侯瀚森 劉海川 劉展羽

（歐勒姆電氣(珠海)有限公司，廣東珠海 519000）

電子傳感器和光學(xué)傳感器是當(dāng)前比較先進(jìn)的設(shè)備，是進(jìn)行水域監(jiān)測極為重要的技術(shù)。其中電子傳感器監(jiān)測的范圍較廣，對目標(biāo)的截獲率較高，且不受惡劣天氣情況的影響，但這一技術(shù)在實(shí)際運(yùn)用過程中定位的精度相對較低，有時(shí)候會影響到工作人員對監(jiān)測目標(biāo)的定位精度；而光學(xué)傳感器能對目標(biāo)進(jìn)行精準(zhǔn)定位，且對目標(biāo)識別度高，但在具體應(yīng)用中，極易受到天氣情況劇烈變化的影響[1]。因此，研究這兩種傳感器對于目標(biāo)進(jìn)行精準(zhǔn)定位的關(guān)鍵性技術(shù)，具有十分重要的價(jià)值。

1.電子和光學(xué)傳感器目標(biāo)定位的關(guān)鍵技術(shù)分析

1.1 電子傳感器目標(biāo)定位原理

運(yùn)用電子傳感器進(jìn)行定位，主要是借助無源定位技術(shù)來進(jìn)行的。這種定位技術(shù)主要是依靠“雙曲線定位”法，這種方法也被稱為時(shí)差定位法[2]。因?yàn)檩椛湓春陀^測點(diǎn)具有一定的距離，并且在彼此的位置上存在一些不同的因素，因此，電磁波到達(dá)這兩個(gè)位置的時(shí)間存在著一個(gè)時(shí)間差值，而大多數(shù)情況下，這個(gè)時(shí)間差值都輸固定的，因此，就可以進(jìn)行雙曲線計(jì)算定位。其計(jì)算的公式如下：

根據(jù)這一算式，p(k)的平均值就可以進(jìn)行進(jìn)一步的計(jì)算。

μ(k)=σμ(k?1)+(1?σ)p(k)

在這一計(jì)算公式中，δ是一個(gè)連續(xù)值，μ(k)是p(k)的平均值。這里面判斷信號源的閾值恒等式為：I=cσ12。其中“I”代表著信號源的閾值，而“c”則是一個(gè)連續(xù)值，σ21是輸入到低通道濾波器中的噪聲功率。如果μ(k)＞cσ12，就證明信號源來自于輻射源目標(biāo)[3]。

1.2 光學(xué)傳感器目標(biāo)定位原理

光學(xué)傳感器對目標(biāo)進(jìn)行定位，其依據(jù)的原理主要是利用相應(yīng)的工具，從獲取的圖像上提取出相應(yīng)的信息資源或參數(shù)。一般來說，主要是根據(jù)圖像的分辨率s，同時(shí)利用圖像像素的尺寸m，并結(jié)合目標(biāo)圖像與衛(wèi)星之間的距離d。其計(jì)算公式為：

在實(shí)際生活中，衛(wèi)星一般都處于太空的固定高度，工作人員一般通過將收獲的圖像套入到衛(wèi)星圖像當(dāng)中，并設(shè)置衛(wèi)星點(diǎn)坐標(biāo)，使其能在空間高度上相互重合，從而計(jì)算出目標(biāo)點(diǎn)在地球坐標(biāo)系內(nèi)的實(shí)際傾角α及方位角β的實(shí)際度數(shù)。這些參數(shù)的計(jì)算公式分別為：

1.3 三星時(shí)差定位技術(shù)

三星時(shí)差定位技術(shù)也屬于無源定位技術(shù)的一種，其所應(yīng)用的原理（見圖1）與電子及光學(xué)傳感器的目標(biāo)定位原理相差無幾。

圖1 三星時(shí)差定位原理圖

在實(shí)際運(yùn)用中，衛(wèi)星測量站在接到原有輻射源的信號后，會根據(jù)實(shí)際的額應(yīng)用需求與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對該信號數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的調(diào)整，然后將調(diào)整后的信號數(shù)據(jù)發(fā)送給地面處理器，這樣既為地面處理技術(shù)人員提供了信息，同時(shí)也可以利用地面處理器對該信號進(jìn)行相應(yīng)的分析和處理，從而實(shí)現(xiàn)信息的共享。

2.基于傳感器探測目標(biāo)位置特征的關(guān)聯(lián)算法分析

2.1 基于坐標(biāo)變換的關(guān)聯(lián)算法

在實(shí)際生活中，探測目標(biāo)的位置不可能固定不動，特別是進(jìn)行水域監(jiān)測時(shí)。因此，在對目標(biāo)所處的位置進(jìn)行定位時(shí)，大都會利用基于坐標(biāo)變換的關(guān)聯(lián)算法來得到最終的結(jié)果,但在實(shí)際運(yùn)用中，這種利用基于目標(biāo)坐標(biāo)變換的關(guān)聯(lián)算法，極易受到定位誤差的影響而出現(xiàn)一定的偏差，從而影響到結(jié)果的可靠性與精準(zhǔn)度。

2.2 基于全局結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)算法

因?yàn)榛谧鴺?biāo)變換的關(guān)聯(lián)算法易出現(xiàn)較大的偏差，加之這種算法無法對全局間變換的關(guān)系進(jìn)行準(zhǔn)確的表示，因此，技術(shù)人員為了解決這一問題，提出了基于全局結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)算法對操作進(jìn)行更加精準(zhǔn)的控制。

這一種關(guān)聯(lián)算法在實(shí)際的運(yùn)用中，首先是以我國的航對編隊(duì)作為中心點(diǎn)，構(gòu)建出全劇結(jié)構(gòu)的特征向量，然后借助關(guān)聯(lián)算法進(jìn)行計(jì)算。但在實(shí)際運(yùn)用中，因?yàn)榇?duì)編隊(duì)不是固定在水面不動的，而是按照一定方向前進(jìn)的，這就會導(dǎo)致在不同的探測行動中，監(jiān)測到的數(shù)據(jù)參數(shù)存在較大的偏差[4]。因此，技術(shù)人員采用了局限結(jié)構(gòu)特征結(jié)構(gòu)法來作為探測的中心點(diǎn)，并逐步構(gòu)建出整體結(jié)構(gòu)的特征向量，這樣得出的數(shù)據(jù)參數(shù)不會對全局的發(fā)展造成太大的影響。

在具體操作中，技術(shù)人員可以根據(jù)目標(biāo)的位置，提出最接近的特征Eu和Cv，然后以這兩個(gè)點(diǎn)作為中心點(diǎn)，分別構(gòu)建出電子探測目標(biāo)點(diǎn)集和光學(xué)探測目標(biāo)點(diǎn)集的整體結(jié)構(gòu)特征矢量圖即可。其計(jì)算公式分別為：Eu=（ri，θi）；Cv=（rj，θj）。

2.3 基于譜特征矢量的關(guān)聯(lián)算法

在實(shí)際生活中，譜特征矢量是一種常用的特殊的描述圖形在匹配期間位置的方式。這種描述方式較其他的結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)算法，在計(jì)算量方面更少，因此，計(jì)算花費(fèi)的時(shí)間也較少，同時(shí)，運(yùn)用這種計(jì)算方法，還能夠有效縮小目標(biāo)位置定位的誤差。

在具體的運(yùn)用過程中，普特征矢量關(guān)聯(lián)計(jì)算主要包括3個(gè)步驟，分別是：第一，構(gòu)建表示的矩陣；第二，分解表示矩陣的奇異值；第三，構(gòu)造關(guān)聯(lián)度量。一般來說，工作人員可以通過電子探測的結(jié)果，對目標(biāo)的位置點(diǎn)進(jìn)行全連接圖的構(gòu)建，然后將探測到的所有的位置權(quán)值都連接在一起，供技術(shù)人員進(jìn)行參考。而在這一操作過程中，可以運(yùn)用近鄰矩陣“A”來對其進(jìn)行表示，這樣就可以借助“A”矩陣對Laplace矩陣進(jìn)行推算。

2.4 電子和光學(xué)傳感器的關(guān)聯(lián)算法

在運(yùn)用基于譜特征矢量的關(guān)聯(lián)算法進(jìn)行目標(biāo)定位時(shí)，如果技術(shù)人員在工作的過程中存在數(shù)據(jù)漏檢的行為，就會導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果精度出現(xiàn)較大的偏差。針對這一問題，技術(shù)人員必須從根本上對其進(jìn)行優(yōu)化。因此，技術(shù)人員可以借助電子和光學(xué)傳感器對漏檢目標(biāo)進(jìn)行檢測，以有效降低自身操作失誤而出現(xiàn)漏檢的情況[5]。同時(shí)，還可以立足于單幀數(shù)據(jù)拓?fù)涮卣鞯年P(guān)聯(lián)算法與多幀數(shù)據(jù)位置信息的關(guān)聯(lián)算法進(jìn)行比對，以此提高計(jì)算的準(zhǔn)確性。

3.結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，傳感器技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在各個(gè)方面。在星載電子和光學(xué)傳感器的運(yùn)用中，對于電子傳感器和光學(xué)傳感器的目標(biāo)定位和關(guān)鍵技術(shù)要求極高。本文就闡述了電子和光學(xué)傳感器的目標(biāo)定位技術(shù)原理，在此基礎(chǔ)上探討了基于目標(biāo)變換的關(guān)聯(lián)算法、基于全局結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)算法、基于譜特征矢量的關(guān)聯(lián)算法以及電子和光學(xué)傳感器的關(guān)聯(lián)算法，希望能對相關(guān)人員的工作提供參考。