[發明專利]一種基于北斗的光電雷達目標探測方法及系統

有效

• 申請號: 201310237810.4
• 申請日: 2013-06-17
• 公開（公告）號: CN104237897B
• 公開（公告）日: 2016-11-16
• 發明（設計）人: 朱建華;賀磊;段凱鐘;徐文生
• 申請（專利權）人: 華安星科（北京）信息技術有限公司
• 主分類號: G01S17/42
• 分類號: G01S17/42
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明步及北斗衛星導航系統的定位和通信、光電雷達技術領域，特別涉及一種基于北斗的光電雷達目標探測方法及系統。

背景技術

雷達是通過接受反射電磁波來探測目標的裝備，radar是無線電探測與定位的英文縮寫。雷達的基本任務是探測感興趣的目標，測定有關目標的距離、方位、速度等狀態參數。雷達主要由天線、發射機、接收機(包括信號處理機)和顯示器等部分組成。

光電雷達準確地說是用光電技術實現雷達效果的一種裝備，是用多光譜的光電探測主站和輔站來被動地發現目標，實現雷達的功能。在物理結構上，主要由光電探測主站和輔站、北斗用戶機、計算機等部分組成。在功能實現上，主要是探測目標的方位，獲取目標、背景點的像點坐標，解析目標的位置(或距離、方位)、速度和時間等狀態參數，顯示、傳遞計算結果。

光電雷達與雷達相比較的優勢在于，無電磁波發射、不易被發現，布陣極為簡便、機動靈活。

快速的確定電探測主站和輔站鏡頭中心的位置、同步時間，其方法可以有多種方式，如使用美國的GPS，但是GPS定位的使用存在安全的隱患。我國研發了具有自主知識產權的北斗衛星導航定位系統Compass，擁有自己的空間基礎設施，該系統是中國自主建設、獨立運行，與世界其他衛星導航系統兼容共用的全球衛星導航系統。目前，該系統在原有的有源定位、雙向授時和短報文通信服務基礎之上，開始向亞太的大部分地區正式提供連續無原定位、導航、授時等服務。計劃在2020年后，在全球范圍內全天候、全天時，為各類用戶提供高精度、高可靠的定位、導航、授時服務。

瞬間完成電探測主站和輔站主光軸在大地坐標系中的三維空間的角度、目標位置(距離、方位)、目標速度等的最小二乘法數字攝影測量，運用了攝影測量技術。攝影測量的發展經過了模擬攝影測量、解析攝影測量、數字攝影測量三個階段，現已進人數字攝影測量階段。數字攝影測量是基于數字影像和攝影測量的基本原理，應用計算機技術、數字影像處理、影像匹配、模式識別等多學科的理論與方法，提取所攝對像以數字方式表達的幾何與物理信息的攝影測量學的分支學科。數字攝影測量以數字影像為基礎，對三維影像進行量測，獲取被攝物體的三維空間信息，正在成為國際公認的地球空間數據獲取的重要手段。在數字攝影測量過程中，不僅產品是數字的，而且中間數據的記錄以及處理的原始資料均是數字的。

現有的光電雷達，是用光電技術實現雷達效果的一種裝備，一般是用紅外和可見光探測裝置來被動地發現目標，實現雷達的功能，但本發明提出的方法及系統所組成的光電雷達具有機動性強、計算精度高、構成指揮網方便等優點。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于北斗的光電雷達目標探測方法及系統，以解決現有的技術難以解決的利用光電雷達快速確定被探測目標位置(距離、方位)、速度和時間等相關信息的問題，可達到米級甚至更高的計算精度。

為上述目的，本發明實施例采用如下技術方案：

一種光電探測的空間后方交會方法，所述方法包括如下步驟：

自動控制北斗用戶機，獲得光電探測鏡頭中心的大地坐標，及北斗同步時間；

獲取光電探測主站和輔站主光軸的俯仰角、方位角，目標點、背景點象元坐標；

目標點、背景點像點坐標由像坐標系轉換到像空間坐標系，并將主光軸調整到相應的坐標系中；

從數據庫中提取與背景點象元坐標一一對應的背景點已知大地坐標；

背景點數量≤2個時，外方位元素計算完畢；

背景點數量＞2個時，進行下面所述的外方位角元素計算：

俯仰角、方位角作為角元素迭代計算的初始值，鏡頭徑向畸變系數初始值為零；

迭代計算開始；

逐個背景點列出附加卡爾曼濾波的自檢校線性參數的共線條件的線性化誤差方程；

逐個背景點及目標點列出附加卡爾曼濾波自檢校的線性參數的共面條件線性化誤差方程；

組成最小二乘法化方程組；

全部背景點及目標點全部列出上述誤差方程后，求解法化方程組，獲得角元素的改正值及方差和協方差矩陣；

角元素的改正值小于規定值，迭代計算結束，否則繼續迭代；

確定角元素計算精度；

保存計算結果，光電探測主站和輔站的外方位角元素計算完畢。

背景點數量＞5個時，進行下面所述的外方位元素計算：

在上述算法的基礎上，加入北斗獲得的鏡頭中心大地坐標這個初始條件，進行最小二乘法平差，從而得到光電探測主站和輔站的全部外方位元素。

一種光電探測的空間前方交會算法，所述方法包括如下步驟：