一种基于激光测距的空中目标运动状态估计装置、方法制造方法及图纸

本申请的实施例揭示了一种基于激光测距的空中目标运动状态估计装置、方法，装置包括：目标跟踪模块，目标跟踪模块用于对目标进行检测，并对检测完成的目标进行追踪，以得到目标的运动状态；激光距离预测模块，激光距离预测模块用于通过测量激光信号的往返传输时间实现目标距离测定，并对丢失的距离信息进行预测补充，得到预测激光距离值；空中目标运动估计模块，空中目标运动估计模块用于根据激光距离预测模块得到的激光距离信息、目标的运动状态和目标跟踪模块的运动状态，得到目标在参考坐标系的运动状态，引入了第三维的空间信息激光距离，同时考虑了侦查系统的姿态等运动状态影响，有效提升空中目标运动状态估计的抗干扰性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于激光测距的空中目标运动状态估计装置、方法


[0001]本申请涉及一种信息处理
，尤其涉及一种基于激光测距的空中目标运动状态估计装置、方法。

技术介绍

[0002]红外目标跟踪技术是计算机视觉领域中的重要研究方向，在定位导航、目标追踪及交通管制等安全领域发挥重要的作用。在实际应用中，目标的不定向运动和复杂背景的遮挡会极大的影响目标跟踪的效果。Kalman滤波、Meanshift等方法通过对测量得到的目标位置信息进行建模，用于预测后续过程中目标位置信息，这类型目标通常获取的是二维空间上的位置信息，未考虑设备自身的位置变化及设备与目标之间的相对距离信息，目标定位和追踪的时间限制较高、精度较低，目标丢失时间越长、预测偏差越大，当目标被遮挡或丢失时，若侦查系统自身同时发生较大运动变化，目标预测失效。

技术实现思路

[0003]为了解决或部分解决上述问题，本申请提供一种基于激光测距的空中目标运动状态估计装置、方法。
[0004]本申请提出一种基于激光测距的空中目标运动状态估计装置，所述装置包括：目标跟踪模块，所述目标跟踪模块用于对目标进行检测，并对检测完成的目标进行追踪，以得到目标的运动状态；激光距离预测模块，所述激光距离预测模块用于通过测量激光信号的往返传输时间实现目标距离测定，并对丢失的距离信息进行预测补充，得到预测激光距离值；空中目标运动估计模块，所述空中目标运动估计模块用于根据所述激光距离预测模块得到的激光距离信息、目标的运动状态和侦查系统的运动状态，得到目标在参考坐标系的运动状态。
[0005]在一些示例中，所述目标跟踪模块包括：目标检测模块，用于利用目标局部灰度显著性特性，实现抑制背景，凸显小目标，然后通过自适应阈值将目标从图像中分割出来，实现目标检测，得到检测结果；多帧数据关联确认模块，用于对图像序列中每帧图像目标检测模块的检测结果进行处理，剔除单帧偶然出现的干扰，并通过数据关联技术对相邻两帧目标质心位置、面积、灰度特性进行相关性计算；当相关性结果满足一定阈值，标记该两帧关联，当累计关联帧数超过预设阈值时，将其检测目标进行上报；卡尔曼滤波跟踪模块，用预设物理模型获取当前状态估计和当前检测结果获取当前帧的目标状态，过滤目标检测中干扰的影响。
[0006]在一些示例中，所述激光距离预测模块，包括：
[0007]短时激光变化速率计算模块，用于计算近邻N次激光数据的变化速度；
[0008]长时激光变化趋势判定模块，用于计算近N秒激光值的变化趋势。
[0009]在一些示例中，所述空中目标运动估计模块，包括：先验信息计算模块，用于通过激光距离信息预估目标和侦查系统之间的相对直线运动速度；实时跟踪信息和激光距离信
息平滑模块，用于通过一维高斯滤波和中值滤波剔除异常测量信息对后续目标预测的干扰；目标运动估算模块，用于选择固定参考坐标系，然后将目标跟踪模块观测到的目标的坐标转换到参考坐标系，最后通过计算运动目标在预设时间段内的平均运动速度；空中目标运动状态后处理模块，用于通过空中目标运动先验信息剔除异常运动结果干扰，根据空中目标短时间运动变化较缓先验约束，采用平滑滤波方式对预估结果进行处理，得到最终空中目标运动速度。
[0010]在一些示例中，通过测量激光信号的往返传输时间实现目标距离测定，并对丢失的距离信息进行预测补充，得到激光距离信息，包括：通过激光测距，并判断是否有距离返回值；若当前时刻有激光测距返回值时，直接输出该激光距离值，实现目标距离测定；若当前激光测距返回值为0，且满足预测条件，则计算短时激光变化速度和长时激光变化趋势，得到预测激光距离值。
[0011]在一些示例中，用于根据所述激光距离预测模块得到的激光距离信息、目标的运动状态和侦查系统的运动状态，得到目标在参考坐标系的运动状态，包括：获取目标方位、俯仰、激光距离值；根据激光距离信息计算侦查系统与目标的直线相对速度，并对采样的激光距离值采用中值滤波进行平滑；采用平滑模块对目标方位俯仰进行平滑；参考坐标系位置转换；参考坐标系各向速度、线速度计算；速度平滑；输出目标状态。
[0012]本申请还提出一种基于激光测距的空中目标运动状态估计方法，所述方法包括：对目标进行检测，并对检测完成的目标进行追踪，以得到目标的运动状态；通过测量激光信号的往返传输时间实现目标距离测定，并对丢失的距离信息进行预测补充，得到预测激光距离值；根据所述激光距离预测模块得到的激光距离信息、目标的运动状态和侦查系统的运动状态，得到目标在参考坐标系的运动状态。
[0013]与现有技术相比，本申请具有如下有益效果：
[0014]本申请的提供的技术方案中，所述装置包括：目标跟踪模块，所述目标跟踪模块用于对目标进行检测，并对检测完成的目标进行追踪，以得到目标的运动状态；激光距离预测模块，所述激光距离预测模块用于通过测量激光信号的往返传输时间实现目标距离测定，并对丢失的距离信息进行预测补充，得到预测激光距离值；空中目标运动估计模块，所述空中目标运动估计模块用于根据所述激光距离预测模块得到的激光距离信息、目标的运动状态和目标跟踪模块的运动状态，得到目标在参考坐标系的运动状态，引入了第三维的空间信息激光距离，同时考虑了侦查系统的姿态等运动状态影响，有效避免侦查系统自身运动对目标运动状态估计的干扰，有效提升空中目标运动状态估计的抗干扰性；二是设计了激光距离预测模块，降低预测系统对激光距离测量的依赖；三是实时跟踪信息和激光距离信息平滑模块能够有效地剔除测量干扰，避免侦查系统捕获信号延迟引起的计算误差。
附图说明
[0015]图1是本申请实施例示出的一种基于激光测距的空中目标运动状态估计装置的基本结构示意图；
[0016]图2是本申请实施例示出的一种得到预测激光距离信息的基本流程示意图；
[0017]图3是本申请实施例示出的一种获取目标在参考坐标系的运动状态的基本流程示意图。
具体实施方式
[0018]这里将详细地对示例性实施例执行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
[0019]附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
[0020]附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
[0021]还需要说明的是：在本申请中提及的“多个”是指两个或者两个以上。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于激光测距的空中目标运动状态估计装置，其特征在于，所述装置包括：目标跟踪模块，所述目标跟踪模块用于对目标进行检测，并对检测完成的目标进行追踪，以得到目标的运动状态；激光距离预测模块，所述激光距离预测模块用于通过测量激光信号的往返传输时间实现目标距离测定，并对丢失的距离信息进行预测补充，得到预测激光距离值；空中目标运动估计模块，所述空中目标运动估计模块用于根据所述激光距离预测模块得到的激光距离信息、目标的运动状态和侦查系统的运动状态，得到目标在参考坐标系的运动状态。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述目标跟踪模块包括：目标检测模块，用于利用目标局部灰度显著性特性，实现抑制背景，凸显小目标，然后通过自适应阈值将目标从图像中分割出来，实现目标检测，得到检测结果；多帧数据关联确认模块，用于对图像序列中每帧图像目标检测模块的检测结果进行处理，剔除单帧偶然出现的干扰，并通过数据关联技术对相邻两帧目标质心位置、面积、灰度特性进行相关性计算；当相关性结果满足一定阈值，标记该两帧关联，当累计关联帧数超过预设阈值时，将其检测目标进行上报；卡尔曼滤波跟踪模块，利用预设物理模型获取当前状态估计和当前检测结果获取当前帧的目标状态，过滤目标检测中干扰的影响。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述激光距离预测模块，包括：短时激光变化速率计算模块，用于计算近邻N次激光数据的变化速度；长时激光变化趋势判定模块，用于计算近N秒激光值的变化趋势。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述空中目标运动估计模块，包括：先验信息计算模块，用于通过激光距离信息预估目标和侦查系统之间的相对直线运动速度；实时跟踪信息和激光距离信息平滑模块，用于通过一维高斯滤波和中值滤波剔除异常测量...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄静颖，黄成章，马玉莹，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十一研究所，
类型：发明
国别省市：