一种低空慢速小目标立体飞行角度的复合探测方法及系统技术方案

公开了一种低空慢速小目标立体飞行角度的复合探测方法，包括：在目标的飞行区域下方布设N个探测单元，所述N个探测单元按预设的分布策略设置在正交的第一、二平面内；其中，每个探测单元由声音传感器、无线电多普勒传感器构成，N为大于等于4的整数，且任一平面的探测单元个数大于等于3；记录目标距声音传感器的最近点时刻ti、目标距无线电多普勒传感器的最近点时刻ti'；根据第一平面内的ti、ti'计算目标在第一平面的航向角α，根据第二平面内的ti、ti'计算目标在第二平面的航向角β。本发明专利技术的方法能够简便、快捷地对低空慢速小目标的立体飞行角度进行探测，探测成本较低、易于推广。本发明专利技术还公开了一种探测系统，其能实现探测方法的所有有益效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及目标探测领域，尤其涉及一种低空慢速小目标立体飞行角度的复合探测方法及系统。
技术介绍
低空慢速小目标，是对在低空或超低空下飞行、速度较慢、有效探测面积较小的各种小型航空器和空中漂浮物的统称。一般而言，飞行高度在100米～1000米之间称为低空，飞行高度低于100米称为超低空。由于具有飞行高速低、速度慢、散射强度弱等特点，低空慢速小目标的探测工作非常困难。通常，我们很难利用单一的探测手段对其进行全天时、全天候的有效探测与监控。近年来，虽然传统的目标探测方法日臻完善，但是低空慢速小目标的探测与监控仍然是国际范围内的技术难题之一。随着我国低空空域的开放，对低空慢速小目标的监管与防范更是成为亟待解决的技术难题。在现有技术中，可基于一种由红外光学探测单元和雷达组成的探测系统对低空慢速小目标进行探测。但是，该探测系统的成本较高，难以大面积使用。鉴于此，亟需一种低成本、可大范围推广使用的低空慢速小目标探测方法与探测系统。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种低空慢速小目标立体飞行角度的复合探测方法及系统，以对低空小目标的飞行角度进行有效探测，同时降低探测成本，提高探测系统的可推广性。本专利技术公开了一种低空慢速小目标立体飞行角度的复合探测方法，包括以下步骤：S1、在目标的飞行区域下方布设N个探测单元，所述N个探测单元按照预设的分布策略设置在相互垂直的第一、二平面内；其中，每个探测单元由声音传感器、无线电多普勒传感器复合而成；N为大于等于4的整数，且任一平面内的探测单元的个数大于等于3；S2、对于每个探测单元，记录所述目标距离声音传感器的最近点时刻ti、以及所述目标距离无线电多普勒传感器的最近点时刻t′i，i＝1,2,；N；S3、根据第一平面的声音传感器探测的ti计算目标在第一平面的航向角α的第一估计值α1，根据第一平面的无线电多普勒传感器探测的t′i计算α的第二估计值α2；根据α1、α2计算α；S4、根据第二平面的声音传感器探测的ti计算目标在第二平面的航向角β的第一估计值β1，根据t′i计算β的第二估计值β2；根据β1、β2计算β；其中，所述目标做匀速直线飞行。优选的，在步骤S1中，N＝6，所述预设的分布策略具体为：在第一平面内设置四个探测单元，分别是依次排列在正方形四个顶点上的第一至第四探测单元；在第二平面内设置四个探测单元，分别是依次排列在正方形四个顶点上的第三至第六探测单元；其中，第三、四探测单元位于第一平面与第二平面的交线上。优选的，在步骤S3之前，所述方法还包括：在第一平面上，以第三探测单元指向第二探测单元的方向为x轴正向，以第三探测单元指向第四探测单元的方向为y轴正向，构建xoy坐标系，以目标运动轨迹在第一平面的投影与x轴的夹角为航向角α。优选的，在步骤S4之前，所述方法还包括：在第二平面上，以第三探测单元指向第四探测单元的方向为y轴正向，以第三探测单元指向第六探测单元的方向为z轴正向，构建yoz坐标系，以目标运动轨迹在第二平面的投影与z轴的夹角为航向角β。优选的，在步骤S3中，根据公式3计算α1；式中，t1为目标距离第一声音传感器的最近点时刻，t2为目标距离第二声音传感器的最近点时刻，t3为目标距离第三声音传感器的最近点时刻，t4为目标距离第四声音传感器的最近点时刻；以及，根据公式4计算α2；式中，t′1为目标距离第一无线电多普勒传感器的最近点时刻，t′2为目标距离第二无线电多普勒传感器的最近点时刻，t′3为目标距离第三无线电多普勒传感器的最近点时刻，t′4为目标距离第四无线电多普勒传感器的最近点时刻。优选的，在步骤S4中，根据公式5计算β1，式中，t5为目标距离第五声音传感器的最近点时刻，t6为目标距离第六声音传感器的最近点时刻；以及，根据公式6计算β2；式中，t′5为目标距离第五无线电多普勒传感器的最近点时刻，t′6为目标距离第六无线电多普勒传感器的最近点时刻。优选的，步骤S2具体为：对于声音传感器，监测其在100～1000Hz频段的噪声频谱，并将出现噪声峰值点的时刻记为目标距离该传感器的最近点时刻ti；对于无线电多普勒传感器，监测其产生的回波频谱，并将出现无频移点的时刻记为目标距离该传感器的最近点时刻t′i。本专利技术还提供了一种低空慢速小目标立体飞行角度的复合探测系统，包括：探测模块、航向角计算模块；所述探测模块由N个探测单元构成，所述N个探测单元按照预设的分布策略设置在相互垂直的第一、二平面内；其中，每个探测单元由声音传感器、无线电多普勒传感器复合而成，N为大于等于4的整数，且任一平面内探测单元的个数大于等于3；所述探测模块用于探测目标距离声音传感器的最近点时刻ti、以及目标距离无线电多普勒传感器的最近点时刻t′i，i＝1,2,…N；所述航向角计算模块用于根据第一平面的声音传感器探测的ti计算目标在第一平面的航向角α的第一估计值α1，根据第一平面的无线电多普勒传感器探测的t′i计算α的第二估计值α2，根据α1、α2计算α；所述航向角计算模块还用于根据第二平面的声音传感器探测的ti计算目标在第二平面的航向角β的第一估计值β1，根据t′i计算β的第二估计值β2，根据β1、β2计算β；其中，所述目标做匀速直线飞行。优选的，所述探测模块由6个探测单元构成，所述预设的分布策略为：在第一平面设置四个探测单元，分别是依次排列在正方形四个顶点上的第一至第四探测单元；在第二平面设置四个探测单元，分别是依次排列在正方形四个顶点上的第三至第六探测单元；其中，第三、四探测单元位于第一平面与第二平面的交线上。优选的，所述航向角计算模块根据公式9计算α1；式中，t1为目标距离第一声音传感器的最近点时刻，t2为目标距离第二声音传感器的最近点时刻，t3为目标距离第三声音传感器的最近点时刻，t4为目标距离第四声音传感器的最近点时刻；以及，根据公式10计算α2；式中，t′1为目标距离第一无线电多普勒传感器的最近点时刻，t′2为目标距离第二无线电多普勒传感器的最近点时刻，t′3为目标距离第三无线电多普勒传感器的最近点时刻，t′4为目标距离第四无线电多普勒传感器的最近点时刻。优选的，所述航向角计算模块根据公式11计算β1；式中，t5为目标距离第五声音传感器的最近点时刻，t6为目标距离第六声音传感器的最近点时刻；以及，根据公式12计算β2；式中，t′5为目标距离第五无线电多普勒传感器的最近点时刻，t′6为目标距离第六无线电多普勒传感器的最近点时刻。在本专利技术中，低空慢速小目标立体飞行角度的复合探测方法主要包括以下步骤：在目标的飞行区域下方布设N个探测单元，所述N个探测单元按照预设的分布策略设置在正交的第一、二平面内；其中，每个探测单元由声音传感器、无线电多普勒传感器复合而成；记录目标距离声音传感器的最近点时刻ti、以及目标距离无线电多普勒传感器的最近点时刻t′i；根据第一平面内声音传感器探测的ti计算航向角α的第一估计值α1，根据第一平面内无线电多普勒传感器探测的t′i计算航向角α的第二估计值α2，根据α1、α2计算航向角α；根据第二平面内声音传感器探测的ti计算航向角β的第一估计值β1，根据第二平面内无线电多普勒传感器探测的t′i计算β的第二估计值β2，根据β1、β2计算航向角β。本专利技术通过声音传感器、无线电多普勒本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低空慢速小目标立体飞行角度的复合探测方法，其特征在于，所述方法包括：S1、在目标的飞行区域下方布设N个探测单元，所述N个探测单元按照预设的分布策略设置在相互垂直的第一、二平面内；其中，每个探测单元由声音传感器、无线电多普勒传感器复合而成；N为大于等于4的整数，且任一平面内的探测单元的个数大于等于3；S2、对于每个探测单元，记录所述目标距离声音传感器的最近点时刻ti、以及所述目标距离无线电多普勒传感器的最近点时刻t′i，i＝1,2,…N；S3、根据第一平面的声音传感器探测的ti计算目标在第一平面的航向角α的第一估计值α1，根据第一平面的无线电多普勒传感器探测的t′i计算α的第二估计值α2；根据α1、α2计算α；S4、根据第二平面的声音传感器探测的ti计算目标在第二平面的航向角β的第一估计值β1，根据t′i计算β的第二估计值β2；根据β1、β2计算β；其中，所述目标做匀速直线飞行。

【技术特征摘要】
1.一种低空慢速小目标立体飞行角度的复合探测方法，其特征在于，所述方法包括：S1、在目标的飞行区域下方布设N个探测单元，所述N个探测单元按照预设的分布策略设置在相互垂直的第一、二平面内；其中，每个探测单元由声音传感器、无线电多普勒传感器复合而成；N为大于等于4的整数，且任一平面内的探测单元的个数大于等于3；S2、对于每个探测单元，记录所述目标距离声音传感器的最近点时刻ti、以及所述目标距离无线电多普勒传感器的最近点时刻t′i，i＝1,2,…N；S3、根据第一平面的声音传感器探测的ti计算目标在第一平面的航向角α的第一估计值α1，根据第一平面的无线电多普勒传感器探测的t′i计算α的第二估计值α2；根据α1、α2计算α；S4、根据第二平面的声音传感器探测的ti计算目标在第二平面的航向角β的第一估计值β1，根据t′i计算β的第二估计值β2；根据β1、β2计算β；其中，所述目标做匀速直线飞行。2.如权利要求1所述的方法，其中，在步骤S1中，N＝6，所述预设的分布策略具体为：在第一平面内设置四个探测单元，分别是依次排列在正方形四个顶点上的第一至第四探测单元；在第二平面内设置四个探测单元，分别是依次排列在正方形四个顶点上的第三至第六探测单元；其中，第三、四探测单元位于第一平面与第二平面的交线上。3.如权利要求2所述的方法，其中，在步骤S3之前，所述方法还包括：在第一平面上，以第三探测单元指向第二探测单元的方向为x轴正向，以第三探测单元指向第四探测单元的方向为y轴正向，构建xoy坐标系，以目标运动轨迹在第一平面的投影与x轴的夹角为航向角α。4.如权利要求3所述的方法，其中，在步骤S4之前，所述方法还包括：在第二平面上，以第三探测单元指向第四探测单元的方向为y轴正向，以第三探测单元指向第六探测单元的方向为z轴正向，构建yoz坐标系，以目标运动轨迹在第二平面的投影与z轴的夹角为航向角β。5.如权利要求4所述的方法，其中，在步骤S3中，根据公式3计算α1；式中，t1为目标距离第一声音传感器的最近点时刻，t2为目标距离第二声音传感器的最近点时刻，t3为目标距离第三声音传感器的最近点时刻，t4为目标距离第四声音传感器的最近点时刻；以及，根据公式4计算α2；式中，t′1为目标距离第一无线电多普勒传感器的最近点时刻，t'2为目标距离第二无线电多普勒传感器的最近点时刻，t′3为目标距离第三无线电多普勒传感器的最近点时刻，t′4为目标距离第四无线电多普勒传感器的最近点时刻。6.如权利要求5所述的方法，其中，在步骤S4中，根据公式5计算β1，式...

【专利技术属性】
技术研发人员：高洁，
申请(专利权)人：北京环境特性研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11