基于蒙特卡洛采样的雷/视联动光电搜索策略生成方法

技术领域

本发明公开了一种基于蒙特卡洛采样的雷/视联动光电搜索策略生成方法，涉及边境监视和安防管控领域。

背景技术

雷达一直是用户跟踪和识别的战场目标重要传感器，但容易遭受电子对抗、反辐射导弹、超低空突防和隐身飞机这四大威胁的攻击。光电、红外等传感器具有不易被对方定位和良好的抗干扰能力的特点，但光电设备受机械伺服的限制，搜索效率低下、耗时长，目前主流的光电设备不具备满足需求的搜索能力。在这种瓶颈下，多传感器融合互补的方式得到了越来越多的青睐。

目前，行业中大多是直接将雷达坐标转换至光电坐标，未考虑到二坐标雷达在不同高度下的方位偏差和坐标非线性转换的问题，也未考虑到光电设备搜索会收到机械伺服的限制，因而在实际引导跟踪中导致误差较大，不具备实际应用条件。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于蒙特卡洛采样的雷/视联动光电搜索策略生成方法，该方法能够通过目标的先验信息和雷达探测的目标信息估计雷达坐标系下目标的时空分布概率，转换到光电坐标系，并生成光电设备搜索目标策略。

本发明采用的技术方案为：

一种基于蒙特卡洛采样的雷/视联动光电搜索策略生成方法，包括以下步骤：

(1)雷达根据探测获取目标的地理位置，计算目标运动特性；

(2)结合目标先验信息，对目标进行不确定性描述，通过时间外推，估计目标在雷达坐标系的时空分布概率；

(3)计算雷达探测目标在不同高度下的方位坐标偏差并补偿；

(4)利用蒙特卡洛采样法，将目标在雷达坐标系的时空分布概率转换到光电坐标系的时空分布概率；

(5)利用基于八邻域择优的视域编排方法，生成光电设备视域搜索策略；

完成光电设备搜索目标策略的生成。

本发明与背景技术相比具有如下优点：

1、本方法考虑到目标运动特性，更符合实际应用。

2、本方法解决了二坐标雷达探测目标在不同高度下的方位坐标偏差问题，使目标的时空分布概率更准确。

3、本方法解决了坐标系转换的非线性问题。

4、本方法可以提高光电设备的搜索效率，降低搜索耗时。

附图说明

图1为本发明雷达引导光电生成搜索策略流程图。

图2为本发明目标可能出现的高度范围概率密度函数曲线。

图3为本发明目标在不同高度下的方位坐标偏差示意图。

图4为本发明坐标转换后的搜索视域密度示意图。

图5为本发明基于八邻域择优的视域编排方法结果示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。

一种基于蒙特卡洛采样的雷/视联动光电搜索策略生成方法，本方法在软件开发工具、设备开发接口开放的基础上进行光电设备搜索策略生成方法的编码实现。该方法用于计算目标在光电坐标系的分布概率并生成目标搜索策略，具体实施流程如图1所示，包括以下步骤：

(1)雷达根据探测获取目标的地理位置，计算目标运动特性。

设当前时刻目标在雷达探测的原始信息为距雷达距离D

(2)结合目标先验信息，对目标进行不确定性描述，通过时间外推，生成目标在雷达坐标系的时空分布概率。

二坐标预警雷达虽然缺少俯仰上的信息，但是根据二坐标雷达所处的地理环境限制和目标的一些运动规律，同样可以得到一些指示交接中的先验知识。这些先验指示包括：目标可能出现的高度范围、地球曲率导致的视野盲区、特定目标的初始发现距离、目标信号的功率和信噪比。目标可能出现的先验信息可由近似正太分布的概率密度函数来表示。假设目标最有可能出现的高度层有两个，分别用

其中C为归一化常数。其概率密度函数曲线如图2所示。通过讨论目标在距离、水平和俯仰角分布，即可得到目标的联合概率密度函数

其中f

(3)计算雷达探测目标在不同高度下的方位坐标偏差并补偿。

如图3所示，定义T为光电设备搜索路径上任意一点，过T做面AOA′的垂线TT

(4)利用蒙特卡洛采样法，将目标在雷达坐标系的时空分布概率转换到光电坐标系的时空分布概率。

蒙特卡洛采样基本原理：对一个概率密度函数p(x)，根据伯努利大数定理及正态随机变量的失效概率和可靠度指标等特征，可近似地通过基于其采样的N＞＞1个设有统计独立的随机采样点{x

其中：δ(g)表示狄拉克δ函数。

如图4所示，通过上述蒙特卡洛采法对雷达指示信息中的距离、方位和俯仰联合概率密度函数

(5)利用基于八邻域择优的视域编排方法，生成光电视域搜索策略。

如图5所示，首先根据视域权重大小进行排序，选取权重最大的视域位置设为a

完成光电设备搜索目标策略的生成。

总之，本发明根据目标先验信息和二坐标雷达提供的目标信息，计算目标的运动特性，描述目标的时空分布概率；再将雷达空间坐标转换到光电空间坐标，对搜索视域进行优化编排。本发明可应用于边境监视、周界管控等多种应用场景。