CN112799050B - 一种基于光电跟踪的低空慢小目标监测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出的一种基于光电跟踪的低空慢小目标监测方法及系统，包括：低空慢小目标进入雷达监控区域后，通过雷达数据上报或光电巡航方式，引导光电设备跟踪低空慢小目标；通过光电设备识别低空慢小目标，并完成目标的跟踪锁定；根据光电设备的视场和实时采集的目标尺寸，使用第一预设算法计算出光电设备到低空慢小目标的距离，作为目标距离；根据当前的目标距离和光电设备的方位信息，使用第二预设算法计算得出低空慢小目标的GPS位置数据。本发明能够实现低空慢小目标GPS位置计算，实时进行低空慢小目标的位置监测。

Description

一种基于光电跟踪的低空慢小目标监测方法及系统

技术领域

本发明涉及光电技术领域，更具体的说是涉及一种基于光电跟踪的低空慢小目标监测方法及系统。

背景技术

近年来，“低空慢小”无人航空器因其“获取容易、使用隐蔽、升空突然、处置困难”的特点，得到迅猛发展。但是此类航空器经常被不法分子利用，社会带来了很大的安全威胁。

目前市面上反制低空慢小目标的系统大都是通过雷达探测，确定目标的位置、航迹，进而对入侵目标做进一步的处理。但低空慢小目标进入雷达盲区或其它原因，导致雷达目标丢失后，系统将无法实时监控目标的飞行动态，在这段侦测空白期内，入侵目标很可能造成很大的危害。因此，在没有雷达数据时，如何实现低空慢小目标的GPS位置监测，是我们亟待解决的问题。

发明内容

针对以上问题，本发明的目的在于提供一种基于光电跟踪的低空慢小目标监测方法及系统，能够实现低空慢小目标GPS位置计算，实时进行低空慢小目标的位置监测。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：一种基于光电跟踪的低空慢小目标监测方法，包括如下步骤：

S1：低空慢小目标进入雷达监控区域后，通过雷达数据上报或光电巡航方式，引导光电设备跟踪低空慢小目标；

S2：通过光电设备识别低空慢小目标，并完成目标的跟踪锁定；

S3：根据光电设备的视场和实时采集的目标尺寸，使用第一预设算法计算出光电设备到低空慢小目标的距离，作为目标距离；

S4：根据当前的目标距离和光电设备的方位信息，使用第二预设算法计算得出低空慢小目标的GPS位置数据。

进一步，所述步骤S1包括：

雷达在内置的引导模式下，利用光电设备自身的经纬高和雷达上报目标的经纬高信息，计算出低空慢小目标相对于光电设备的方位、俯仰数据，然后控制光电设备朝向目标，进行分析；

光电设备在内置的光电巡航模式下，按照设定的巡航规则，对特定区域进行监控。

进一步，所述步骤S2包括：

使用基于深度学习的图像识别算法，分析光电设备视场内是否有低空慢小目标，如果检测到，则启动光电设备的跟踪功能，跟踪锁定目标；如果未检测到，则开始处理下一批次雷达数据。

进一步，所述步骤S3包括：

通过光电设备读取低空慢小目标的宽度B、低空慢小目标在当前跟踪视频中的像素宽度b、当前光电设备的视场角α、视频宽度B₀；

根据下列公式计算得出光电设备到低空慢小目标的距离，作为目标距离D：

D＝B/(b*α/B₀*PI/180)。

进一步，所述步骤S4包括：

根据当前光电设备的经度、纬度、高度和方位信息，以及目标距离D，应用以下公式实时推算低空慢小目标的GPS位置：

J＝J₀+(D*sin(β*PI/180))/(111.199*cos(W₀*PI/180))

W＝W₀+(D*cos(D*PI/180))/111.199

H＝H₀+h

其中，J为低空慢小目标的经度值、J₀为光电设备的经度值、β为光电方位角、W₀为光电设备的纬度值,W为低空慢小目标的纬度值、W₀为光电设备的纬度值；H为低空慢小目标的高度值、H₀为光电设备的高度值、h为低空慢小目标与光电设备的相对高度值。

进一步，所述步骤S4之后还包括：根据低空慢小目标的GPS位置数据判断是否进入预设的保护区域，若是，启动预设反制设备。

相应的，本发明还公开了一种基于光电跟踪的低空慢小目标监测系统，包括：

目标识别单元，用于识别低空慢小目标是否进入雷达监控区域，若是，通过雷达数据上报或光电巡航方式，引导光电设备跟踪低空慢小目标；

目标跟踪单元，用于通过光电设备识别低空慢小目标，并完成目标的跟踪锁定；距离计算单元，用于根据光电设备的视场和实时采集的目标尺寸，使用第一预设算法计算出光电设备到低空慢小目标的距离，作为目标距离；

位置数据计算单元，用于根据当前的目标距离和光电设备的方位信息，使用第二预设算法计算得出低空慢小目标的GPS位置数据。

进一步，还包括：

反制单元，用于根据低空慢小目标的GPS位置数据判断是否进入预设的保护区域，若是，启动预设反制设备。

对比现有技术，本发明有益效果在于：本发明提供了一种基于光电跟踪的低空慢小目标监测方法及系统，借助雷达、光电、反制等多种设备，当雷达探测到低空慢小目标后，引导光电识别、跟踪目标。当低空慢小目标进入雷达盲区或其它原因导致雷达丢失目标后，可以通过目标在跟踪视频中的像素大小、目标的实际尺寸等信息，根据相关计算关系，反推出当前低空慢小目标的GPS位置，实现对目标的不间断监控。

其中，本发明能够控制光电设备通过雷达数据和自动巡航两种模式进行引导控制，识别、跟踪到目标后，可实时推算目标GPS位置。雷达持续推送目标位置时，只需要根据雷达数据即可分析目标是否入侵保护区域。在雷达丢失目标的情况下，可通过本发明推算出入侵目标的GPS位置，当发现入侵目标进入保护区后，实时开启反制设备实施反制。

由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

附图1是本发明的方法流程图。

附图2是本发明的系统结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做出说明。

如图1所示的一种基于光电跟踪的低空慢小目标监测方法，包括如下步骤：

S1：低空慢小目标进入雷达监控区域后，通过雷达数据上报或光电巡航方式，引导光电设备跟踪低空慢小目标。

首先，雷达在内置的引导模式下，利用光电设备自身的经纬高和雷达上报目标的经纬高信息，计算出低空慢小目标相对于光电设备的方位、俯仰数据，然后控制光电设备朝向目标，进行分析。然后，光电设备在内置的光电巡航模式下，按照设定的巡航规则，对特定区域进行监控。

S2：通过光电设备识别低空慢小目标，并完成目标的跟踪锁定。

具体来说：使用基于深度学习的图像识别算法，分析光电设备视场内是否有低空慢小目标，如果检测到，则启动光电设备的跟踪功能，跟踪锁定目标；如果未检测到，则开始处理下一批次雷达数据。

S3：根据光电设备的视场和实时采集的目标尺寸，使用第一预设算法计算出光电设备到低空慢小目标的距离，作为目标距离。

首先，通过光电设备读取低空慢小目标的宽度B、低空慢小目标在当前跟踪视频中的像素宽度b、当前光电设备的视场角α、视频宽度B₀；然后，根据下列公式计算得出光电设备到低空慢小目标的距离，作为目标距离D：

D＝B/(b*α/B₀*PI/180)。

S4：根据当前的目标距离和光电设备的方位信息，使用第二预设算法计算得出低空慢小目标的GPS位置数据。

具体包括：根据当前光电设备的经度、纬度、高度和方位信息，以及目标距离D，应用以下公式实时推算低空慢小目标的GPS位置：

J＝J₀+(D*sin(β*PI/180))/(111.199*cos(W₀*PI/180))

W＝W₀+(D*cos(D*PI/180))/111.199

H＝H₀+h

其中，J为低空慢小目标的经度值、J₀为光电设备的经度值、β为光电方位角、W₀为光电设备的纬度值,W为低空慢小目标的纬度值、W₀为光电设备的纬度值；H为低空慢小目标的高度值、H₀为光电设备的高度值、h为低空慢小目标与光电设备的相对高度值。

S5：根据低空慢小目标的GPS位置数据判断是否进入预设的保护区域，若是，启动预设反制设备。

相应的，如图2所示，本发明还公开了一种基于光电跟踪的低空慢小目标监测系统，包括：

目标识别单元，用于识别低空慢小目标是否进入雷达监控区域，若是，通过雷达数据上报或光电巡航方式，引导光电设备跟踪低空慢小目标。

目标跟踪单元，用于通过光电设备识别低空慢小目标，并完成目标的跟踪锁定。

距离计算单元，用于根据光电设备的视场和实时采集的目标尺寸，使用第一预设算法计算出光电设备到低空慢小目标的距离，作为目标距离。

位置数据计算单元，用于根据当前的目标距离和光电设备的方位信息，使用第二预设算法计算得出低空慢小目标的GPS位置数据。

反制单元，用于根据低空慢小目标的GPS位置数据判断是否进入预设的保护区域，若是，启动预设反制设备。

本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例中的技术可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明实施例中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中如U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质，包括若干指令用以使得一台计算机终端(可以是个人计算机，服务器，或者第二终端、网络终端等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。尤其，对于终端实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例中的说明即可。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、系统和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，系统或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个单元中。

同理，在本发明各个实施例中的各处理单元可以集成在一个功能模块中，也可以是各个处理单元物理存在，也可以两个或两个以上处理单元集成在一个功能模块中。

结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。

Claims (6)

1.一种基于光电跟踪的低空慢小目标监测方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：低空慢小目标进入雷达监控区域后，通过雷达数据上报或光电巡航方式，引导光电设备跟踪低空慢小目标；

S2：通过光电设备识别低空慢小目标，并完成目标的跟踪锁定；

S3：根据光电设备的视场和实时采集的目标尺寸，使用第一预设算法计算出光电设备到低空慢小目标的距离，作为目标距离；

S4：根据当前的目标距离和光电设备的方位信息，使用第二预设算法计算得出低空慢小目标的GPS位置数据；

所述步骤S3包括：

通过光电设备读取低空慢小目标的宽度B、低空慢小目标在当前跟踪视频中的像素宽度b、当前光电设备的视场角α、视频宽度B₀；

根据下列公式计算得出光电设备到低空慢小目标的距离，作为目标距离D：

D＝B/(b*α/B₀*PI/180)；

所述步骤S4包括：

根据当前光电设备的经度、纬度、高度和方位信息，以及目标距离D，应用以下公式实时推算低空慢小目标的GPS位置：

J＝J₀+(D*sin(β*PI/180))/(111.199*cos(W₀*PI/180))

W＝W₀+(D*cos(D*PI/180))/111.199

H＝H₀+h

其中，J为低空慢小目标的经度值、J₀为光电设备的经度值、β为光电方位角,W为低空慢小目标的纬度值、W₀为光电设备的纬度值；H为低空慢小目标的高度值、H₀为光电设备的高度值、h为低空慢小目标与光电设备的相对高度值。

2.根据权利要求1所述的基于光电跟踪的低空慢小目标监测方法，其特征在于，所述步骤S1包括：

雷达在内置的引导模式下，利用光电设备自身的经纬高和雷达上报目标的经纬高信息，计算出低空慢小目标相对于光电设备的方位、俯仰数据，然后控制光电设备朝向目标，进行分析；

光电设备在内置的光电巡航模式下，按照设定的巡航规则，对特定区域进行监控。

3.根据权利要求1所述的基于光电跟踪的低空慢小目标监测方法，其特征在于，所述步骤S2包括：

使用基于深度学习的图像识别算法，分析光电设备视场内是否有低空慢小目标，如果检测到，则启动光电设备的跟踪功能，跟踪锁定目标；如果未检测到，则开始处理下一批次雷达数据。

4.根据权利要求1所述的基于光电跟踪的低空慢小目标监测方法，其特征在于，所述步骤S4之后还包括：根据低空慢小目标的GPS位置数据判断是否进入预设的保护区域，若是，启动预设反制设备。

5.一种基于光电跟踪的低空慢小目标监测系统，其特征在于，包括：目标识别单元，用于识别低空慢小目标是否进入雷达监控区域，若是，通过雷达数据上报或光电巡航方式，引导光电设备跟踪低空慢小目标；目标跟踪单元，用于通过光电设备识别低空慢小目标，并完成目标的跟踪锁定；

距离计算单元，用于根据光电设备的视场和实时采集的目标尺寸，使用第一预设算法计算出光电设备到低空慢小目标的距离，作为目标距离；距离计算单元包括：通过光电设备读取低空慢小目标的宽度B、低空慢小目标在当前跟踪视频中的像素宽度b、当前光电设备的视场角α、视频宽度B₀；

根据下列公式计算得出光电设备到低空慢小目标的距离，作为目标距离D：

D＝B/(b*α/B₀*PI/180)；

位置数据计算单元，用于根据当前的目标距离和光电设备的方位信息，使用第二预设算法计算得出低空慢小目标的GPS位置数据，位置数据计算单元包括：根据当前光电设备的经度、纬度、高度和方位信息，以及目标距离D，应用以下公式实时推算低空慢小目标的GPS位置：

J＝J₀+(D*sin(β*PI/180))/(111.199*cos(W₀*PI/180))

W＝W₀+(D*cos(D*PI/180))/111.199

H＝H₀+h

其中，J为低空慢小目标的经度值、J₀为光电设备的经度值、β为光电方位角,W为低空慢小目标的纬度值、W₀为光电设备的纬度值；H为低空慢小目标的高度值、H₀为光电设备的高度值、h为低空慢小目标与光电设备的相对高度值。

6.根据权利要求5所述的基于光电跟踪的低空慢小目标监测系统，其特征在于，还包括：

反制单元，用于根据低空慢小目标的GPS位置数据判断是否进入预设的保护区域，若是，启动预设反制设备。

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