[發明專利]一種光電毫米波搜索跟蹤裝置及方法

有效

• 申請號: 201711033800.3
• 申請日: 2017-10-30
• 公開（公告）號: CN108008375B
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發明（設計）人: 王全喜;楊軍;李庶中;孫健;李越強;沈宏;李潔;趙東偉;鑒福生
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍92232部隊;北京頂亮科技有限公司
• 主分類號: G01S13/08
• 分類號: G01S13/08;G01S13/89;G01S7/02
• 代理公司: 北京方安思達知識產權代理有限公司 11472
• 代理人: 陳琳琳;王蔚

本發明公開了一種光電毫米波搜索跟蹤裝置，所述裝置包括：光電探測組件(1)、毫米波測距組件(2)、伺服機構(3)和處理組件(4)；所述光電探測組件(1)通過切換為搜索或跟蹤模式進行目標的搜索或跟蹤；所述毫米波測距組件(2)用于按照光電探測組件(1)給出的目標方位和俯仰角，確定二維相掃角，將雷達波束指向該角度方向，測定目標的距離和/或徑向速度；所述光電探測組件(1)和毫米波測距組件(2)一并安裝在伺服機構(3)；所述處理組件(4)用于控制裝置搜索和跟蹤狀態的切換；并處理光電探測組件(1)獲取的圖像信息，提取目標角位置信息；控制毫米波測距組件(2)對已獲得角位置信息的目標測距和/或測定徑向速度。

技術領域

本發明屬于光電搜索跟蹤和毫米波雷達技術領域，涉及一種利用光電探測設備進行目標搜索或者跟蹤、毫米波雷達對光電搜索發現的目標或者跟蹤的目標進行測距，以準確及時測量目標位置，特別涉及一種光電毫米波三坐標搜索跟蹤裝置及方法。

背景技術

小型和超小型無人機使用方便，管控難度大，未經許可容易進入敏感區域，如民航飛機場，對飛機起降安全帶來嚴重隱患。小型和超小型無人機屬于典型的飛行高度低、目標特征小、飛行速度慢為特征的“低小慢”目標，而且因飛行高度低，距離地面樹木及建筑物近，故背景復雜。

目前，具備對空目標探測的技術手段主要有三種：工作在厘米波及更長波長波段的雷達、工作在毫米波波段的毫米波雷達、工作在可見光和紅外波段的光電探測設備。這三類設備的特點和對復雜背景下的“低小慢”目標探測能力為：

(1)雷達。雷達的工作波段一般是3GHz～30GHz(波長10cm～1cm)范圍內的厘米波波段和米波波段。搜索雷達的俯仰向波束角很大，一次方位搜索，即可覆蓋大范圍的區域，但只能給出目標的方位和距離；而且該波段的雷達低仰角跟蹤能力差、抗雜波能力低，特別是探測低空小目標能力低；考慮到需要主動發射電磁波，可能對周圍電磁環境造成干擾。因此，該類型雷達不適合用于在復雜背景下探測“低小慢”目標。

(2)毫米波雷達。毫米波雷達的波段一般是在30GHz～300GHz(波長是10mm到1mm)的頻段。由于毫米波是介于厘米波與光波之間的過渡頻段，因此它兼有厘米波與光波的特性，并具有一些獨特的特點：

1)與激光相比，毫米波的傳播受氣候的影響要小得多，可以認為具有全天候工作特性，且探測能力比激光強。

2)和厘米波相比，毫米波波束更窄。可以在小的天線孔徑下得到窄波束，方向性好，對目標具有高橫向分辨力；容易檢測小目標，包括電力線、電桿和彈丸等。例如一個12cm的天線，在9.4GHz時波束寬度為18°，而94GHz時波速寬度僅1.8°。但不足在于因波束窄而導致搜索能力低，不適合大范圍搜索目標。

3)地面雜波和多徑效應影響小，低空跟蹤性能好，可在復雜背景下使用。

4)有較高的多普勒帶寬，多普勒效應明顯，具有良好的多普勒分辨力，測速精度較高。

(3)光電探測設備。該類設備為被動工作方式的探測設備，主要是通過接收目標反射光和/或目標紅外輻射，來實現目標探測，典型設備有工作在可見光波段的電視攝像機、工作在中波紅外和/或長波紅外的紅外熱成像儀，以及通過向目標發射激光來探測和/或測量目標距離的激光雷達和激光測距儀。由于工作在光波波段，波長一般為0.45～1.0μm、3～5μm和8～12μm，波長短，分辨率高，故能有效探測跟蹤飛行在復雜背景下的“低小慢”目標，并在跟蹤時使用激光測距儀測回目標距離。但受激光測距機激光器發射激光脈沖的能量限制，為實現在較遠距離上對小尺寸目標進行測距，激光束散角一般較小，因此，激光測距機一般只能在光電探測設備精確跟蹤目標時使用：必須將穩定跟蹤目標，使其精確處于光電探測設備的視場中心。但在使用光電探測設備進行大范圍目標搜索時，因目標可隨機出現在光電探測設備視場中任意位置，因此，在光電探測設備進行搜索的情況下，利用激光測距機難以獲得目標的距離值，這在探測“低小慢”目標時，因缺乏目標距離值，不能對目標進行威脅判斷，使得光電探測設備搜索效能大幅下降。