电设备为原点的极坐标系下，利用最小二乘法计算光电测量信息对应跟踪目标的方位速度信息及俯仰速度信息。
根据雷达测量信息的站址信息将雷达测量信息的目标位置信息转化为光电设备极坐标下的角度信息和待测量目标与光电设备的距离值，并计算得到雷达测量信息对应跟踪目标的方位速度信息及俯仰速度信息。
计算光电设备和雷达设备的方位速度差值相对光电设备方位速度值的变化率；计算光电设备和雷达设备的俯仰速度差值相对光电设备俯仰速度值的变化率，即雷达设备的方位(俯仰)速度值与光电设备的方位(俯仰)速度值之差然后除以光电设备的方位(俯仰)速度值；计算光电设备和雷达设备的方位差值以及俯仰差值。
各阈值，例如方位差阈值、俯仰差阈值、方位相对变化率阈值及俯仰相对变化率阈值可预先根据光电设备和雷达设备的测量精度、待测量目标与光电设备的距离值进行确定，可选的，具体可采用公式(3)进行计算得到各阈值：
其中，ΔR＝3*σr，τA为方位差阈值，τE为俯仰差阈值，τVA为方位相对变化率阈值，τVE为俯仰相对变化率阈值，σA0为光电设备的方位测角误差，σAr为雷达设备的方位测距误差，σE0为雷达设备的俯仰测角误差，σEr为雷达设备的俯仰测角误差，R0为待测量目标与光电设备的距离，σr为雷达设备的测距误差。
若光电设备和雷达设备的俯仰速度差值相对应光电设备的俯仰速度值的变化率不大于俯仰相对变化率阈值、光电设备和雷达设备的方位速度差值相对应光电设备的方位速度值的变化率不大于方位相对变化率阈值、雷达设备的俯仰值与光电设备的俯仰值的差值不大于俯仰差阈值、雷达设备的方位值与光电设备的方位值的差值不大于方位差阈值，则判定光电测量信息对应的跟踪目标和雷达测量信息对应的跟踪目标为同一目标。即使存在一个大于预设阈值的，也不属于同一目标。可将满足同一性判断条件的测量信息保存用于后续步骤中的数据融合。
本发明实施例还针对目标定位方法提供了相应的实现装置，进一步使得所述方法更具有实用性。下面对本发明实施例提供的目标定位装置进行介绍，下文描述的目标定位装置与上文描述的目标定位方法可相互对应参照。
参见图3，图3为本发明实施例提供的目标定位装置在一种具体实施方式下的结构图，该装置可包括：
时空配准模块301，用于根据待测量目标的光电测量信息和雷达测量信息各自包含的站址信息和时间标志信息，对光电测量信息和雷达测量信息进行时空配准。
同一性判断模块302，用于判断光电测量信息对应跟踪目标和雷达测量信息对应跟踪目标是否为同一目标。
第一融合模块303，用于若雷达设备的测距误差大于测角误差，将光电测量信息中的测角信息和雷达测量信息的测角信息进行融合以生成待测量目标的定位信息。
第二融合模块304，用于若雷达设备的测距误差不大于测角误差，将光电测量信息中的测角信息和雷达测量信息的测距信息进行融合以生成待测量目标的定位信息。
可选的，在本实施例的一些实施方式中，所述第二融合模块304还可以为根据雷达设备的测距覆盖区域和光电设备的指向线的交点位置确定待测量目标的定位信息的模块；其中，测距覆盖区域以雷达设备为球心、雷达测量设备和待测量目标的距离值为半径的球面覆盖区域；指向线为以光电设备为起点，按照光电测量信息的方位角和俯仰角值指向待测量目标的射线。
在另外一些实施方式中，所述第二融合模块304例如可包括：
判断子模块，用于判断测距覆盖区域和指向线的交点是否为2个；
计算子模块，用于若覆盖区域和指向线的交点为2个，根据第一交点的位置信息、第二交点的位置信息以及雷达设备的站址信息，计算得到第一交点与雷达设备的第一距离值、第二交点与雷达设备的第二距离值；计算雷达测量信息中的测距值分别与第一距离值、第二距离值的差值；
定位信息确定子模块，用于将差值小的交点的位置信息作为待测量目标的定位信息。
在其他一些实施方式中，所述第二融合模块304例如还可包括：
判断子模块，用于判断测距覆盖区域和指向线的交点是否为2个；
计算子模块，用于若覆盖区域和指向线的交点为2个，则分别将第一交点和第二交点所在区域的位置信息转换为雷达设备观测第一交点和第二交点的方位值和俯仰值；计算雷达设备观测待测量目标的目标方位值分别和第一交点、第二交点的方位值的差值；以及雷达设备观测待测量目标的目标俯仰值分别和第一交点、第二交点的俯仰值的差值；
定位信息确定子模块，用于将差值小的交点的位置信息作为待测量目标的定位信息。
可选的，在本实施例的另一些实施方式中，所述时空配准模块301可以包括：
时间配准子模块，用于利用最小二乘法对光电测量信息和雷达测量信息进行外推，以将光电测量信息和雷达测量信息对准至同一时刻；
空间配准子模块，用于利用高斯投影方法将雷达测量信息转换为雷达极坐标系下的测量数据，以实现将光电测量信息和雷达测量信息转换为同类坐标系下的测量数据。
可选的，在本实施例的另一些实施方式中，所述装置例如还可包括滤波模块，所述滤波模块用于利用卡尔曼滤波方式去除所述光电测量信息和所述雷达测量信息中的无效数据。
此外，在本实施例的一些具体实施方式中，所述同一性判断模块302例如还可包括：
光电设备信息计算子模块，用于在以光电设备为原点的极坐标系下，利用最小二乘法计算光电测量信息对应跟踪目标的方位速度信息及的俯仰速度信息；
雷达设备信息计算子模块，用于根据雷达测量信息的站址信息将雷达测量信息的目标位置信息转化为光电设备极坐标下的角度信息和待测量目标与光电设备的距离值，并计算得到雷达测量信息对应跟踪目标的方位速度信息及俯仰速度信息；
同一目标判定子模块，用于若雷达设备的俯仰速度差值相对应光电设备的俯仰速度差值的变化率、雷达设备的方位速度差值相对应光电设备的方位速度差值的变化率、雷达设备的俯仰值与光电设备的俯仰值的差值、雷达设备的方位值与光电设备的方位值的差值均不大于相应阈值，则光电测量信息对应的跟踪目标和雷达测量信息对应的跟踪目标为同一目标；各阈值根据光电设备和雷达设备的测量精度、待测量目标与光电设备的距离值确定。
本发明实施例所述目标定位装置的各功能模块的功能可根据上述方法实施例中的方法具体实现，其具体实现过程可以参照上述方法实施例的相关描述，此处不再赘述。
由上可知，本发明实施例不仅解决了相关技术利用光电设备对目标进行定位存在的弊端，还实现了对目标的快速精确定位。
本发明实施例还提供了一种目标定位设备，具体可包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行计算机程序以实现如上任意一实施例所述目标定位方法的步骤。
本发明实施例所述目标定位设备的各功能模块的功能可根据上述方法实施例中的方法具体实现，其具体实现过程可以参照上述方法实施例的相关描述，此处不再赘述。
由上可知，本发明实施例不仅解决了相关技术利用光电设备对目标进行定位存在的弊端，还实现了对目标的快速精确定位。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，存储有目标定位程序，所述目标定位程序被处理器执行时如上任意一实施例所述目标定位方法的步骤。
本发明实施例所述计算机可读存储介质的各功能模块的功能可根据上述方法实施例中的方法具体实现，其具体实现过程可以参照上述方法实施例的相关描述，此处不再赘述。
由上可知，本发明实施例不仅解决了相关技术利用光电设备对目标进行定位存在的弊端，还实现了对目标的快速精确定位。
本发明实施例还提供了一种目标定位系统，参见图4，可包括雷达设备41、光电设备42和目标定位处理器43，雷达设备41、光电设备42均与目标定位处理器43相连。
其中，雷达设备41用于对待测量目标进行位置测量，测量所得的数据中包括待测量目标的距离信息、角度信息、每个距离信息和角度信息携带有数据生成的时间标志以及雷达设备的站址信息以及每个信息携带采集数据的时间标志。可采用相关技术中任何一种类型的雷达设备对待测量目标进行位置测量，本申请对此均不做任何限定，且雷达设备对待测量目标进行位置测量的具体实现过程可参阅相关技术记载的内容，此处，便不再赘述。
在该实施例中，光电设备42用于对待测量目标进行位置测量，测量所得的数据中包括待测量目标角度信息、方位信息、每个角度信息和方位信息携带有数据生成的时间标志以及光电设备的站址信息。可采用相关技术中任何一种类型的光电设备对待测量目标进行位置测量，本申请对此均不做任何限定，且光电设备对待测量目标进行位置测量的具体实现过程可参阅相关技术记载的内容，此处，便不再赘述。
可以理解的是，目标定位处理器43用于执行存储器中存储的计算机程序时实现如上任意一个方法实施例所述目标定位方法的步骤。
本发明实施例所述目标定位系统的各功能模块的功能可根据上述方法实施例中的方法具体实现，其具体实现过程可以参照上述方法实施例的相关描述，此处不再赘述。
由上可知，本发明实施例不仅解决了相关技术利用光电设备对目标进行定位存在的弊端，还实现了对目标的快速精确定位。
为了验证本申请提供的技术方案可以提高目标定位精度，本申请还提供了在具体实验任务中运用本申请技术方案计算的目标位置误差、光电设备交汇的目标位置误差和雷达测量目标位置误差，实验中雷达测距误差60m，光电设备测角误差40″，三种测量方法的误差如表1所示，误差曲线如图5所示，从测量误差可看出运用本申请技术方案得到的目标位置精度得到了显著的提升。
表1三种技术方案测量目标的位置误差
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
以上对本发明所提供的一种目标定位方法、装置及系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种目标定位方法，其特征在于，包括：
根据待测量目标的光电测量信息和雷达测量信息各自包含的站址信息和时间标志信息，对所述光电测量信息和所述雷达测量信息进行时空配准；
当判定所述光电测量信息对应跟踪目标和所述雷达测量信息对应跟踪目标为同一目标，判断所述雷达设备的测距误差是否大于测角误差；
若是，则将所述光电测量信息中的测角信息和所述雷达测量信息的测角信息进行融合以生成所述待测量目标的定位信息；若否，则将所述光电测量信息中的测角信息和所述雷达测量信息的测距信息进行融合以生成所述待测量目标的定位信息。
2.根据权利要求1所述的目标定位方法，其特征在于，所述将所述光电测量信息中的测角信息和所述雷达测量信息的测距信息进行融合以生成所述待测量目标的定位信息包括：
根据雷达设备的测距覆盖区域和所述光电设备的指向线的交点位置确定所述待测量目标的定位信息；
其中，所述测距覆盖区域以所述雷达设备为球心、所述雷达测量设备和所述待测量目标的距离值为半径的球面覆盖区域；所述指向线为以所述光电设备为起点，按照所述光电测量信息的方位角值和俯仰角值指向所述待测量目标的射线。
3.根据权利要求2所述的目标定位方法，其特征在于，所述根据雷达设备的测距覆盖区域和所述光电设备的指向线的交点位置确定所述待测量目标的定位信息包括：
判断所述测距覆盖区域和所述指向线的交点是否为2个；
若是，则根据第一交点的位置信息、第二交点的位置信息以及所述雷达设备的站址信息，计算得到所述第一交点与所述雷达设备的第一距离值、所述第二交点与所述雷达设备的第二距离值；
计算所述雷达测量信息中的测距值分别与所述第一距离值、所述第二距离值的差值，并将差值小的交点的位置信息作为所述待测量目标的定位信息。
4.根据权利要求2所述的目标定位方法，其特征在于，所述根据雷达设备的测距覆盖区域和所述光电设备的指向线的交点位置确定所述待测量目标的定位信息包括：
判断所述测距覆盖区域和所述指向线的交点是否为2个；
若是，则分别将第一交点和第二交点所在区域的位置信息转换为所述雷达设备观测所述第一交点和所述第二交点的方位值和俯仰值；
获取所述雷达设备观测所述待测量目标的目标方位值和目标俯仰值；
计算所述目标方位值分别和所述第一交点、所述第二交点的方位值的差值；以及所述目标俯仰值分别和所述第一交点、所述第二交点的俯仰值的差值；
将差值小的交点的位置信息作为所述待测量目标的定位信息。
5.根据权利要求2所述的目标定位方法，其特征在于，所述根据所述光电测量信息和所述雷达测量信息各自包含的站址信息和时间标志信息，对所述光电测量信息和所述雷达测量信息进行时空配准包括：
利用最小二乘法对所述光电测量信息和所述雷达测量信息进行外推，以将所述光电测量信息和所述雷达测量信息对准至同一时刻；
利用高斯投影方法将所述雷达测量信息转换为雷达极坐标系下的测量数据，以实现将所述光电测量信息和所述雷达测量信息转换为同类坐标系下的测量数据。
6.根据权利要求5所述的目标定位方法，其特征在于，所述获取待测量目标的光电测量信息和雷达测量信息之后，还包括：
利用卡尔曼滤波方式去除所述光电测量信息和所述雷达测量信息中的无效数据。
7.根据权利要求1至6任意一项所述的目标定位方法，其特征在于，所述判定所述光电测量信息对应跟踪目标和所述雷达测量信息对应跟踪目标为同一目标包括：
在以光电设备为原点的极坐标系下，利用最小二乘法计算所述光电测量信息对应跟踪目标的方位速度信息及俯仰速度信息；
根据所述雷达测量信息的站址信息将所述雷达测量信息的目标位置信息转化为所述光电设备极坐标下的角度信息和所述待测量目标与所述光电设备的距离值，并计算得到所述雷达测量信息对应跟踪目标的方位速度信息及俯仰速度信息；
判断所述光电设备和所述雷达设备的俯仰速度差值相对应所述光电设备的俯仰速度值的变化率、所述光电设备和所述雷达设备的方位速度差值相对应所述光电设备的方位速度值的变化率、所述雷达设备的俯仰值与所述光电设备的俯仰值的差值、所述雷达设备的方位值与所述光电设备的方位值的差值是否均不大于相应阈值；各阈值根据所述光电设备和所述雷达设备的测量精度、所述待测量目标与所述光电设备的距离值确定；
若是，则判定所述光电测量信息对应的跟踪目标和所述雷达测量信息对应的跟踪目标为同一目标。
8.根据权利要求7所述的目标定位方法，其特征在于，所述各阈值根据所述光电设备和所述雷达设备的测量精度、所述待测量目标与所述光电设备的距离值确定包括：
利用第一公式计算各阈值，所述第一公式为：
其中，ΔR＝3*σr，τA为方位差阈值，τE为俯仰差阈值，τVA为方位相对变化率阈值，τVE为俯仰相对变化率阈值，σA0为所述光电设备的方位测角误差，σAr为所述雷达设备的方位测距误差，σE0为所述雷达设备的俯仰测角误差，σEr为所述雷达设备的俯仰测角误差，R0为所述待测量目标与所述光电设备的距离，σr为所述雷达设备的测距误差。
9.一种目标定位装置，其特征在于，包括：
时空配准模块，用于根据待测量目标的光电测量信息和雷达测量信息各自包含的站址信息和时间标志信息，对所述光电测量信息和所述雷达测量信息进行时空配准；
同一性判断模块，用于判断所述光电测量信息对应跟踪目标和所述雷达测量信息对应跟踪目标是否为同一目标；
第一融合模块，用于若所述雷达设备的测距误差大于测角误差，将所述光电测量信息中的测角信息和所述雷达测量信息的测角信息进行融合以生成所述待测量目标的定位信息；
第二融合模块，用于若所述雷达设备的测距误差不大于测角误差，将所述光电测量信息中的测角信息和所述雷达测量信息的测距信息进行融合以生成所述待测量目标的定位信息。
10.一种目标定位系统，其特征在于，包括雷达设备、光电设备以及目标定位处理器，所述目标定位处理器用于执行存储器中存储的计算机程序时实现如权利要求1至8任一项所述目标定位方法的步骤。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111474518A (zh) * 2020-05-25 2020-07-31 浙江大华技术股份有限公司 定位方法、融合定位基站及存储介质
CN111796269A (zh) * 2020-06-12 2020-10-20 中国船舶重工集团公司第七二四研究所 一种基于目标威胁的雷达和光电航迹数据联合处理方法
CN112162274A (zh) * 2020-09-29 2021-01-01 中国船舶重工集团公司第七二四研究所 一种基于引导探测的雷达光电系统自适应资源调度方法
CN112689842A (zh) * 2020-03-26 2021-04-20 华为技术有限公司 一种目标检测方法以及装置
CN112946619A (zh) * 2021-02-06 2021-06-11 宁波泽为科技有限公司 雷达探测目标绝对定位的方法、装置、系统及介质
CN113654566A (zh) * 2021-07-27 2021-11-16 上海智能网联汽车技术中心有限公司 路侧系统的定位性能评估方法、存储介质及车路协同系统

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102221688A (zh) * 2011-03-24 2011-10-19 中国船舶重工集团公司第七○九研究所 一种雷达系统误差估计方法
US8134493B2 (en) * 2009-07-02 2012-03-13 Raytheon Company System and method for precision geolocation utilizing multiple sensing modalities
CN104199024A (zh) * 2014-08-11 2014-12-10 中国西安卫星测控中心 甚短基线光学测量目标定位方法
CN107238834A (zh) * 2016-01-19 2017-10-10 德尔福技术有限公司 用于自动车辆的使用雷达/视觉融合的目标跟踪系统
CN109407086A (zh) * 2018-12-18 2019-03-01 北京无线电测量研究所 一种飞行器轨迹生成方法、系统及诱捕系统目标引导方法
CN109407049A (zh) * 2018-12-10 2019-03-01 中国电子科技集团公司第十研究所 一种全被动探测的目标定位方法和系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8134493B2 (en) * 2009-07-02 2012-03-13 Raytheon Company System and method for precision geolocation utilizing multiple sensing modalities
CN102221688A (zh) * 2011-03-24 2011-10-19 中国船舶重工集团公司第七○九研究所 一种雷达系统误差估计方法
CN104199024A (zh) * 2014-08-11 2014-12-10 中国西安卫星测控中心 甚短基线光学测量目标定位方法
CN107238834A (zh) * 2016-01-19 2017-10-10 德尔福技术有限公司 用于自动车辆的使用雷达/视觉融合的目标跟踪系统
CN109407049A (zh) * 2018-12-10 2019-03-01 中国电子科技集团公司第十研究所 一种全被动探测的目标定位方法和系统
CN109407086A (zh) * 2018-12-18 2019-03-01 北京无线电测量研究所 一种飞行器轨迹生成方法、系统及诱捕系统目标引导方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
卢海波: "光电经纬仪与雷达交会测量", 《长春理工大学学报》 *
段一萍: "靶场光雷测量数据融合定位方法研究及应用", 《电子测量技术》 *
王志明等: "《船舶导论》", 30 September 2018 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112689842A (zh) * 2020-03-26 2021-04-20 华为技术有限公司 一种目标检测方法以及装置
CN112689842B (zh) * 2020-03-26 2022-04-29 华为技术有限公司 一种目标检测方法以及装置
CN111474518A (zh) * 2020-05-25 2020-07-31 浙江大华技术股份有限公司 定位方法、融合定位基站及存储介质
CN111796269A (zh) * 2020-06-12 2020-10-20 中国船舶重工集团公司第七二四研究所 一种基于目标威胁的雷达和光电航迹数据联合处理方法
CN112162274A (zh) * 2020-09-29 2021-01-01 中国船舶重工集团公司第七二四研究所 一种基于引导探测的雷达光电系统自适应资源调度方法
CN112946619A (zh) * 2021-02-06 2021-06-11 宁波泽为科技有限公司 雷达探测目标绝对定位的方法、装置、系统及介质
CN112946619B (zh) * 2021-02-06 2024-03-19 宁波泽为科技有限公司 雷达探测目标绝对定位的方法、装置、系统及介质
CN113654566A (zh) * 2021-07-27 2021-11-16 上海智能网联汽车技术中心有限公司 路侧系统的定位性能评估方法、存储介质及车路协同系统

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