雷达告警态势图在小型舰船跟踪预警系统中的应用

发布时间：2019-09-30 09:58

【摘要】：提出了一种多目标跟踪目标态势显示、目标自动告警的雷达告警态势图。通过可见光探测装置来被动地发现目标,获取目标的视频图像和方位信息,采用数字图像处理和模式识别的方法,来计算所跟踪目标的各种图像信息及运动信息,生成目标态势,以实现雷达的部分功能,并结合全景图成像技术,通过雷达告警态势图的方式在显示设备上实时显示、告警。采用数字图像处理技术及目标识别算法进行目标测距,取代光电跟踪系统中较为昂贵的激光测距仪。通过小型舰船实验证明,这种图像测距的方法同样可以取得较为理想的效果,尤其是针对中长距离的目标,系统可以实现较为准确、稳定的跟踪,同时,这种方法有效地降低了系统的成本。
【图文】：

态势图,光电跟踪系统

采用雷达进行测距的效果虽然显著，但是价格比较昂贵。本文采用一种数字图像处理及模式识别算法相结合的技术来模拟光电雷达的测距作用，实现雷达测距的效果，采用可见光探测装置来被动地发现目标，获取目标的视频图像和方位信息，并通过目标识别及跟踪的方法来获取目标距离信息，生成目标的态势信息，结合全景图成像技术，通过雷达告警态势图的方式在显示设备上实时显示、告警，以实现对目标态势的正确感知、情况显示及汇报。２光电跟踪系统的组成和工作过程一般来说，光电跟踪系统的组成大致分为几个部分，如图１所示，成像探测分系统是前端成像装置，主要是可见光相机，用于形成探测区域的光电图像；伺服转台分系统的作用是按照主控系统指令，带动探测设备按照指定规则运动；主控系统的作用是控制整个系统的协调工作；图像处理分系统主要实现图像的预处理及增强、目标的检测识别、跟踪告警和图像态势生成等功能；图像显示分系统用来显示雷达告警态势图；人机交互装置主要是与操作人员进行控制指令的交互。图１光电跟踪系统的组成Ｆｉｇ．１Ｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎｏｆｏｐｔｉｃａｌｔｒａｃｋｉｎｇｓｙｓｔｅｍ它的工作过程是：伺服转台带动成像探测器受主控系统的命令控制，按照预定义巡视策略，自动对系统周围一定范围内的景象进行扫描成像，前端伺服转台处的稳定平台和后端图像处理器中的电子稳像处理机制保持图像稳定清晰，将实时图像和信息显示在显示设备上；伺服转台上的成像探测器（这里是可见光摄像机）获取的场景视频图像通过综合电缆发送到主控系统中的图像处理器，图像处理器对图像进行运算分析，自动识别和捕获出现在图像中的各种目标物体，并对目标进行属性和参数计算，获得目标威胁度参数

示意图,目标跟踪,坐标系,示意图

３．４基于图像处理方法的目标测距在图１中的伺服转台的巡视过程中，成像探测器（这里采用的是可见光摄像机）不断获取周围场景图像，同时图１中的图像处理器对图像进行实时的处理和识别，不断检测视场内是否有机动目标存在，当在某个视场内检测到目标后，进行目标跟踪，可持续获取目标的各个运动点处的图像跟踪结果。为了进行目标告警，需要获取已探测到的目标的方位坐标。本文以小型舰船预警跟踪系统为例，说明如何基于图像处理方法进行目标测距。如图４所示，在水平面内，建立以光电探测器当前位置为坐标原点（即系统所在位置为坐标原点）的坐标系，Ｙ轴指向正北方向。图４目标跟踪坐标系示意图Ｆｉｇ．４Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓｙｓｔｅｍｏｆｏｂｊｅｃｔｔｒａｃｋｉｎｇ当伺服转台转动到某一角度后，图像处理器在图像内识别出一个目标，则通过图像中目标脱靶量的计算和视角换算，可以得到当前目标的方位（航向）角α（实际上由于转台安装在舰船上，这个α等于舰船当前航行角α１和转台转动角α２之和）。为了确定当前识别和跟踪的目标在建立的坐标系内的具体方位坐标，从图４中可见，还需要知道当前舰船与被识别目标的距离Ｄ。由于本系统相对被跟踪目标来说，属于单目观察，理论上是无法通过目标跟踪解算出与被跟踪目标的距离的。这里我们采用以下方法来单目估算目标距离：由于我们目前针对的是舰船目标，而各种舰船目标的尺寸是大致已知的，因此，通过图像处理器对目标的识别，可大致将目标船只的种类确定下来，根据预输入的各种已知舰船的典型尺寸，我们即可换算出此时所在舰船与被跟踪目标的距离，如图５所示。从图６中可知，镜头焦距ｆ已知，被测目标在
【作者单位】：东北电力大学信息工程学院;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所;北京航空航天大学计算机学院数字媒体北京市重点实验室;
【分类号】：TN957.52

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