本發(fā)明涉及目標(biāo)探測領(lǐng)域，尤其涉及一種低空慢速小目標(biāo)立體飛行角度的復(fù)合探測方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

低空慢速小目標(biāo)，是對在低空或超低空下飛行、速度較慢、有效探測面積較小的各種小型航空器和空中漂浮物的統(tǒng)稱。一般而言，飛行高度在100米～1000米之間稱為低空，飛行高度低于100米稱為超低空。由于具有飛行高速低、速度慢、散射強度弱等特點，低空慢速小目標(biāo)的探測工作非常困難。通常，我們很難利用單一的探測手段對其進行全天時、全天候的有效探測與監(jiān)控。

近年來，雖然傳統(tǒng)的目標(biāo)探測方法日臻完善，但是低空慢速小目標(biāo)的探測與監(jiān)控仍然是國際范圍內(nèi)的技術(shù)難題之一。隨著我國低空空域的開放，對低空慢速小目標(biāo)的監(jiān)管與防范更是成為亟待解決的技術(shù)難題。

在現(xiàn)有技術(shù)中，可基于一種由紅外光學(xué)探測單元和雷達組成的探測系統(tǒng)對低空慢速小目標(biāo)進行探測。但是，該探測系統(tǒng)的成本較高，難以大面積使用。鑒于此，亟需一種低成本、可大范圍推廣使用的低空慢速小目標(biāo)探測方法與探測系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提出一種低空慢速小目標(biāo)立體飛行角度的復(fù)合探測方法及系統(tǒng)，以對低空小目標(biāo)的飛行角度進行有效探測，同時降低探測成本，提高探測系統(tǒng)的可推廣性。

本發(fā)明公開了一種低空慢速小目標(biāo)立體飛行角度的復(fù)合探測方法，包括以下步驟：

S1、在目標(biāo)的飛行區(qū)域下方布設(shè)N個探測單元，所述N個探測單元按照預(yù)設(shè)的分布策略設(shè)置在相互垂直的第一、二平面內(nèi)；其中，每個探測單元由聲音傳感器、無線電多普勒傳感器復(fù)合而成；N為大于等于4的整數(shù)，且任一平面內(nèi)的探測單元的個數(shù)大于等于3；

S2、對于每個探測單元，記錄所述目標(biāo)距離聲音傳感器的最近點時刻t_i、以及所述目標(biāo)距離無線電多普勒傳感器的最近點時刻t′_i，i＝1,2,；N；

S3、根據(jù)第一平面的聲音傳感器探測的t_i計算目標(biāo)在第一平面的航向角α的第一估計值α₁，根據(jù)第一平面的無線電多普勒傳感器探測的t′_i計算α的第二估計值α₂；根據(jù)α₁、α₂計算α；

S4、根據(jù)第二平面的聲音傳感器探測的t_i計算目標(biāo)在第二平面的航向角β的第一估計值β₁，根據(jù)t′_i計算β的第二估計值β₂；根據(jù)β₁、β₂計算β；

其中，所述目標(biāo)做勻速直線飛行。

優(yōu)選的，在步驟S1中，N＝6，所述預(yù)設(shè)的分布策略具體為：在第一平面內(nèi)設(shè)置四個探測單元，分別是依次排列在正方形四個頂點上的第一至第四探測單元；在第二平面內(nèi)設(shè)置四個探測單元，分別是依次排列在正方形四個頂點上的第三至第六探測單元；其中，第三、四探測單元位于第一平面與第二平面的交線上。

優(yōu)選的，在步驟S3之前，所述方法還包括：在第一平面上，以第三探測單元指向第二探測單元的方向為x軸正向，以第三探測單元指向第四探測單元的方向為y軸正向，構(gòu)建xoy坐標(biāo)系，以目標(biāo)運動軌跡在第一平面的投影與x軸的夾角為航向角α。

優(yōu)選的，在步驟S4之前，所述方法還包括：在第二平面上，以第三探測單元指向第四探測單元的方向為y軸正向，以第三探測單元指向第六探測單元的方向為z軸正向，構(gòu)建yoz坐標(biāo)系，以目標(biāo)運動軌跡在第二平面的投影與z軸的夾角為航向角β。

優(yōu)選的，在步驟S3中，根據(jù)公式3計算α₁；

式中，t₁為目標(biāo)距離第一聲音傳感器的最近點時刻，t₂為目標(biāo)距離第二聲音傳感器的最近點時刻，t₃為目標(biāo)距離第三聲音傳感器的最近點時刻，t₄為目標(biāo)距離第四聲音傳感器的最近點時刻；

以及，根據(jù)公式4計算α₂；

式中，t′₁為目標(biāo)距離第一無線電多普勒傳感器的最近點時刻，t′₂為目標(biāo)距離第二無線電多普勒傳感器的最近點時刻，t′₃為目標(biāo)距離第三無線電多普勒傳感器的最近點時刻，t′₄為目標(biāo)距離第四無線電多普勒傳感器的最近點時刻。

優(yōu)選的，在步驟S4中，根據(jù)公式5計算β₁，

式中，t₅為目標(biāo)距離第五聲音傳感器的最近點時刻，t₆為目標(biāo)距離第六聲音傳感器的最近點時刻；

以及，根據(jù)公式6計算β₂；

式中，t′₅為目標(biāo)距離第五無線電多普勒傳感器的最近點時刻，t′₆為目標(biāo)距離第六無線電多普勒傳感器的最近點時刻。

優(yōu)選的，步驟S2具體為：對于聲音傳感器，監(jiān)測其在100～1000Hz頻段的噪聲頻譜，并將出現(xiàn)噪聲峰值點的時刻記為目標(biāo)距離該傳感器的最近點時刻t_i；對于無線電多普勒傳感器，監(jiān)測其產(chǎn)生的回波頻譜，并將出現(xiàn)無頻移點的時刻記為目標(biāo)距離該傳感器的最近點時刻t′_i。

本發(fā)明還提供了一種低空慢速小目標(biāo)立體飛行角度的復(fù)合探測系統(tǒng)，包括：探測模塊、航向角計算模塊；

所述探測模塊由N個探測單元構(gòu)成，所述N個探測單元按照預(yù)設(shè)的分布策略設(shè)置在相互垂直的第一、二平面內(nèi)；其中，每個探測單元由聲音傳感器、無線電多普勒傳感器復(fù)合而成，N為大于等于4的整數(shù)，且任一平面內(nèi)探測單元的個數(shù)大于等于3；

所述探測模塊用于探測目標(biāo)距離聲音傳感器的最近點時刻t_i、以及目標(biāo)距離無線電多普勒傳感器的最近點時刻t′_i，i＝1,2,…N；

所述航向角計算模塊用于根據(jù)第一平面的聲音傳感器探測的t_i計算目標(biāo)在第一平面的航向角α的第一估計值α₁，根據(jù)第一平面的無線電多普勒傳感器探測的t′_i計算α的第二估計值α₂，根據(jù)α₁、α₂計算α；

所述航向角計算模塊還用于根據(jù)第二平面的聲音傳感器探測的t_i計算目標(biāo)在第二平面的航向角β的第一估計值β₁，根據(jù)t′_i計算β的第二估計值β₂，根據(jù)β₁、β₂計算β；

其中，所述目標(biāo)做勻速直線飛行。

優(yōu)選的，所述探測模塊由6個探測單元構(gòu)成，所述預(yù)設(shè)的分布策略為：在第一平面設(shè)置四個探測單元，分別是依次排列在正方形四個頂點上的第一至第四探測單元；在第二平面設(shè)置四個探測單元，分別是依次排列在正方形四個頂點上的第三至第六探測單元；其中，第三、四探測單元位于第一平面與第二平面的交線上。

優(yōu)選的，所述航向角計算模塊根據(jù)公式9計算α₁；

式中，t₁為目標(biāo)距離第一聲音傳感器的最近點時刻，t₂為目標(biāo)距離第二聲音傳感器的最近點時刻，t₃為目標(biāo)距離第三聲音傳感器的最近點時刻，t₄為目標(biāo)距離第四聲音傳感器的最近點時刻；

以及，根據(jù)公式10計算α₂；

式中，t′₁為目標(biāo)距離第一無線電多普勒傳感器的最近點時刻，t′₂為目標(biāo)距離第二無線電多普勒傳感器的最近點時刻，t′₃為目標(biāo)距離第三無線電多普勒傳感器的最近點時刻，t′₄為目標(biāo)距離第四無線電多普勒傳感器的最近點時刻。

優(yōu)選的，所述航向角計算模塊根據(jù)公式11計算β₁；

式中，t₅為目標(biāo)距離第五聲音傳感器的最近點時刻，t₆為目標(biāo)距離第六聲音傳感器的最近點時刻；

以及，根據(jù)公式12計算β₂；

式中，t′₅為目標(biāo)距離第五無線電多普勒傳感器的最近點時刻，t′₆為目標(biāo)距離第六無線電多普勒傳感器的最近點時刻。

在本發(fā)明中，低空慢速小目標(biāo)立體飛行角度的復(fù)合探測方法主要包括以下步驟：在目標(biāo)的飛行區(qū)域下方布設(shè)N個探測單元，所述N個探測單元按照預(yù)設(shè)的分布策略設(shè)置在正交的第一、二平面內(nèi)；其中，每個探測單元由聲音傳感器、無線電多普勒傳感器復(fù)合而成；記錄目標(biāo)距離聲音傳感器的最近點時刻t_i、以及目標(biāo)距離無線電多普勒傳感器的最近點時刻t′_i；根據(jù)第一平面內(nèi)聲音傳感器探測的t_i計算航向角α的第一估計值α₁，根據(jù)第一平面內(nèi)無線電多普勒傳感器探測的t′_i計算航向角α的第二估計值α₂，根據(jù)α₁、α₂計算航向角α；根據(jù)第二平面內(nèi)聲音傳感器探測的t_i計算航向角β的第一估計值β₁，根據(jù)第二平面內(nèi)無線電多普勒傳感器探測的t′_i計算β的第二估計值β₂，根據(jù)β₁、β₂計算航向角β。本發(fā)明通過聲音傳感器、無線電多普勒傳感器進行復(fù)合探測，實現(xiàn)了聲探測技術(shù)與無線電探測技術(shù)的結(jié)合，被動探測與主動探測的結(jié)合。通過聲音傳感器與無線電多普勒傳感器的協(xié)同互補，實現(xiàn)了低空慢速小目標(biāo)探測的低虛警率、低漏警率。進一步的，本發(fā)明的探測成本低，便于大范圍推廣使用。

附圖說明

通過以下參照附圖而提供的具體實施方式部分，本發(fā)明的特征和優(yōu)點將變得更加容易理解，在附圖中：

圖1是本發(fā)明的低空慢速小目標(biāo)立體飛行角度的復(fù)合探測方法的流程示意圖；

圖2是具體實施例一中探測單元的布設(shè)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是具體實施例一中航向角α的第一估計值的計算示意圖；

圖4是具體實施例二中探測單元的布設(shè)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是具體實施例二中航向角α的第一估計值的計算示意圖；

圖6是本發(fā)明中的低空慢速小目標(biāo)立體飛行角度復(fù)合探測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面參照附圖對本發(fā)明的示例性實施方式進行詳細(xì)描述。對示例性實施方式的描述僅僅是出于示范目的，而絕不是對本發(fā)明及其應(yīng)用或用法的限制。

目前，低空慢速小目標(biāo)的探測與監(jiān)控仍然是國際范圍內(nèi)的技術(shù)難題之一。在現(xiàn)有技術(shù)中，主要通過紅外光學(xué)探測單元和雷達組成的探測系統(tǒng)對低空慢速小目標(biāo)進行探測。但是，該探測系統(tǒng)的成本較高、難以大范圍地推廣使用。

鑒于此，本申請的發(fā)明人提出了一種針對低空慢速小目標(biāo)立體飛行角度的復(fù)合探測方法及探測系統(tǒng)。其中，所述立體飛行角度是對目標(biāo)飛行軌跡在不同平面內(nèi)的投影角度的統(tǒng)稱。本發(fā)明的探測方法的主要思路是：首先，根據(jù)預(yù)定策略在正交的第一、二平面上布置多個探測單元；每個探測單元由聲音傳感器、無線電多普勒傳感器構(gòu)成；然后，獲取目標(biāo)距離聲音傳感器的最近點時刻t_i、以及目標(biāo)距離無線電多普勒傳感器的最近點時刻t′_i；最后，基于第一平面上的探測單元確定的t_i、t′_i計算目標(biāo)在第一平面的航向角α，基于第二平面上的探測單元確定的t_i、t′_i計算目標(biāo)在第二平面的航向角β。本發(fā)明通過聲音傳感器、無線電多普勒傳感器進行復(fù)合探測，實現(xiàn)了聲探測技術(shù)與無線電探測技術(shù)的結(jié)合、被動探測與主動探測的結(jié)合。通過聲音傳感器與無線電多普勒傳感器的協(xié)同互補，實現(xiàn)了低空慢速小目標(biāo)探測的低虛警率、低漏警率。進一步的，本發(fā)明的探測成本低，便于大范圍推廣使用。

下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細(xì)說明。圖1為本發(fā)明中低空慢速小目標(biāo)立體飛行角度復(fù)合探測方法的流程圖。從圖1可見，該方法包括以下步驟：

步驟S1、在目標(biāo)的飛行區(qū)域下方布設(shè)N個探測單元，所述N個探測單元按照預(yù)設(shè)的分布策略設(shè)置在相互垂直的第一、二平面內(nèi)；其中，每個探測單元由聲音傳感器、無線電多普勒傳感器復(fù)合而成；N為大于等于4的整數(shù)，且任一平面內(nèi)的探測單元的個數(shù)大于等于3。

在步驟S1中，將所述N個探測單元布設(shè)在目標(biāo)飛行區(qū)域下方，以組成探測模塊。比如，可將探測單元設(shè)置在各種建筑，和/或，路燈等物體上。為了加大對目標(biāo)的監(jiān)測力度，還可以布設(shè)多個探測模塊，以構(gòu)成探測網(wǎng)絡(luò)。在具體實施時，相鄰兩個探測單元的設(shè)置間隔、一個探測模塊中探測單元的總個數(shù)N、任一平面的探測單元的個數(shù)可根據(jù)實際情況確定。比如，設(shè)置間隔為1000米，N取4且在任一平面設(shè)置3個探測單元。

在本發(fā)明中，所述預(yù)設(shè)的分布策略可以有多種。比如，探測單元的總個數(shù)為5個，在第一平面內(nèi)設(shè)置呈正方形陣列的第一至第四探測單元，在第二平面內(nèi)設(shè)置呈正三角形陣列的第三至第五探測單元，并且，第三、四探測單元位于第一、二平面的交線上。比如，探測單元的總數(shù)為6個，第一平面設(shè)置呈正方形陣列的第一至第四探測單元，第二平面設(shè)置呈正方形陣列的第三至第六探測單元，并且，第三、四探測單元位于第一、而平面的交線上。只要不影響本發(fā)明的實施，任何預(yù)設(shè)的分布策略都在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。

步驟S2、對于每個探測單元，記錄所述目標(biāo)距離聲音傳感器的最近點時刻t_i、以及所述目標(biāo)距離無線電多普勒傳感器的最近點時刻t′_i，i＝1,2,…N。

具體地，由于低空慢速小目標(biāo)的噪聲頻譜主要集中在100～1000Hz，因此在本發(fā)明中通過聲音傳感器對100～1000Hz頻段的噪聲進行監(jiān)測。在監(jiān)測噪聲頻譜過程中，當(dāng)探測單元接收的噪聲的幅值最大時，目標(biāo)距離聲音探測單元最近，即該時刻為最近點時刻t_i。此外，當(dāng)目標(biāo)從接近到遠(yuǎn)離無線電多普勒傳感器時，目標(biāo)與無線電多普勒傳感器的相對速度會出現(xiàn)“由正的相對速度—零相對速度—負(fù)的相對速度”的變化。相應(yīng)的，無線電多普勒傳感器的回波會出現(xiàn)“藍(lán)移—無頻移—紅移”的變化。因此，當(dāng)回波頻譜出現(xiàn)無頻移點時，目標(biāo)距離無線電多普勒傳感器最近，即該時刻為最近點時刻t′_i。

步驟S3、根據(jù)第一平面的聲音傳感器探測的t_i計算目標(biāo)在第一平面的航向角α的第一估計值α₁，根據(jù)第一平面的無線電多普勒傳感器探測的t′_i計算α的第二估計值α₂；對α₁、α₂取平均，以確定目標(biāo)在第一平面的航向角α。

步驟S4、根據(jù)第二平面的聲音傳感器探測的t_i計算目標(biāo)在第二平面的航向角β的第一估計值β₁，根據(jù)t′_i計算β的第二估計值β₂；對β₁、β₂取平均，以確定目標(biāo)在第二平面的航向角β。

本發(fā)明通過采用聲音傳感器、無線電多普勒傳感器進行復(fù)合探測，實現(xiàn)了低空慢速小目標(biāo)探測的低虛警率、低漏警率。進一步的，本發(fā)明的探測成本低，便于大范圍推廣使用。

下面結(jié)合具體實施例一對本發(fā)明的技術(shù)方案進行更為詳盡的說明。圖2為具體實施例一中探測單元的布設(shè)結(jié)構(gòu)示意圖。從圖2可見，探測單元總個數(shù)為4個，在第一平面設(shè)置三個探測單元，分別是依次排列在邊長為l的正三角形的三個頂點上的第一至第三探測單元，以O(shè)₁、O₂、O₃表示。在第二平面上設(shè)置三個探測單元，分別是依次排列在邊長為l的正三角形的三個頂點上的第二至第四探測單元，以O(shè)₂、O₃、O₄表示。其中，第二、三探測單元位于第一、二平面的交線上。其中，每個探測單元由一個聲音傳感器和一個無線電多普勒傳感器構(gòu)成。在按照預(yù)設(shè)的分布策略安裝探測單元以后，啟動聲音傳感器、無線電多普勒傳感器，以對目標(biāo)進行復(fù)合探測。

在具體實施例一中，在計算目標(biāo)的立體飛行角度之前，可先構(gòu)建坐標(biāo)系。例如，以位于第一平面內(nèi)、且與第二、三探測單元所在直線垂直的直線為x軸，以第二探測單元指向第三探測單元的方向為y軸正向，構(gòu)建xoy坐標(biāo)系，并以目標(biāo)運動軌跡在第一平面的投影與x軸的夾角為航向角α。然后，根據(jù)探測單元的位置差異、以及最近點時刻差異計算航向角α的第一估計值α₁、第二估計值α₂。

圖3示出了具體實施例一中目標(biāo)在第一平面的航向角α的第一估計值α₁的計算原理圖。在圖3中，設(shè)目標(biāo)飛行軌跡A'B'在第一平面內(nèi)的投影直線為AB，并用M₁、M₂、M₃分別代表直線AB距離第一至第三探測單元的最近點，用t₁、t₂、t₃代表目標(biāo)距第一至第三探測單元中聲音傳感器的最近點時刻。由圖3可得：

$\frac{{\mathrm{cos\α}}_1}{cos(\frac{\mathrm{\π}}{3}-{\mathrm{\α}}_1)}=\frac{|t_2-t_1|}{|t_3-t_1|}$

通過求解上式即可得出α₁的值。與α₁的計算方法類似，通過第一平面上無線電多普勒傳感器探測的最近點時刻t′_i可求解出α₂。具體的，α₂的計算公式如下：

$\frac{{\mathrm{cos\α}}_2}{cos(\frac{\mathrm{\π}}{3}-{\mathrm{\α}}_2)}=\frac{|t_2^{\′}-t_1^{\′}|}{|t_3^{\′}-t_1^{\′}|}$

接下來，對α₁、α₂取平均，即可得到目標(biāo)在第一平面的航向角α。類似地，根據(jù)第二平面內(nèi)探測單元的位置差異、最近點時刻差異，可計算目標(biāo)在第二平面的航向角β的第一估計值β₁、第二估計值β₂，然后對β₁、β₂取平均值，即可得到目標(biāo)在第二平面的航向角β。

在具體實施例一中，通過以上步驟即可確定目標(biāo)在第一、二平面的航向角。進一步地，由于只需設(shè)置四組探測單元即可實現(xiàn)對目標(biāo)立體飛行角度的探測，大大降低了探測成本。

下面給出本發(fā)明技術(shù)方案的具體實施例二。圖4為具體實施例二中探測單元的布設(shè)結(jié)構(gòu)圖。從圖4可見，探測單元總個數(shù)為6個，在第一平面設(shè)置四個探測單元，分別是依次排列在正方形四個頂點上的第一至第四探測單元，以O(shè)₁、O₂、O₃、O₄表示；在第二平面上設(shè)置四個探測單元，分別是依次排列在正方形四個頂點上的第三至第六探測單元，以O(shè)₃、O₄、O₅、O₆表示；其中，第三、四探測單元位于第一、二平面的交線上。在按照預(yù)設(shè)的分布策略安裝探測單元以后，啟動聲音傳感器、無線電多普勒傳感器，以對目標(biāo)進行復(fù)合探測，獲取目標(biāo)距離聲音傳感器的最近點時刻t_i、以及目標(biāo)距離無線電多普勒傳感器的最近點時刻t′_i。

在具體實施例二中，在計算目標(biāo)的立體飛行角度之前，可先構(gòu)建坐標(biāo)系。具體地，以第三探測單元指向第二探測單元的方向為x軸正向，以第三探測單元指向第四探測單元的方向為y軸正向，構(gòu)建xoy坐標(biāo)系。并且，以目標(biāo)運動軌跡在第一平面的投影與x軸的夾角為航向角α。

接下來，根據(jù)第一平面上探測單元的位置差異、以及最近點時刻差異計算目標(biāo)航向角α的第一估計值α₁、第二估計值α₂。圖5示出了具體實施例一中第一估計值α₁的計算原理圖。在圖5中，設(shè)目標(biāo)飛行軌跡A'B'在第一平面內(nèi)的投影直線為AB，并用M₁、M₂、M₃、M₄分別代表直線AB距離第一至第四探測單元的最近點，并用t₁、t₂、t₃、t₄代表目標(biāo)距離第一至第四探測單元中聲音傳感器的最近點時刻。由圖5可得，

${\mathrm{\α}}_1=\frac{\mathrm{\π}}{4}-\arctan \frac{t_4-t_2}{t_3-t_1}$

式中，t₁為目標(biāo)距離第一聲音傳感器的最近點時刻，t₂為目標(biāo)距離第二聲音傳感器的最近點時刻，t₃為目標(biāo)距離第三聲音傳感器的最近點時刻，t₄為目標(biāo)距離第四聲音傳感器的最近點時刻。

與α₁的計算方法類似，通過第一平面上無線電多普勒傳感器的位置差異、最近點時刻差異可求解出α₂。具體的，α₂的計算公式如下：

${\mathrm{\α}}_2=\frac{\mathrm{\π}}{4}-\arctan \frac{t_4^{\′}-t_2^{\′}}{t_3^{\′}-t_1^{\′}}$

式中，t′₁為目標(biāo)距離第一無線電多普勒傳感器的最近點時刻，t′₂為目標(biāo)距離第二無線電多普勒傳感器的最近點時刻，t′₃為目標(biāo)距離第三無線電多普勒傳感器的最近點時刻，t′₄為目標(biāo)距離第四無線電多普勒傳感器的最近點時刻。

然后，對α₁、α₂取平均，即可得到航向角α的值。

接下來，可通過類似方法計算目標(biāo)在第二平面的航向角β的大小。首先，在第二平面內(nèi)，以第三探測單元指向第四探測單元的方向為y軸正向，以第三探測單元指向第六探測單元的方向為z軸正向，構(gòu)建yoz坐標(biāo)系，并且，以目標(biāo)運動軌跡在第二平面的投影與z軸的夾角為航向角β。然后，根據(jù)第二平面上的探測單元的位置關(guān)系、最近點時刻計算航向角β的第一估計值β₁、第二估計值β₂。其中，β₁的計算公式如下：

${\mathrm{\β}}_1=\frac{\mathrm{\π}}{4}-\arctan \frac{t_5-t_3}{t_6-t_4}$

式中，t₅為目標(biāo)距離第五聲音傳感器的最近點時刻，t₆為目標(biāo)距離第六聲音傳感器的最近點時刻。

β₂的計算公式如下：

${\mathrm{\β}}_2=\frac{\mathrm{\π}}{4}-\arctan \frac{t_5^{\′}-t_3^{\′}}{t_6^{\′}-t_4^{\′}}$

式中，t′₅為目標(biāo)距離第五無線電多普勒傳感器的最近點時刻，t′₆為目標(biāo)距離第六無線電多普勒傳感器的最近點時刻。

然后，對β₁、β₂取平均，即可得到航向角β的值。

在具體實施例二中，通過選取低成本的聲音傳感器、無線電多普勒傳感器，降低了探測成本。進一步地，通過將探測單元排列成正方形陣列，在一定程度上簡化了航向角的求解過程。

此外，本發(fā)明在所述探測方法的基礎(chǔ)上，還提出了一種低空慢速小目標(biāo)立體飛行角度的復(fù)合探測系統(tǒng)，以對勻速直線飛行的目標(biāo)進行探測。圖6示出了該探測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。從圖6可見，該探測系統(tǒng)具體包括：探測模塊1、航向角計算模塊2。

探測模塊1由N個探測單元構(gòu)成，所述N個探測單元按照預(yù)設(shè)的分布策略設(shè)置在相互垂直的第一、二平面內(nèi)。其中，每個探測單元由聲音傳感器、無線電多普勒傳感器復(fù)合而成，N為大于等于4的整數(shù)，且任一平面內(nèi)探測單元的個數(shù)大于等于3。探測模塊1用于探測目標(biāo)距離聲音傳感器的最近點時刻t_i、以及目標(biāo)距離無線電多普勒傳感器的最近點時刻t′_i，i＝1,2,…N。

航向角計算模塊2，用于根據(jù)第一平面的聲音傳感器探測的t_i計算目標(biāo)在第一平面的航向角α的第一估計值α₁；根據(jù)第一平面的無線電多普勒傳感器探測的t′_i計算α的第二估計值α₂；然后，對α₁、α₂取平均以得到計算α。

航向角計算模塊2還用于根據(jù)第二平面的聲音傳感器探測的t_i計算目標(biāo)在第二平面的航向角β的第一估計值β₁；根據(jù)t′_i計算β的第二估計值β₂；然后，對β₁、β₂取平均以得到β。

在具體實施時，探測模塊可以有多種組成形式。比如，在一個較佳的實施例中，探測模塊1由6個探測單元構(gòu)成，每個探測單元由一個聲音傳感器、一個無線電多普勒傳感器構(gòu)成。具體為：在第一平面上呈正方形陣列分布的第一至第四探測單元，在第二平面上呈正方形陣列分布的第三至第六探測單元。其中，第三、四探測單元位于第一平面與第二平面的交線上。在該實施例中，航向角計算模塊2計算α₁的公式為：

${\mathrm{\α}}_1=\frac{\mathrm{\π}}{4}-\arctan \frac{t_4-t_2}{t_1-t_3}$

航向角計算模塊2計算α₂的公式為：

${\mathrm{\α}}_2=\frac{\mathrm{\π}}{4}-\arctan \frac{t_4^{\′}-t_2^{\′}}{t_1^{\′}-t_3^{\′}}$

航向角計算模塊2計算β₁的公式為：

${\mathrm{\β}}_1=\frac{\mathrm{\π}}{4}-\arctan \frac{t_5-t_3}{t_6-t_4}$

航向角計算模塊2計算β₂的公式為：

${\mathrm{\β}}_2=\frac{\mathrm{\π}}{4}-\arctan \frac{t_5^{\′}-t_3^{\′}}{t_6^{\′}-t_4^{\′}}$

在本發(fā)明的探測系統(tǒng)中，通過聲音傳感器、無線電多普勒傳感器進行復(fù)合探測，實現(xiàn)了聲探測技術(shù)與無線電探測技術(shù)的結(jié)合，被動探測與主動探測的結(jié)合。通過聲音傳感器與無線電多普勒傳感器的協(xié)同互補，實現(xiàn)了低空慢速小目標(biāo)探測的低虛警率、低漏警率。進一步的，本發(fā)明的探測系統(tǒng)的成本較低，便于大范圍推廣使用。

雖然參照示例性實施方式對本發(fā)明進行了描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不局限于文中詳細(xì)描述和示出的具體實施方式，在不偏離權(quán)利要求書所限定的范圍的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對所述示例性實施方式做出各種改變。