運(yùn)動(dòng)目標(biāo)激光探測(cè)的捕獲概率與跟蹤算法研究.pdf

1、激光雷達(dá)是依據(jù)激光光束照射到目標(biāo)的散射信息來(lái)判斷目標(biāo)的位置、速度等參數(shù)的探測(cè)系統(tǒng)。激光雷達(dá)在對(duì)遠(yuǎn)距離的小目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)時(shí)，與微波雷達(dá)相比在距離分辨率、角分辨率、抗干擾能力等方面具有一定優(yōu)勢(shì)。在以探測(cè)目標(biāo)并對(duì)其跟蹤為主的激光雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)中，對(duì)目標(biāo)的捕獲以及跟蹤能力是衡量系統(tǒng)的重要指標(biāo)?？紤]到目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)軌跡不確定性，研究目標(biāo)在不同軌跡運(yùn)動(dòng)情況下系統(tǒng)捕獲目標(biāo)的概率具有一定理論意義和應(yīng)用意義。
　　本文在介紹激光雷達(dá)的基本原理基礎(chǔ)上，詳細(xì)介

2、紹激光雷達(dá)探測(cè)系統(tǒng)的組成、目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模型的選取以及激光束掃描方式的設(shè)計(jì)。從空間非合作目標(biāo)勻速直線運(yùn)動(dòng)出發(fā)，用勻速圓弧運(yùn)動(dòng)模型近似模擬目標(biāo)在曲線運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的軌跡，開(kāi)展捕獲概率的研究。在矩形和矩形螺旋兩種掃描方式下，推導(dǎo)了激光探測(cè)系統(tǒng)的捕獲概率方程。在已有實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上研究探測(cè)概率，綜合目標(biāo)捕獲概率與探測(cè)概率。系統(tǒng)分析了激光發(fā)散角、激光重頻和掃描范圍等參數(shù)下，系統(tǒng)捕獲目標(biāo)的概率。為探測(cè)系統(tǒng)各參數(shù)合理設(shè)計(jì)提供一定理論依據(jù)。開(kāi)展了運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤研究。采

3、用Kalman濾波算法對(duì)目標(biāo)在一定空域內(nèi)運(yùn)動(dòng)的軌跡進(jìn)行仿真和分析。結(jié)果表明，當(dāng)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模型和空域一定時(shí)，該算法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軌跡的估計(jì)、跟蹤。隨著濾波點(diǎn)數(shù)增加，估值后的目標(biāo)軌跡與理論目標(biāo)軌跡之間的誤差逐漸減小直至重合。從激光掃描形成的探測(cè)區(qū)域出發(fā)，結(jié)合濾波誤差，驗(yàn)證在最大誤差情況下，該算法可以有效的對(duì)激光雷達(dá)伺服系統(tǒng)提供軌跡信息以控制掃描系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)后系統(tǒng)掃描區(qū)域能覆蓋信號(hào)，實(shí)現(xiàn)目標(biāo)及時(shí)跟蹤。最后，為進(jìn)一步測(cè)試系統(tǒng)在不同掃描方式