CN117367437A - 一种基于电子监测的协同引导方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于电子监测的协同引导方法，电子监测卫星载荷通过地面上注的先验信息，包括监测区域信息，辐射源参数特征，船舶特征等。通过对监测区域内目标接收，通过计算辐射源参数值与监测区域信息疑似参数置信度，对辐射源和监测区域进行匹配关联，按置信度优先级推送成像星进行目标成像。本发明提出的协同策略引导方法，电子监测卫星载荷可于星上自主实现监测区域与辐射源目标有效关联，辐射源与监测区域关联成功率高，具备实时引导与多星协同下的目标持续跟踪能力。

Description

一种基于电子监测的协同引导方法

技术领域

本发明属于电子信息领域，具体涉及一种基于电子监测的协同引导方法。

背景技术

近年来，我国民用航天发展迅猛，形成了高、低轨搭配，电子和光学互补的天基监测能力体系，建设了全方位、多样化的天基遥感系统。民用航天电子监测设备作为支撑海洋环境、渔业及导航的关键技术体系手段，对于监管机构而要具有重要应用价值。卫星技术可以帮助船舶导航和通信。卫星追踪系统可以用于监测船舶的活动和行为。通过分析船舶的速度、航向和停留时间等数据，可以了解船只的航行模式和运营情况。

海上移动目标具有多样性特征，既有在港口、海岸及深海区域作业的渔船等。海洋覆盖区域广，利用天基系统对海洋目标监测具有天然的优势。目前，天基系统对海洋目标监测的卫星类型主要为电子监测卫星及成像卫星。

面向海上移动目标监测任务的多星联合调度系统由电子监测卫星、成像卫星、通讯卫星、地面处理中心等组成。电子监测卫星与成像卫星具有不同的运行特点：电子监测卫星幅宽大，观测范围广，精度低，成像卫星幅宽较小，观测范围窄，精度高，单一的采用电子卫星或成像卫星无法满足移动目标监测任务的需求。并且海洋的情报是动态的，实时性要求高，情报来源少。因此，为了提高卫星总体监测效益必须考虑不同类型卫星之间的配合机制。利用电子监测卫星对大范围区域的监测结果来星上自主引导成像卫星进行海洋目标查证，可快速发现目标并实现精确识别和定位，达到事半功倍的效果。因此，有必要研究探索一种有效的星上自主协同关联引导方法，发挥海洋目标的天基综合感知效能。

发明内容

本发明提出了一种基于电子监测的协同引导方法，在电子监测卫星载荷对辐射源监测定位后，星上自主关联监测区域与辐射源，协同引导成像星对关联后的对应监测区域内的船舶进行成像。

实现本发明的技术解决方案为：一种基于电子监测的协同引导方法，电子监测卫星载荷在对辐射源目标接收定位后星上自主协同引导成像星对目标进行成像详查，方法步骤如下：

步骤1、在电子监测卫星实行辐射源监测前，地面上注先验信息至星上载荷，先验信息包含监测区域信息、辐射源信息及船舶信息。

步骤2、依据上注监测区域信息，判定船舶目标活动区域，监测区域信息中心点位即为船舶位置经纬度（，/>）；假定电子监测卫星载荷工作开始时间为/>，那么此时船舶目标活动区域半径/>为

，

式中，表示对时间差换算成分钟数后取绝对值，/>表示电子监测载荷的定位误差容限，/>的单位为千米。

步骤3、判断辐射源监测定位与监测区域关联类型，典型存在情况为

a）一对多：即一个监测区域中电子监测载荷接收到多个辐射源定位点，示意图如图1所示，协同引导应按优先级顺序对辐射源点位进行输出，确保成像卫星能按优先级顺序正确查证实际目标点位。

b）多对多：即多个监测区域中电子监测载荷在每个监测区域信息中均接收到多个辐射源定位点，且监测区域存在交叉情况，示意图如图2所示，需将辐射源与监测区域一一关联，且对于每个监测区域，按辐射源优先级顺序进行协同引导，确保正确成像查证。

步骤4、计算辐射源与监测区域关联置信度，对于辐射源监测定位与监测区域关联类型为一对多情况下，计算每个定位点与监测区域关联置信度，对于辐射源监测定位与监测区域关联类型为多对多情况下，未交叉定位点计算与其监测区域关联置信度，交叉定位点需与多个监测区域进行置信度关联计算，按置信度高低值将其分配给唯一监测区域。

步骤5、根据步骤4得到的置信度，匹配辐射源与相应监测区域，依据典型情况，若监测区域与辐射源个数为一对多，则协同引导应按置信度高低值顺序对辐射源点位进行输出；若监测区域与辐射源个数为多对多，首先将辐射源按置信度值唯一匹配给某个监测区域，对于每个监测区域的引导点，则按置信度高低值顺序对辐射源点位进行输出。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：（1）本发明提出的协同策略引导方法，电子监测卫星载荷可于星上自主实现监测区域与辐射源有效关联，并按置信度优先级推送成像星进行目标成像。

（2）本发明在多监测区域和多目标辐射源情况下，能够实现辐射源与监测区域的一一对应，且辐射源目标与监测区域关联成功率高，具备实时引导与多星协同下的目标持续跟踪能力。

附图说明

图 1为监测区域与目标一对多示意图。

图 2为监测区域与目标多对多示意图。

图 3 为协同策略处理流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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，本领域普通技术人员在没有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。

下面将结合本设计实例对具体实施方式、以及本次发明的技术难点、发明点进行进一步介绍。

结合图1~图3，一种基于电子监测的协同引导方法，电子监测载荷根据地面上注的监测区域信息、辐射源、船舶信息等先验知识，依据协同引导方法，生成目标引导点位，推送至成像星进行目标成像详查。方法步骤如下：

步骤1、在电子监测卫星实行辐射源监测前，地面上注先验信息至星上载荷，先验信息包含监测区域信息、辐射源信息及船舶信息。具体的，监测区域的划定是根据先验信息而来，即监测区域中心点为之前掌握的船舶活动的中心点。监测区域信息中包括船舶编号（该编号地面维护）、船舶发现时刻，船舶位置经度/>，船舶位置纬度/>。同时，监测区域信息中应包含当前监测区域信息中疑似目标的疑似参数值，该疑似参数值包含辐射源主要特征参数，疑似参数涵盖频率最大值/>和最小值/>，脉宽最大值/>和脉宽最小值，重复周期最大值/>和重复周期最小值/>，因船舶上可能包含有多个辐射源，因此疑似参数值组数需与辐射源数量对应，如表1和表2。

辐射源信息为设定的辐射源参数，包含频率值、脉宽值、重复周期值、频率类型、脉宽类型及重复周期类型等，根据不同目标属性，分配不同的频率、脉宽及重复周期置信权值分别为，/>和/>，其中

，

船舶信息为所属监测区域信息中的船舶编号，备注船舶上所含辐射源编号，按优先级顺序对该船舶上辐射源进行排序。

步骤2、依据上注监测区域相关信息，判定船舶目标活动区域，监测区域中心点位即为船舶位置经纬度（，/>）。因船舶具有运动特征，且运动速度较慢，典型航速约为1km/min，假定电子监测卫星载荷工作开始时间为/>，那么船舶目标活动区域半径/>为

，

式中，表示对时间差换算成分钟数后取绝对值，/>表示电子监测载荷的定位误差容限，/>的单位为千米。

步骤3、判断辐射源监测定位与监测区域关联类型，典型存在情况为

a）一对多：即一个监测区域中电子监测载荷接收到多个辐射源定位点，示意图如图1所示，协同引导应按优先级顺序对辐射源点位进行输出，确保成像卫星能按优先级顺序正确查证实际目标点位。

b）多对多：即多个监测区域中电子监测载荷在每个监测区域信息中均接收到多个辐射源定位点，且监测区域存在交叉情况，示意图如图2所示，需将辐射源与监测区域一一关联，且对于每个监测区域，按辐射源优先级顺序进行协同引导，确保正确成像查证。

步骤4、计算辐射源与监测区域关联置信度，对于辐射源监测定位与监测区域关联类型为一对多情况下，计算每个定位点与监测区域关联置信度，对于辐射源监测定位与监测区域关联类型为多对多情况下，未交叉定位点计算与其监测区域关联置信度，交叉定位点需与多个监测区域进行置信度关联计算，按置信度高低值将其分配给唯一监测区域。置信度计算方式为：

假定在某个秒内时刻，电子监测卫星星上载荷接收定位辐射源信号，接收到的辐射源参数为频率最大值和最小值/>，脉宽最大值/>和脉宽最小值/>，重复周期最大值/>和重复周期最小值/>，该辐射源与某个监测区域的关联置信度，其中/>、/>和/>分别对应为频率、脉宽和重复周期的计算的置信度值。、/>和/>置信度值计算方式分为以下三种情况

1）计算方式：

a）若且/>，则/>为

，

b）若且/>，则/>为

，

c）若且/>，则/>为

，

d）若且/>，则/>为

，

2）计算方式：

a）若且/>，则/>为

，

b）若且/>，则/>为

，

c）若且/>，则/>为

，

d）若且/>，则/>为

，

3）计算方式：

a）若且/>，则/>为

，

b）若且/>，则/>为

，

c）若且/>，则/>为

，

d）若且/>，则/>为

，

需要注意的是，且/>。同理的，对于脉宽与重复周期而言，均要求/>，/>，/>且。

步骤5、根据步骤4得到的置信度，匹配辐射源与相应监测区域，依据典型情况，若监测区域与辐射源个数为一对多，则协同引导应按置信度高低值顺序对辐射源点位进行输出。若监测区域与辐射源个数为多对多，首先将辐射源按置信度值唯一匹配给某个监测区域，对于每个监测区域的引导点，则按置信度高低值顺序对辐射源点位进行输出。

实施例

电子监测卫星星上载荷在某次监测任务中接收辐射源信号，假定接收信号频率最大值526 MHz，最小值524 MHz，脉宽最大值1，脉宽最小值0.2/>，重复周期最大值2115/>，重复周期最小值998/>，该信号匹配到辐射源库中编号为154，在辐射源库中查询到154号目标频率、脉宽及重复周期置信权值分别为0.6,0.2,0.2。

该目标同处于监测区域1和2的船舶活动区域内，从表1中监测区域信息可知，辐射源搭载平台1和2上均含有此154号辐射源，因此需个计算154号辐射源跟监测区域1和监测区域2的置信度匹配值。根据上述公式计算，154号辐射源与监测区域1中疑似参数1计算置信度为100，与监测区域1中疑似参数2计算置信度为40，与监测区域2中疑似参数1计算置信度为40，根据置信度高低值顺序，此次任务中154号辐射源应该关联匹配到监测区域1，置信度为100进行输出。

综上所述，本发明提出一种基于电子监测的协同引导方法，电子监测载荷根据地面上注的监测区域信息、辐射源、船舶信息等先验知识，依据协同引导方法，生成目标引导点位，推送至成像星进行目标成像查证，流程框图如图3所示。提出的方法，在多监测区域与多目标辐射源情况下，通过设计置信度关联匹配的方法，能够实现辐射源与监测区域的一一对应，且目标与监测区域关联成功率高，具备实时引导与多星协同下的目标持续跟踪能力。协同方法考虑了不同类型卫星之间的配合机制，利用电子监测卫星对大范围区域的监测结果来星上自主引导成像卫星进行详细查证，可快速发现目标并实现精确识别位，相比于传统的地面处理中心对数据处理后再指挥成像星进行成像查证的方式，提出的星上自主协同引导策略能达到事半功倍的效果，能有效发挥海洋目标的天基综合感知效能。

Claims (5)

1.一种基于电子监测的协同引导方法，电子监测卫星载荷在对辐射源目标接收定位后星上自主协同引导成像星对目标进行成像详查，其特征在于，方法步骤如下：

步骤1、在电子监测卫星实行辐射源监测前，地面上注先验信息至星上载荷，先验信息包含监测区域信息、辐射源信息及船舶信息；

步骤2、依据上注监测区域信息，判定船舶目标活动区域，监测区域信息中心点位即为船舶位置经纬度（，/>）；假定电子监测卫星载荷工作开始时间为/>，那么此时船舶目标活动区域半径/>为

，

式中，表示对时间差换算成分钟数后取绝对值，/>表示电子监测载荷的定位误差容限，/>的单位为千米；

步骤3、判断辐射源监测定位与监测区域关联类型，典型存在情况为

a）一对多：即一个监测区域中电子监测载荷接收到多个辐射源定位点，协同引导应按优先级顺序对辐射源点位进行输出，确保成像卫星能按优先级顺序正确查证实际目标点位；

b）多对多：即多个监测区域中电子监测载荷在每个监测区域信息中均接收到多个辐射源定位点，且监测区域存在交叉情况，需将辐射源与监测区域一一关联，且对于每个监测区域，按辐射源优先级顺序进行协同引导，确保正确成像查证；

步骤4、计算辐射源与监测区域关联置信度，对于辐射源监测定位与监测区域关联类型为一对多情况下，计算每个定位点与监测区域关联置信度，对于辐射源监测定位与监测区域关联类型为多对多情况下，未交叉定位点计算与其监测区域关联置信度，交叉定位点需与多个监测区域进行置信度关联计算，按置信度高低值将其分配给唯一监测区域；

步骤5、根据步骤4得到的置信度，匹配辐射源与相应监测区域，依据典型情况，若监测区域与辐射源个数为一对多，则协同引导应按置信度高低值顺序对辐射源点位进行输出；若监测区域与辐射源个数为多对多，首先将辐射源按置信度值唯一匹配给某个监测区域，对于每个监测区域的引导点，则按置信度高低值顺序对辐射源点位进行输出。

2.根据权利要求1所述的基于电子监测的协同引导方法，其特征在于，步骤1中，监测区域的划定是根据先验信息而来，即监测区域中心点为之前掌握的船舶活动的中心点；监测区域信息中包括船舶编号、船舶发现时刻、船舶位置经度/>、船舶位置纬度/>。

3.根据权利要求2所述的基于电子监测的协同引导方法，其特征在于，监测区域信息中还应包含当前监测区域信息中疑似目标的疑似参数值，该疑似参数值包含辐射源主要特征参数，疑似参数涵盖频率最大值和最小值/>，脉宽最大值/>和脉宽最小值，重复周期最大值/>和重复周期最小值/>，疑似参数值组数需与辐射源数量对应。

4.根据权利要求1所述的基于电子监测的协同引导方法，其特征在于，辐射源信息为设定的辐射源目标参数，包含频率值、脉宽值、重复周期值、频率类型、脉宽类型及重复周期类型，根据不同辐射源目标属性，分配不同的辐射源频率、脉宽及重复周期置信权值分别为，/>和/>，其中

，

船舶信息为所属监测区域信息中的船舶编号，备注船舶上所含辐射源编号，按优先级顺序对该船舶上的辐射源目标进行排序。

5.根据权利要求1所述的基于电子监测的协同引导方法，其特征在于，步骤4中，置信度计算具体如下：

确定有效监测区域后，假定在某个秒内时刻，电子监测卫星星上载荷接收辐射源信号，接收到的辐射源参数为频率最大值和最小值/>，脉宽最大值/>和脉宽最小值，重复周期最大值/>和重复周期最小值/>，该辐射源与某个监测区域的关联置信度/>，其中/>、/>和/>分别为频率，脉宽和重复周期的置信度值；、/>和/>置信度值计算方式分为以下三种情况

1）计算：

a）若且/>，则/>为

，

b）若且/>，则/>为

，

c）若且/>，则/>为

，

d）若且/>，则/>为

，

2）计算：

a）若且/>，则/>为

，

b）若且/>，则/>为

，

c）若且/>，则/>为

，

d）若且/>，则/>为

，

3）计算：

a）若且/>，则/>为

，

b）若且/>，则/>为

，

c）若且/>，则/>为

，

d）若且/>，则/>为

，

需要注意的是，且/>；同理的，对于脉宽与重复周期而言，均要求/>，/>，/>且。