基于风场激光探测的运动目标检测算法研究

基于激光雷达探测的风场数据进行运动目标检测的算法研究，对于提高隐身目标等低可探测目标的探测发现概率，具有重要的研究意义。隐身目标具有隐身波段宽，采用常规探测手段难以发现，迫切需要一种可以对低可探测目标实现快速精确定位的探测技术。通过接收低可探测目标在空中运动时会对大气产生无法隐蔽的扰动信息- - 大气风场扰动，结合激光雷达在大气探测中的优良特性，建立基于风场激光探测的运动目标检测算法，改变探测隐身目标概率低的现状。课题研究目的是基于激光探测大气风场扰动信息，建立空中运动目标检测模型，用以提高对低可探测目标的探测。研究内容主要包括风场变化特征研究、风场激光探测数据处理方法研究、基于运动目标对风场扰动的目标检测算法研究以及构造相应的算法验证模型，通过计算机进行算法验证给出算法结果。通过课题研究，提出了基于风场激光探测的运动目标检测算法。课题研究成果将极大地提高低可探测目标的探测能力。

低可探测空中目标是现代防空预警系统面临的重要威胁。由于其大都采用复合隐身技术，常规探测手段难以有效发现，因此，亟待探索开发新体制探测手段加以补充。项目正是基于这种迫切的技术需求，在项目组开展新型探测技术研究中，提出并探讨了一种基于风场激光探测的运动目标检测算法。. 项目分析了背景大气风场扰动特性，接着以飞机尾涡引发的空中目标风场扰动为研究对象，通过解析建模与仿真计算分析了空中运动目标风场扰动特性，结果表明，扰动具有空间扩展性和时间稳定性，便于采用激光探测间接发现目标。开展了运动目标风场扰动激光探测初步外场实验研究，分析了实验结果，验证了基于风场扰动激光探测的空中运动目标检测技术的可行性。基于大气风场反演模型，对激光雷达获取的回波数据进行风场反演，获取大气风场风速分布数据，为研究运动目标检测算法提供了数据支撑。提出并探讨了一种基于EMD与小波分析的空中运动目标检测算法，构建了相应的模型，实现了通过风场扰动发现目标方法。探讨了一种基于空间扰动系数的新型空中运动目标探测技术，定义了空间扰动系数，并将之应用于风场扰动探测，实现了通过风场扰动检测运动目标的方法。在激光雷达数据预处理算法、大气风场反演算法以及基于风场扰动的空中运动目标检测算法的基础上，设计并实现了基于风场激光探测的运动目标检测试验系统，在此基础上对运动目标检测算法进行了验证。. 项目的创新之处主要体现在，提出了基于EMD与小波分析的空中运动目标检测技术，以及基于空间扰动系数的空中运动目标检测技术，实现了通过风场扰动间接发现空中目标的方法。项目研究这种基于风场扰动激光探测的空中运动目标检测技术，给解决低可探测空中目标发现的难题提供了一个全新的视角，也为空中运动目标探测领域开辟了一条崭新的途径，在未来预警探测领域具有重要的技术价值和应用前景。