[發明專利]一種雷達輔助紅外傳感器的目標探測系統及探測方法

有效

• 申請號: 201310643532.2
• 申請日: 2013-12-03
• 公開（公告）號: CN103631268B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 趙軍
• 申請（專利權）人: 中國航空無線電電子研究所
• 主分類號: G05D1/12
• 分類號: G05D1/12;G01S13/66
• 代理公司: 上海和躍知識產權代理事務所(普通合伙)31239
• 代理人: 杜林雪

技術領域

本發明涉及航空電子技術領域,具體涉及一種雷達輔助紅外傳感器目標探測系統，適用于新一代隱身戰斗機使用雷達/紅外傳感器協同探測目標。

背景技術

雷達傳感器通過對外輻射能量方式來探測目標，但是對外輻射使其需要面對反輻射導彈的威脅，因此，作戰飛機飛向目標區時，為了隱蔽接敵，機載航電系統主要使用紅外傳感器，減少使用雷達傳感器。紅外傳感器可獲取目標的角度信息，但缺少目標距離信息。為了補充目標信息的維度，雷達傳感器猝發輻射測距，在不破壞飛機隱身性的前提下，可實現接敵階段對目標的精確跟蹤。

雷達輔助紅外傳感器目標探測是基于雷達傳感器猝發輻射輔助紅外傳感器，利用雷達傳感器提供的目標距離信息和紅外傳感器高分辨率的角度信息，實現對目標精確跟蹤的技術。這種技術的關鍵是制定雷達傳感器的輻射控制策略，在精確探測目標和減少輻射時間上取得平衡。

在多傳感器協同跟蹤與輻射控制策略方面，國內外學者開展了大量的研究，Baud等人提出了一種基于跟蹤質量的輻射控制方法，跟蹤質量用目標殘差范數來判斷，這種方法對于機動目標具有較強的魯棒性，但是跟蹤發散時，距離維度會比目標殘差范數更早超過門限，跟蹤質量方法對距離維度關注不夠。程詠梅等人則是在極坐標系下，利用singer模型對目標距離、方位、俯仰分別進行跟蹤，通過距離預測協方差來確定雷達開關機，這種方法充分利用距離通道信息，但在輻射停止期間目標出現機動，跟蹤會出現問題。

發明內容

針對已有技術存在的不足，本發明的目的在于提供一種雷達輔助紅外傳感器目標探測系統，是作戰飛機利用雷達傳感器和紅外傳感器的信息互補性能，在不破壞飛機隱身性的條件下，合理進行雷達設備的輻射控制，根據獲得的紅外傳感器連續的角度信息和雷達傳感器間歇的距離信息，采用濾波算法實現對目標的高精度跟蹤。在大幅度降低飛機被敵發現概率下，使飛機具備對敵方目標精確打擊的能力。

本發明另一目的在于提供利用該系統進行探測的方法。

本發明的發明目的是通過如下技術方案實現的。

本發明的雷達輔助紅外目標探測系統，其結構如圖1所示，包括紅外獨立跟蹤模塊，紅外/雷達協同跟蹤模塊、雷達輻射控制模塊、跟蹤模式選擇及切換模塊，

先由紅外傳感器對空域進行掃描，雷達傳感器處于不輻射狀態,一旦發現目標，雷達輻射控制模塊允許雷達傳感器進行輻射，由跟蹤模式選擇及切換模塊切換到紅外/雷達協同模塊,在雷達傳感器和紅外傳感器同時對目標進行連續若干拍掃描后，紅外/雷達協同跟蹤模塊根據雷達和紅外的數據進行濾波跟蹤,給出高精度的目標數據,雷達輻射控制模塊控制雷達停止輻射，利用紅外的角度信息維持目標的跟蹤，在雷達輻射控制模塊中，根據航跡質量檢驗和距離、角度的精度進行判斷，決定是否需要雷達輻射支持。

雷達處于間歇工作狀態，紅外始終處于工作狀態中,雷達的輻射與停止由雷達輻射控制模塊來決定。

本發明系統采用singer模型對目標距離、方位、俯仰分別進行跟蹤。

雷達輻射時，距離通道濾波更新，角度通道先融合后濾波更新；停止輻射，距離通道預測，角度通道濾波更新。

雷達輔助紅外傳感器目標探測系統進行探測的方法，包括如下步驟：

1）在雷達和紅外同時對目標進行連續若干拍掃描后，停止雷達輻射，進入雷達輔助紅外探測階段，由雷達輻射控制模塊來進行輻射判決；

2）雷達停止輻射后，利用濾波信息進行距離預測，依據紅外的角度信息維持目標的跟蹤；

3）在雷達輻射控制模塊中，根據航跡質量檢驗和距離、角度的相關參數進行判斷，決定是否需要雷達輻射支持；

4）在跟蹤模式選擇與切換中，根據雷達輻射標識完成兩種跟蹤模式的切換。

系統利用雷達傳感器的距離、徑向速度、方位角、俯仰角數據，結合紅外傳感器的方位角、俯仰角，經過Kalman濾波，實現對目標的跟蹤。具體如下：

雷達輻射時：系統收到紅外和雷達傳感器數據后，以雷達傳感器的距離和徑向速度為量測，進行距離通道濾波，得到目標的距離、速度和加速度以及各參數的協方差；將雷達傳感器和紅外傳感器的方位角、俯仰角進行融合，融合結果作為量測，進行方位、俯仰兩個通道濾波，濾波后的獲得目標的方位角、俯仰角、方位角變化率、俯仰角變化率以及各參數的協方差。

停止輻射時：系統只收到紅外傳感器的方位角、俯仰角，將其作為兩個通道的量測，進行濾波；對距離通道進行預測，得到目標的距離、速度、加速度預測值和預測方差。