CN115808683B - 一种雷达光电联动跟踪方法 - Google Patents

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CN115808683B CN202310083065.6A CN202310083065A CN115808683B CN 115808683 B CN115808683 B CN 115808683B CN 202310083065 A CN202310083065 A CN 202310083065A CN 115808683 B CN115808683 B CN 115808683B
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Abstract

本发明提供一种雷达光电联动跟踪方法，涉及目标跟踪技术领域，提出光电画面可能因雷达前后两帧探测数据的角度偏差较大而出现步进式抖动现象这一技术问题，并给完整的解决方案，即通过在当前航迹点和预测到的下一航迹点之间，等时间间隔插入n个附加引导指令的方式，使得光电设备在两个雷达探测时刻之间，也能够不断接收到附加引导指令，实现平滑稳定地跟踪。

Description

一种雷达光电联动跟踪方法
技术领域
本发明涉及目标跟踪技术领域，具体是一种雷达光电联动跟踪方法。
背景技术
目前，基于雷达光电联动控制的船舶目标跟踪拍照技术主要对边海防领域进行动态目标监测，实现雷达把握全局，光电设备精准拍照的目的。雷达对海面船只目标进行观测、识别和追踪，对监控区域进行目标搜索和告警，雷达和光电跟踪仪经卫星定位校准坐标后存入本地主控计算机。工作时，配置雷达工作周扫或扇扫模式及工作量程，可在量程范围内设置警戒区。雷达将连续扫描并上报目标数据，当雷达发现目标后，如果目标进入所设置的告警区域，则立刻将目标船舶的方位、距离以及速度转换为大地坐标，自动引导远程光学系统以及距离目标最近的智能摄像机指向目标所在的方位。光电跟踪仪根据引导数据中的距离参数和速度参数计算合适的视场及焦距，首先，使用宽视场进行目标发现；其次，将其调整为放大窄视场进行目标确认；最后，进行视频跟踪。
然而，当水面舰船较多时，可疑船只穿梭于大船之间，遮挡很容易导致光电目标跟丢。这种情况下，仅仅由雷达给出初始导引指令至光电设备，然后由光电设备进行自动跟踪是远远不够的，而是需要雷达不断向给光电设备发出附加引导指令。
由于雷达探测受扫描周期限制，可能存在前后两帧探测数据的角度偏差较大情况，此时光电画面会出现步进式抖动的现象，严重影响探测感观。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提出了一种雷达光电联动跟踪方法，在雷达探测到的当前航迹点和预测到的下一航迹点之间，插入多个附加引导指令，使得光电设备在两个雷达探测时刻之间，也能够不断接收到附加引导指令，实现平滑稳定地跟踪。
一种雷达光电联动跟踪方法，在雷达探测到的当前航迹点和预测到的下一航迹点之间，等时间间隔插入多个附加引导指令，其中第
Figure SMS_1
个附加引导指令的预期位置通过以下步骤确定：
步骤1，基于监测目标的当前航迹点位置数据
Figure SMS_2
和运动趋势，预测其下一航迹点位置数据
Figure SMS_3
，并计算其协方差矩阵
Figure SMS_4
，运动趋势包含运动速度和运动方向；
步骤2，根据协方差矩阵
Figure SMS_5
，计算位置逼近的梯度迭代比率值
Figure SMS_10
，其中，
Figure SMS_12
，
Figure SMS_7
为协方差矩阵
Figure SMS_8
的2-范数，
Figure SMS_11
为防止
Figure SMS_13
为零的极小值，
Figure SMS_6
为梯度变化调节参数，
Figure SMS_9
表示取a、b两数之间的较小值；
步骤3，根据位置偏差
Figure SMS_14
和梯度迭代比率值
Figure SMS_15
，计算第
Figure SMS_16
个附加引导指令对应时刻的预期位置
Figure SMS_17
，其中
Figure SMS_18
；
步骤4，根据预期位置
Figure SMS_19
设定指令位置
Figure SMS_20
。
进一步的，随着跟踪进程的持续，预期位置不断增加，当存在N-1个历史预期位置时，取预期位置
Figure SMS_21
及其前N-1个历史预期位置，进行平滑处理，得到指令位置
Figure SMS_22
；在此之前，直接以预期位置
Figure SMS_23
作为指令位置
Figure SMS_24
。
进一步的，平滑处理采用线性平滑方式，具体过程为：
对N个预期位置的横坐标进行平滑处理，得到第
Figure SMS_27
时刻后第
Figure SMS_30
个指令位置的横坐标
Figure SMS_32
；对N个预期位置的纵坐标进行平滑处理，得到第
Figure SMS_25
时刻后第
Figure SMS_28
个指令位置的纵坐标
Figure SMS_31
；从而得到第
Figure SMS_33
时刻后第
Figure SMS_26
个指令位置
Figure SMS_29
。
本发明提出光电画面可能因雷达前后两帧探测数据的角度偏差较大而出现步进式抖动现象这一技术问题，并给完整的解决方案，即通过在当前航迹点和预测到的下一航迹点之间，等时间间隔插入
Figure SMS_34
个附加引导指令的方式，使得光电设备在两个雷达探测时刻之间，也能够不断接收到附加引导指令，实现平滑稳定地跟踪。
附图说明
图1为附加引导指令数量示意图；
图2为附加引导指令的预期位置确定流程图；
图3为附加引导指令预期位置的梯度逼近示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
一种雷达光电联动跟踪方法，在雷达探测到的当前航迹点和预测到的下一航迹点之间，等时间间隔插入
Figure SMS_35
个附加引导指令，此处
Figure SMS_36
的取值跟时间间隔相关联，例如雷达扫描周期为3s，时间间隔为500ms，则需要插入5个附加引导指令，如图1所示。
第
Figure SMS_37
个附加引导指令的预期位置通过以下步骤确定，如图2所示。
1、基于监测目标的当前航迹点位置数据
Figure SMS_38
和运动趋势，预测其下一航迹点位置数据
Figure SMS_39
，并计算其协方差矩阵
Figure SMS_40
，运动趋势包含运动速度和运动方向。
2、根据协方差矩阵
Figure SMS_43
，计算位置逼近的梯度迭代比率值
Figure SMS_44
，其中，
Figure SMS_48
，
Figure SMS_41
为协方差矩阵
Figure SMS_45
的2-范数，
Figure SMS_47
为防止
Figure SMS_49
为零的极小值（例如可取10-8），
Figure SMS_42
为梯度变化调节参数（通常取1），
Figure SMS_46
表示取a、b两数之间的较小值。
3、根据位置偏差
Figure SMS_50
和梯度迭代比率值
Figure SMS_51
，计算第
Figure SMS_52
个附加引导指令对应时刻的预期位置
Figure SMS_53
，其中
Figure SMS_54
。
4、根据第
Figure SMS_55
个附加引导指令对应时刻的预期位置
Figure SMS_56
设定指令位置
Figure SMS_57
。
随着跟踪进程的持续，预期位置不断增加，当存在N-1个历史预期位置，则取第
Figure SMS_58
个附加引导指令对应时刻的预期位置
Figure SMS_59
及其前N-1个历史预期位置，进行平滑处理，得到指令位置
Figure SMS_60
。
平滑处理采用线性平滑方式，参照图3，不失一般性地，假设
Figure SMS_61
，
Figure SMS_62
， N =7 ，具体平滑过程为：
对N个预期位置的横坐标
Figure SMS_63
进行平滑处理，得到第
Figure SMS_64
时刻后第
Figure SMS_65
个指令位置的横坐标
Figure SMS_66
；
对N个预期位置的纵坐标
Figure SMS_67
进行平滑处理，得到第
Figure SMS_68
时刻后第
Figure SMS_69
个指令位置的纵坐标
Figure SMS_70
；从而得到第
Figure SMS_71
时刻后第
Figure SMS_72
个指令位置
Figure SMS_73
。
显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域及相关领域的普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

Claims (3)

1.一种雷达光电联动跟踪方法，其特征在于，在雷达探测到的当前航迹点和预测到的下一航迹点之间，等时间间隔插入
Figure QLYQS_1
个附加引导指令，其中第
Figure QLYQS_2
个附加引导指令的预期位置通过以下步骤确定：
步骤1，基于监测目标的当前航迹点位置数据
Figure QLYQS_3
和运动趋势，预测其下一航迹点位置数据
Figure QLYQS_4
，并计算其协方差矩阵
Figure QLYQS_5
，运动趋势包含运动速度和运动方向；
步骤2，根据协方差矩阵
Figure QLYQS_7
，计算位置逼近的梯度迭代比率值
Figure QLYQS_10
，其中，
Figure QLYQS_12
，
Figure QLYQS_6
为协方差矩阵
Figure QLYQS_11
的2-范数，
Figure QLYQS_13
为防止
Figure QLYQS_14
为零的极小值，
Figure QLYQS_8
为梯度变化调节参数，
Figure QLYQS_9
表示取a、b两数之间的较小值；
步骤3，根据位置偏差
Figure QLYQS_15
和梯度迭代比率值
Figure QLYQS_16
，计算第
Figure QLYQS_17
个附加引导指令对应时刻的预期位置
Figure QLYQS_18
，其中
Figure QLYQS_19
；
步骤4，根据预期位置
Figure QLYQS_20
设定指令位置
Figure QLYQS_21
。
2.根据权利要求1所述的雷达光电联动跟踪方法，其特征在于，随着跟踪进程的持续，预期位置不断增加，当存在N-1个历史预期位置时，取预期位置
Figure QLYQS_22
及其前N-1个历史预期位置，进行平滑处理，得到指令位置
Figure QLYQS_23
；在此之前，直接以预期位置
Figure QLYQS_24
作为指令位置
Figure QLYQS_25
。
3.根据权利要求2所述的雷达光电联动跟踪方法，其特征在于，平滑处理采用线性平滑方式，具体过程为：
对N个预期位置的横坐标进行平滑处理，得到第
Figure QLYQS_26
时刻后第
Figure QLYQS_31
个指令位置的横坐标
Figure QLYQS_33
；对N个预期位置的纵坐标进行平滑处理，得到第
Figure QLYQS_28
时刻后第
Figure QLYQS_30
个指令位置的纵坐标
Figure QLYQS_32
；从而得到第
Figure QLYQS_34
时刻后第
Figure QLYQS_27
个指令位置
Figure QLYQS_29
。
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