[发明专利]一种雷达辅助红外传感器的目标探测系统及探测方法

说明书

技术领域

本发明涉及航空电子技术领域,具体涉及一种雷达辅助红外传感器目标探测系统，适用于新一代隐身战斗机使用雷达/红外传感器协同探测目标。

背景技术

雷达传感器通过对外辐射能量方式来探测目标，但是对外辐射使其需要面对反辐射导弹的威胁，因此，作战飞机飞向目标区时，为了隐蔽接敌，机载航电系统主要使用红外传感器，减少使用雷达传感器。红外传感器可获取目标的角度信息，但缺少目标距离信息。为了补充目标信息的维度，雷达传感器猝发辐射测距，在不破坏飞机隐身性的前提下，可实现接敌阶段对目标的精确跟踪。

雷达辅助红外传感器目标探测是基于雷达传感器猝发辐射辅助红外传感器，利用雷达传感器提供的目标距离信息和红外传感器高分辨率的角度信息，实现对目标精确跟踪的技术。这种技术的关键是制定雷达传感器的辐射控制策略，在精确探测目标和减少辐射时间上取得平衡。

在多传感器协同跟踪与辐射控制策略方面，国内外学者开展了大量的研究，Baud等人提出了一种基于跟踪质量的辐射控制方法，跟踪质量用目标残差范数来判断，这种方法对于机动目标具有较强的鲁棒性，但是跟踪发散时，距离维度会比目标残差范数更早超过门限，跟踪质量方法对距离维度关注不够。程咏梅等人则是在极坐标系下，利用singer模型对目标距离、方位、俯仰分别进行跟踪，通过距离预测协方差来确定雷达开关机，这种方法充分利用距离通道信息，但在辐射停止期间目标出现机动，跟踪会出现问题。

发明内容

针对已有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种雷达辅助红外传感器目标探测系统，是作战飞机利用雷达传感器和红外传感器的信息互补性能，在不破坏飞机隐身性的条件下，合理进行雷达设备的辐射控制，根据获得的红外传感器连续的角度信息和雷达传感器间歇的距离信息，采用滤波算法实现对目标的高精度跟踪。在大幅度降低飞机被敌发现概率下，使飞机具备对敌方目标精确打击的能力。

本发明另一目的在于提供利用该系统进行探测的方法。

本发明的发明目的是通过如下技术方案实现的。

本发明的雷达辅助红外目标探测系统，其结构如图1所示，包括红外独立跟踪模块，红外/雷达协同跟踪模块、雷达辐射控制模块、跟踪模式选择及切换模块，

先由红外传感器对空域进行扫描，雷达传感器处于不辐射状态,一旦发现目标，雷达辐射控制模块允许雷达传感器进行辐射，由跟踪模式选择及切换模块切换到红外/雷达协同模块,在雷达传感器和红外传感器同时对目标进行连续若干拍扫描后，红外/雷达协同跟踪模块根据雷达和红外的数据进行滤波跟踪,给出高精度的目标数据,雷达辐射控制模块控制雷达停止辐射，利用红外的角度信息维持目标的跟踪，在雷达辐射控制模块中，根据航迹质量检验和距离、角度的精度进行判断，决定是否需要雷达辐射支持。

雷达处于间歇工作状态，红外始终处于工作状态中,雷达的辐射与停止由雷达辐射控制模块来决定。

本发明系统采用singer模型对目标距离、方位、俯仰分别进行跟踪。

雷达辐射时，距离通道滤波更新，角度通道先融合后滤波更新；停止辐射，距离通道预测，角度通道滤波更新。

雷达辅助红外传感器目标探测系统进行探测的方法，包括如下步骤：

1）在雷达和红外同时对目标进行连续若干拍扫描后，停止雷达辐射，进入雷达辅助红外探测阶段，由雷达辐射控制模块来进行辐射判决；

2）雷达停止辐射后，利用滤波信息进行距离预测，依据红外的角度信息维持目标的跟踪；

3）在雷达辐射控制模块中，根据航迹质量检验和距离、角度的相关参数进行判断，决定是否需要雷达辐射支持；

4）在跟踪模式选择与切换中，根据雷达辐射标识完成两种跟踪模式的切换。

系统利用雷达传感器的距离、径向速度、方位角、俯仰角数据，结合红外传感器的方位角、俯仰角，经过Kalman滤波，实现对目标的跟踪。具体如下：

雷达辐射时：系统收到红外和雷达传感器数据后，以雷达传感器的距离和径向速度为量测，进行距离通道滤波，得到目标的距离、速度和加速度以及各参数的协方差；将雷达传感器和红外传感器的方位角、俯仰角进行融合，融合结果作为量测，进行方位、俯仰两个通道滤波，滤波后的获得目标的方位角、俯仰角、方位角变化率、俯仰角变化率以及各参数的协方差。

停止辐射时：系统只收到红外传感器的方位角、俯仰角，将其作为两个通道的量测，进行滤波；对距离通道进行预测，得到目标的距离、速度、加速度预测值和预测方差。