1.一种基于大气扰动相干激光探测的空中目标探测方法,其特征在于,所述空中目标探测方法包括以下步骤:步骤一、利用相干激光雷达系统获取待测空域的大气风场分布信息和CO 2 浓度分布信息后分别得到待测空域的大气风场和CO 2 浓度场的空间分布图像;步骤二、根据待测空域的大气风场分布信息和CO 2 浓度分布信息,判断待测空域是否存在目标引起的大气扰动,并在判断为是时,对待测空域的大气风场和CO 2 浓度场的空间分布图像进行时空突变点检测,得到目标在待测空域内的大气风场扰动信息和CO 2 成分场扰动信息;步骤二中,所述时空突变点检测的具体过程包括:步骤21、采用相干激光扫描探测系统对待测空域进行探测,得到待测空域内的大气风场分布图像和CO 2 浓度分布图像;所述分布图像的灰度值表示了扰动量值;步骤22、采用马尔科夫随机场图像分割模型,分别对待测空域内的大气风场分布图像和CO 2 浓度分布图像进行分割;步骤23、分别对分割后的待测空域内的大气风场分布图像和CO 2 浓度分布图像进行目标大气扰动特征提取;所述目标大气扰动特征包括扰动场中心强度、扰动场空域扩散尺度、扰动场空域扩散梯度和扰动场时间扩散梯度;步骤三、对目标在待测空域内的大气风场扰动信息和CO 2 成分场扰动信息进行距离方位数据融合处理,得到目标距离融合值和目标方位融合值;步骤四、根据目标距离融合值和目标方位融合值,解算目标航迹参数;所述目标航迹参数包括目标飞行方向和目标飞行坐标;步骤五、根据目标航迹参数,获取运动目标在飞行路径上的大气扰动时空分布信息并与大气扰动时空分布数据库中进行匹配;并根据匹配结果,采用NP优化准则控制虚警概率,从而确定目标分类识别概率。
2.根据权利要求1所述的空中目标探测方法,其特征在于,步骤一中,所述待测空域的大气风场分布信息和CO 2 浓度分布信息的获取过程包括:步骤11、采用相干激光扫描探测系统对待测空域的距离高度和平面位置同时进行连续扫描;并采用外差探测方式接收大气后向散射回波,得到中频信号的多普勒频移和振幅;步骤12、根据中频信号的多普勒频移,得到待测空域的大气风场分布信息;步骤13、根据中频信号的振幅,采用差分吸收方法,得到待测空域的CO 2 浓度分布信息。
3.根据权利要求1或2所述的空中目标探测方法,其特征在于,步骤三中,所述距离方位数据融合处理的过程包括:步骤31、获取同一探测方向上单次探测待测空域内的各个时空突变点的径向风速和CO 2 浓度的测量值;步骤32、根据同一探测方向上单次探测待测空域内的各个时空突变点的径向风速和CO 2 浓度的测量值,计算同一探测方向上任意两个时空突变点的径向风速和CO 2 浓度的可信度以及支持度;步骤33、根据同一探测方向上任意两个时空突变点的径向风速和CO 2 浓度的支持度,计算同一探测方向上每个时空突变点的径向风速和CO 2 浓度的一致度;步骤34、根据每个时空突变点的径向风速和CO 2 浓度的一致度以及可信度,对同一探测方向上所有时空突变点分别进行距离和方位加权融合,得到同一探测方向上单次探测待测空域内的目标距离融合值和目标方位融合值。
4.根据权利要求3所述的空中目标探测方法,其特征在于,步骤32中,所述径向风速和CO 2 浓度的可信度分别按照如下公式计算:其中, 和 分别为同一探测方向上单次探测的第i个时空突变点的径向风速和CO 2 浓度的可信度;V i 和C i 分别为同一探测方向上单次探测的第i个时空突变点的径向风速和CO 2 浓度的测量值;V max 和C max 分别为同一探测方向上单次探测时的所有空突变点中径向风速和CO 2 浓度的最大测量值;η和μ分别为可调系数,且为正实数。
5.根据权利要求3所述的空中目标探测方法,其特征在于,步骤32中,所述径向风速和CO 2 浓度的支持度分别按照如下公式计算:p ij =exp[-γ(V i -V j ) 2 ];q ij =exp[-ε(C i -C j ) 2 ];其中,p ij 和q ij 分别为同一探测方向上单次探测的第i个和第j个时空突变点的径向风速和CO 2 浓度的支持度;V i 和V j 分别为同一探测方向上单次探测的第i个和第j个时空突变点的径向风速测量值;C i 和C j 分别为同一探测方向上单次探测的第i个和第j个时空突变点的CO 2 浓度测量值;γ和ε分别为可调系数,且为正实数。
6.根据权利要求5所述的空中目标探测方法,其特征在于,步骤33中,所述径向风速和CO 2 浓度的一致度分别按照如下公式计算:其中, 和 分别为同一探测方向上单次探测的第i个时空突变点的径向风速和CO 2 浓度的一致度;p ij 和q ij 分别为同一探测方向上单次探测的第i个和第j个时空突变点的径向风速和CO 2 浓度的支持度;j=1,2,3,…,n,n为同一探测方向上单次探测的时空突变点数量。
7.根据权利要求4所述的空中目标探测方法,其特征在于,步骤34中,所述目标距离融合值为:其中,d r 为目标距离融合值; 和 分别为同一探测方向上单次探测的第i个时空突变点的径向风速和CO 2 浓度对应的距离数据; 和 分别为同一探测方向上单次探测的第i个时空突变点的径向风速和CO 2 浓度对应的距离加权系数; 和 分别为同一探测方向上单次探测的第i个时空突变点的径向风速和CO 2 浓度的可信度; 和 分别为同一探测方向上单次探测的第i个时空突变点的径向风速和CO 2 浓度的一致度。
8.根据权利要求7所述的空中目标探测方法,其特征在于,步骤34中,所述目标方位融合值为:其中,α c 和β c 分别为方位角和俯仰角融合值;u i 为同一探测方向上单次探测的第i个时空突变点的方位加权系数;α i 和β i 分别为同一探测方向上单次探测的第i个时空突变点的方位角和俯仰角; 和 分别为同一探测方向上单次探测的第i个时空突变点的径向风速和CO 2 浓度的可信度; 和 分别为同一探测方向上单次探测的第i个时空突变点的径向风速和CO 2 浓度的一致度。
9.根据权利要求1或2所述的空中目标探测方法,其特征在于,步骤四中,所述目标航迹参数的解算过程包括:步骤41、采用不同方位角的三个激光波束以相同的角速度,对目标距离融合值对应的目标位置进行连续扫描,得到每个激光波束对应的一系列点迹处的CO 2 浓度值后选取最大CO 2 浓度值点;步骤42、将三个激光波束对应的最大CO 2 浓度值点按照CO 2 浓度值进行排序,从而确定目标飞行方向;步骤43、采用CO 2 尾气连续点源高斯扩散模型,反解出目标空间坐标;步骤44、根据三个最大CO 2 浓度值点和反解出目标空间坐标,采用余弦定理,得到目标飞行坐标。