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、速度等參數的探測系統。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中，對目標的捕獲以及跟蹤能力是衡量系統的重要指標?？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。系統分析了激光發(fā)散角、激光重頻和掃描范圍等參數下，系統捕獲目標的概率。為探測系統各參數合理設計提供一定理論依據。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，該算法可以實現對目標運動軌跡的估計、跟蹤。隨著濾波點數增加，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提供軌跡信息以控制掃描系統的轉動。轉動后系統掃描區(qū)域能覆蓋信號，實現目標及時跟蹤。最后，為進一步測試系統在不同掃描方式