[发明专利]基于高光谱的动目标运动轨迹预测方法及自主跟踪方法

说明书

本发明涉及基于高光谱的动目标运动轨迹预测方法及自主跟踪方法，轨迹预测方法包括：在轨实时处理器对目标预测区域的高光谱探测数据进行快速高光谱异常检测，根据检测结果确定目标可能位置；根据已经获得的目标可能位置，采用最小二乘曲线法拟合关联目标运动轨迹，剔除虚警目标运动位置，确定当前目标的真实位置；根据已确定的当前目标位置，采用最小二乘曲线法拟合关联目标运动轨迹，根据该目标运动轨迹预测下一时刻目标可能的位置。本发明采用基于高光谱的动目标运动轨迹预测方法，克服了高光谱成像仪在对动目标进行自主跟踪时扫描幅宽及扫描速率不足这一问题，实现了对动目标的自主跟踪测量。

技术领域

本发明涉及高光谱探测技术，具体涉及一种基于高光谱的动目标运动轨迹预测方法及自主跟踪方法。

背景技术

高光谱成像技术是20世纪80年代发展起来的，它在空间对地观测获取目标几何图像的同时在宽谱段范围内获取成百上千个连续精细的光谱，光谱分辨率可达nm级。高光谱成像同时采集目标的几何、辐射及光谱信息，集相机、辐射计和光谱仪功能于一体，形成图像立方体，可以获得地面任意像元的光谱特征曲线，实现对目标的“指纹”识别。利用高光谱探测技术进行动目标探测是一种可能的有效探测手段。

由于高光谱探测具有较高的空间和光谱分辨率，其幅宽往往非常有限，一般在数十公里，且由于进行了光谱细分，曝光时间长，扫描速度不快。而空中动目标具有时敏特征，高光谱探测由于其幅宽不大和扫描不快的特点，不利于对动目标进行自主跟踪探测。

针对空中动目标探测与识别的需求，如何在有限的扫描幅宽及扫描速率条件下，利用高光谱探测技术独特的指纹特征进行动目标的自主跟踪探测识别，是一项迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于高光谱的动目标运动轨迹预测方法及自主跟踪方法，采用基于高光谱的动目标运动轨迹预测方法，克服了高光谱成像仪在对动目标进行自主跟踪时扫描幅宽及扫描速率不足这一问题，实现了对动目标的自主跟踪测量。

为了达到上述的目的，本发明提供一种基于高光谱的动目标运动轨迹预测方法，其特征在于包括如下步骤：在轨实时处理器对目标预测区域的高光谱探测数据进行快速高光谱异常检测，根据检测结果确定目标可能位置；根据已经获得的目标可能位置拟合关联目标运动轨迹，剔除虚警目标运动位置，确定当前目标的真实位置；根据已确定的当前目标位置拟合关联目标运动轨迹，根据该目标运动轨迹预测下一时刻目标可能的位置。

上述基于高光谱的动目标运动轨迹预测方法中，采用最小二乘曲线法或卡尔曼滤波拟合关联目标运动轨迹。

本发明提供的另一技术方案是一种基于高光谱的动目标自主跟踪方法，包括如下步骤：高光谱成像仪对目标预测区域进行高光谱探测，获取包括背景和目标的高光谱探测数据；高光谱探测数据传输至在轨实时处理器，由在轨实时处理器对目标预测区域进行快速的高光谱异常检测，确认目标位置，并进行目标运动轨迹预测，判断下一时刻目标可能的位置；根据下一时刻目标可能的位置进行姿态机动并将高光谱成像仪视场指向目标预测位置；重复上述步骤，完成对动目标的自主跟踪。

上述基于高光谱的动目标自主跟踪方法中，所述进行目标运动轨迹预测，判断下一时刻目标可能的位置包括：在轨实时处理器根据高光谱异常检测结果确定目标可能位置；根据已经获得的目标可能位置拟合关联目标运动轨迹，剔除虚警目标运动位置，确定当前目标的真实位置；根据已确定的当前目标位置拟合关联目标运动轨迹，根据该目标运动轨迹预测下一时刻目标可能的位置。

上述基于高光谱的动目标自主跟踪方法中，采用最小二乘曲线法或卡尔曼滤波拟合关联目标运动轨迹。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果是：

本发明的基于高光谱的动目标运动轨迹预测方法及自主跟踪方法，通过对目标进行轨迹预测，克服了因高光谱成像仪在对动目标跟踪时幅宽和扫描速率不足的问题，实现了高光谱对动目标的自主跟踪测量；