[发明专利]面向无人艇的航海雷达与光电吊舱协同环境感知方法

说明书

面向无人艇的航海雷达与光电吊舱协同环境感知方法，包括以下步骤：S1：无人艇上安装固定航海雷达与光电吊舱，进行参数初始化；S2：航海雷达对环境区域进行扫描，获得航海雷达图像，对航海雷达图像进行滤波处理，并进行目标筛选及目标特性分析，形成雷达感知目标分布图；S3：光电吊舱对环境区域进行扫描，获得光电吊舱图像，采用改进的SSD目标检测算法对光电吊舱图像进行实时目标检测，得到目标类别；同时利用光电吊舱的激光测距仪对检测到的目标进行测距，形成光电吊舱感知目标分布图；S4：对雷达感知目标分布图和光电吊舱感知目标分布图进行融合处理，得到最终的目标分布图。本发明搜索效率更高，能适应目标更多的场景。

技术领域

本发明涉及目标感知技术领域，具体是涉及一种面向无人艇的航海雷达与光电吊舱协同环境感知方法。

背景技术

水面无人艇作为水面无人系统和作战平台的代表性装备，在国防和经济发展方面具有重要意义。在军事领域，无人艇可配备自主巡航系统，执行军事探查与监视任务。此外，由于其高速机动性和快速反应能力，无人艇可作为水面侦察装备，有效弥补星载、机载侦察系统以及水下潜航器侦察系统不足，在巡逻、导航、排雷、反潜等领域有着巨大的应用价值。在民用领域，不论在内河还是海洋，无人艇均可以进行资源探测和夜间水面监测以缓解水上工作人员的压力，在发生自然灾害时也可以执行水上救援，物资输送等任务。

准确可靠的对海面目标环境进行探测是无人艇自主感知、决策的基础。通常，受复杂水面的浪涌、水雾以及阳光反射等因素影响，海面目标呈现尺度小、形变大、纹理弱等特点，如何实现实时精准的检测，提升无人艇视觉感知综合性能，是一项兼具挑战与实际意义的事情。通过携带多种传感器，无人艇可对水面、水下目标及障碍物进行检测识别，为执行各类任务提供重要支撑。无人艇侦察系统通常包括可见光、红外、激光测距、航海雷达等关键传感器。由于单一传感器可观测性的局限性，单独采用雷达或光电吊舱实现海面目标的准确感知跟踪是非常困难的。雷达作为一种主动无线电侦察设备，具有全天候、全天时工作的优点，但缺点是无法对目标成像，目标的判定相对困难，细节分辨率能力不够。而光电吊舱作为一种光电探测设备，具有能成像、细节分辨率能力强的优势，缺点是受能见度的影响较大，视场范围不够宽。因此，实现光电传感器和雷达传感器的联动融合，有效地把雷达和光电传感器的使用同步起来，提高环境感知性能。

传统的基于雷达和光电吊舱的联合环境感知方法是雷达扫描发现目标后，雷达将目标的距离、方位和运动方向等信息等打包传输给光电传感器，引导光电系统光轴转向目标位置，以便进一步的细节分析和判断，由光电传感器对可疑目标进行探测，判定其类别、危险性等。在实际环境中，传统方法的雷达引导光电吊舱方法适用于目标较少的场合，当水面环境目标较多且噪声点更密集时，目标方位列表中的目标个数较多，雷达引导光电吊舱去遍历目标方位列表时将会花费大量时间，造成很大延迟和滞后。当前，亟需一种高效的航海雷达与光电吊舱协同环境感知方法，有效地把雷达和光电传感器的使用同步起来，大大提高海面目标的探测效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服上述背景技术的不足，提供一种面向无人艇的航海雷达与光电吊舱协同环境感知方法，搜索效率更高，能适应目标更多的场景。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种面向无人艇的航海雷达与光电吊舱协同环境感知方法，包括以下步骤：

S1：无人艇上安装固定航海雷达与光电吊舱，并进行参数初始化；

S2：航海雷达对环境区域进行扫描，获得航海雷达图像，对航海雷达图像进行滤波处理，并进行目标筛选及目标特性分析，形成雷达感知目标分布图；

S3：光电吊舱对环境区域进行扫描，获得光电吊舱图像，采用改进的SSD目标检测算法对光电吊舱图像进行实时目标检测，得到目标类别；同时利用光电吊舱的激光测距仪对检测到的目标进行测距，形成光电吊舱感知目标分布图；

S4：对雷达感知目标分布图和光电吊舱感知目标分布图进行融合处理，得到最终的目标分布图。