一种基于雷达光电信息融合的低空鸟类探测方法、系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于雷达光电信息融合的低空鸟类探测方法、系统，同时采用雷达设备和光电设备对低空鸟类目标进行实时跟踪，并将雷达航迹和光电航迹进行匹配融合，获得融合航迹即鸟类航迹。首先将雷达航迹和光电航迹在时间上对齐并转换至同一坐标系下，之后对雷达航迹和光电航迹进行循环找到满足匹配判断条件的雷达航迹和光电航迹进行匹配融合，获得融合航迹。之后随着时间推进，根据下一时刻即t+1时刻的雷达航迹和光电航迹更新融合航迹，完成低空鸟类目标的实时跟踪。对于下一时刻即t+1时刻的两种航迹，会存在没有匹配融合的情况，对这些剩余的重新进行匹配融合生成新的融合航迹，保证融合航迹信息的连贯性和实时性。保证融合航迹信息的连贯性和实时性。保证融合航迹信息的连贯性和实时性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于雷达光电信息融合的低空鸟类探测方法、系统


[0001]本专利技术涉及雷达光电协同探测
，具体涉及一种基于雷达光电信息融合的低空鸟类探测方法、系统。

技术介绍

[0002]低空飞鸟是航班起降安全的威胁，其造成的鸟击事件每年带来巨额经济损失，随着航班量持续增长，对于鸟击的防范工作压力越来越大。现有的鸟类探测技术有声波探测、光电探测、红外探测、雷达探测等。光电设备价格低、布站灵活、数据率高、不易受电磁干扰，能够提高威胁评估、目标识别的能力，但光电设备无法提供目标的精确定位及速度信息，且受天气影响大、无法全天时全天候工作。雷达探测范围广、目标跟踪灵活、天气适应性好、定位精度高，但无法采集目标更丰富类型信息。随着探测技术的多元发展，充分利用多传感器资源和信息优势的协同探测技术日渐兴起，利用雷达光电设备的优势互补、配合使用，实现鸟类目标的协同探测。
[0003]现有的雷达与光电协同探测技术一般为雷达与光电分别独立跟踪处理，雷达对目标进行搜索跟踪，将跟踪信息发送至光电设备，光电依据引导信息捕获目标跟踪。当系统工作在复杂环境时，雷达易受干扰、杂波等影响，导致跟踪航迹质量下降，出现航迹误关联、虚假航迹；光电也易受遮挡、目标检测识别能力不足存在目标丢失等问题。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供了一种基于雷达光电信息融合的低空鸟类探测方法、系统，能够保证在复杂环境中实现鸟类目标的有效跟踪，避免了单独雷达或单独光电在跟踪过程中的误跟、丢跟导致跟踪系统无法使用的问题。
[0005]本专利技术采用的具体技术方案如下：
[0006]一种基于雷达光电信息融合的低空鸟类探测方法，同时采用雷达设备和光电设备对低空鸟类目标进行实时跟踪，并将雷达航迹和光电航迹进行匹配融合，获得融合航迹即鸟类航迹；
[0007]所述匹配融合的过程为：将雷达航迹集和光电航迹集中的一个记为集合A，另一个记为集合B；集合A中包含M条航迹[a1,a2,
…
,a
M
]，a
m
∈[a1,a2,
…
,a
M
]，m∈[1,2,
…
,M]，集合B中包含N条航迹[b1,b2,
…
,b
N
]，b
n
∈[b1,b2,
…
,b
N
]，n∈[1,2,
…
,N]；在t时刻，遍历集合A中的M条航迹，针对每一条航迹a
m
，在集合B中的N条航迹中搜索与a
m
满足匹配判断条件的航迹b
n
进行匹配融合即对航迹包含的航迹数据取并集，获得融合航迹C
q
，航迹b
n
与a
m
匹配融合之后，不再与航迹a
m+1
匹配融合；Q条融合航迹组成融合航迹集[C1,C2,
…
,C
Q
]，C
q
∈[C1,C2,
…
,C
Q
]，q∈[1,2,
…
,Q]，其中Q为M、N中的最大值，M、N、Q均为正整数，a
m
、b
n
、C
q
表示航迹号；融合航迹C
q
的航迹号C
q
＝[c
q
,a
m
,b
n
]，其中c
q
为融合航迹的航迹标签；
[0008]若没有b
n
与a
m
满足所述匹配判断条件，则根据a
m
生成对应独立的融合航迹，航迹号为C
q
＝[c
q
,a
m
,－1]，－1为b
n
＝－1即没有匹配到b
n
；在遍历完所有的航迹a
m
之后，若剩余了
航迹b
n
，则根据b
n
生成对应独立的融合航迹，航迹号为C
q
＝[c
q
,－1,b
n
]，其中，－1为a
m
＝－1即没有a
m
；
[0009]t时刻匹配融合之后，根据t+1时刻的集合A和集合B，对融合航迹进行更新：分别提取t时刻获得的每条融合航迹的航迹号，根据融合航迹的航迹号中a
m
和b
n
的取值，在t+1时刻的集合A和集合B搜索对应的航迹，对融合航迹中的航迹数据进行替换，获得新的融合航迹；
[0010]对于独立的融合航迹，若航迹号为C
q
＝[c
q
,a
m
,－1]，则遍历集合B中未进行匹配融合的b
n
与航迹号为a
m
的航迹进行匹配融合，若匹配成功，则获得融合航迹，航迹号为C
q
＝[c
q
,a
m
,b
n
]，其中c
q
不变，a
m
不变；若匹配失败，则根据t+1时刻航迹号为a
m
的航迹生成新的独立的融合航迹，航迹号为C
q
＝[c
q
,a
m
,－1]不变；
[0011]若航迹号为C
q
＝[c
q
,－1,b
n
]，则遍历集合A中未进行匹配融合的a
m
与航迹号为b
n
的航迹进行匹配融合，若匹配成功，则获得融合航迹，航迹号为C
q
＝[c
q
,a
m
,b
n
]，其中c
q
不变，b
n
不变；若匹配失败，则根据t+1时刻航迹号为b
n
的航迹生成新的独立的融合航迹，航迹号为C
q
＝[c
q
,－1,b
n
]不变；
[0012]对融合航迹进行更新之后，遍历剩余的未进行匹配融合的集合A中的航迹和集合B中的航迹，按所述匹配融合的过程进行匹配融合，生成新的融合航迹；
[0013]重复对融合航迹进行更新的过程，以完成同时采用雷达设备和光电设备对低空鸟类目标进行实时跟踪。
[0014]进一步地，在遍历a
m
的过程中，针对每一条航迹a
m
，若有多条航迹b
n
满足所述匹配判断条件，则选择b
n
的航迹坐标与a
m
的航迹坐标的绝对距离最小的航迹b
n
，进行匹配融合，生成融合航迹的航迹号为C
p
＝[c
p
,a
m
,b
n
]，其中c<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于雷达光电信息融合的低空鸟类探测方法，其特征在于，同时采用雷达设备和光电设备对低空鸟类目标进行实时跟踪，并将雷达航迹和光电航迹进行匹配融合，获得融合航迹即鸟类航迹；所述匹配融合的过程为：将雷达航迹集和光电航迹集中的一个记为集合A，另一个记为集合B；集合A中包含M条航迹[a1,a2,
…
,a
M
]，a
m
∈[a1,a2,
…
,a
M
]，m∈[1,2,
…
,M]，集合B中包含N条航迹[b1,b2,
…
,b
N
]，b
n
∈[b1,b2,
…
,b
N
]，n∈[1,2,
…
,N]；在t时刻，遍历集合A中的M条航迹，针对每一条航迹a
m
，在集合B中的N条航迹中搜索与a
m
满足匹配判断条件的航迹b
n
进行匹配融合即对航迹包含的航迹数据取并集，获得融合航迹C
q
，航迹b
n
与a
m
匹配融合之后，不再与航迹a
m+1
匹配融合；Q条融合航迹组成融合航迹集[C1,C2,
…
,C
Q
]，C
q
∈[C1,C2,
…
,C
Q
]，q∈[1,2,
…
,Q]，其中Q为M、N中的最大值，M、N、Q均为正整数，a
m
、b
n
、C
q
表示航迹号；融合航迹C
q
的航迹号C
q
＝[c
q
,a
m
,b
n
]，其中c
q
为融合航迹的航迹标签；若没有b
n
与a
m
满足所述匹配判断条件，则根据a
m
生成对应独立的融合航迹，航迹号为C
q
＝[c
q
,a
m
,－1]，－1为b
n
＝－1即没有匹配到b
n
；在遍历完所有的航迹a
m
之后，若剩余了航迹b
n
，则根据b
n
生成对应独立的融合航迹，航迹号为C
q
＝[c
q
,－1,b
n
]，其中，－1为a
m
＝－1即没有a
m
；t时刻匹配融合之后，根据t+1时刻的集合A和集合B，对融合航迹进行更新：分别提取t时刻获得的每条融合航迹的航迹号，根据融合航迹的航迹号中a
m
和b
n
的取值，在t+1时刻的集合A和集合B搜索对应的航迹，对融合航迹中的航迹数据进行替换，获得新的融合航迹；对于独立的融合航迹，若航迹号为C
q
＝[c
q
,a
m
,－1]，则遍历集合B中未进行匹配融合的b
n
与航迹号为a
m
的航迹进行匹配融合，若匹配成功，则获得融合航迹，航迹号为C
q
＝[c
q
,a
m
,b
n
]，其中c
q
不变，a
m
不变；若匹配失败，则根据t+1时刻航迹号为a
m
的航迹生成新的独立的融合航迹，航迹号为C
q
＝[c
q
,a
m
,－1]不变；若航迹号为C
q
＝[c
q
,－1,b
n
]，则遍历集合A中未进行匹配融合的a
m
与航迹号为b
n
的航迹进行匹配融合，若匹配成功，则获得融合航迹，航迹号为C
q
＝[c
q
,a
m
,b
n
]，其中c
q
不变，b
n
不变；若匹配失败，则根据t+1时刻航迹号为b
n
的航迹生成新的独立的融合航迹，航迹号为C
q
＝[c
q
,－1,b
n
]不变；对融合航迹进行更新之后，遍历剩余的未进行匹配融合的集合A中的航迹和集合B中的航迹，按所述匹配融合的过程进行匹配融合，生成新的融合航迹；重复对融合航迹进行更新的过程，以完成同时采用雷达设备和光电设备对低空鸟类目标进行实时跟踪。2.如权利要求1所述的低空鸟类探测方法，其特征在于，在遍历a
m
的过程中，针对每一条航迹a
m
，若有多条航迹b
n
满足所述匹配判断条件，则选择b
n
的航迹坐标与a
m
的航迹坐标的绝对距离最小的航迹b
n
，进行匹配融合，生成融合航迹的航迹号为C
p
＝[c
p
,a
m
,b
n
]，其中c
p
为融合航迹的航迹标签。3.如权利要求1所述的低空鸟类探测方法，其特征在于，所述匹配判断条件为：雷达航迹中当前时刻雷达航迹坐标与光电航迹中当前时刻光电航迹坐标的投影距离小于系统设置的匹配门限。4.如权利要求1所述的低空鸟类探测方法，其特征在于，在所述匹配融合进行之前，需要对雷达航迹和光电航迹进行时间对齐，并将时间对齐后的雷达航迹和光电航迹进行空间
坐标转换至同一坐标系下。5.如权利要求4所述的低空鸟类探测方法，其特征在于，所述将时间对齐后的雷达航迹和光电航迹进行空间坐标转换至同一坐标系下，其转换方式为：将雷达航迹坐标由雷达直角坐标系转换为像素坐标系或者将光电航迹坐标的像素坐标系转换为雷达直角坐标系。6.一种基于雷达光电信息融合的低空鸟类探测系统，其特征在于，包括雷达模块、光电模块和融合模块；所述雷达模块和光电模块同时对低空鸟类目标进行实时跟踪获得雷达航迹和光电航迹；所述融合模块将雷达航迹和光电航迹进行匹配融合，获得融...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔莹莹，杜欣，于冲，周超，李小敏，
申请(专利权)人：北京理工雷科电子信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：