運動目標激光探測的捕獲概率與跟蹤算法研究.pdf

1、激光雷達是依據(jù)激光光束照射到目標的散射信息來判斷目標的位置、速度等參數(shù)的探測系統(tǒng)。激光雷達在對遠距離的小目標進行探測時，與微波雷達相比在距離分辨率、角分辨率、抗干擾能力等方面具有一定優(yōu)勢。在以探測目標并對其跟蹤為主的激光雷達探測系統(tǒng)中，對目標的捕獲以及跟蹤能力是衡量系統(tǒng)的重要指標?？紤]到目標的運動軌跡不確定性，研究目標在不同軌跡運動情況下系統(tǒng)捕獲目標的概率具有一定理論意義和應用意義。
　　本文在介紹激光雷達的基本原理基礎上，詳細介

2、紹激光雷達探測系統(tǒng)的組成、目標運動模型的選取以及激光束掃描方式的設計。從空間非合作目標勻速直線運動出發(fā)，用勻速圓弧運動模型近似模擬目標在曲線運動過程中的軌跡，開展捕獲概率的研究。在矩形和矩形螺旋兩種掃描方式下，推導了激光探測系統(tǒng)的捕獲概率方程。在已有實驗基礎上研究探測概率，綜合目標捕獲概率與探測概率。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)捕獲目標的概率。為探測系統(tǒng)各參數(shù)合理設計提供一定理論依據(jù)。開展了運動目標跟蹤研究。采

3、用Kalman濾波算法對目標在一定空域內運動的軌跡進行仿真和分析。結果表明，當目標運動模型和空域一定時，該算法可以實現(xiàn)對目標運動軌跡的估計、跟蹤。隨著濾波點數(shù)增加，估值后的目標軌跡與理論目標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區(qū)域出發(fā)，結合濾波誤差，驗證在最大誤差情況下，該算法可以有效的對激光雷達伺服系統(tǒng)提供軌跡信息以控制掃描系統(tǒng)的轉動。轉動后系統(tǒng)掃描區(qū)域能覆蓋信號，實現(xiàn)目標及時跟蹤。最后，為進一步測試系統(tǒng)在不同掃描方式