跟瞄激光雷达扫描图像的实时滤波算法.pdf

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1、2010年第2期上海航天AEROSPACESHANGHAI文章编号：1006—1630(2010)02-0023—06跟瞄激光雷达扫描图像的实时滤波算法刘锡民，陈潜，夏红娟，宋丽娜(上海无线电设备研究所，上海200090)摘要：为实现跟瞄激光雷达的高精度实时跟瞄，对雷达三维信息实时滤波算法进行了研究。对方位信息，用卡尔曼滤波算法滤波，在保证实时性的同时获得了较好的滤波效果；对距离信息，用去边缘点3×3小窗口中值滤波算法，实现了对距离信息的准实时性滤波。研究表明：该信息处理滤波算法既有优良的滤波性能，

2、又能保证实时性，可提高测角和测距精度，改善整机的实时跟踪性能。关键词：跟瞄激光雷达；实时性；三维扫描成像；卡尔曼滤波中图分类号：TN958．98文献标示码：AFilteringAlgorithmsforScanningPictureofAcquiringandTrackingLaserRadarLIUXin—min，CHENQian，XIAHong-juan，SONGLi—na(TheShanghaiInstituteofRadioEquipment，Shanghai200090，China)Abs

3、tract：Toacquirethehighangleanddistancemeasuringresolutionandrealtimetrackingperformanceofthetrackinglaserradar，therealtimeinformationfilteringalgorithmoftheradarwasstudiedinthispaper．TheKalmanfilteringalgorithmwasusedforazimuthinformationfilteringofacq

4、uiringandtrackinglaserradar，andaquasi-realtime3×3medianfilteringalgorithmwasusedfordistanceinformationfiltering．Theresearchresultsshowedthatthisalgorithmhadgoodfilteringperformanceinrealtime，whichcouldimprovetheanglemeasuringanddistancemeasuringresolut

5、ion，therebyimprovetherealtimetrackingperformanceoftheacquiringandtrackinglaserradargreatly．Keywords：Acquiringandtrackinglaserradar；Realtimeperformance；Three-dimensionscanningpicture；Kalmanfilteringalgorithm0引言微波雷达和激光雷达图像的滤波处理是一个重要环节，所选的图像滤波算法各不相同，须根据实际

6、需求、应用领域和图像特征，选择合适的图像滤波算法。激光雷达是以激光作为发射载体，利用激光的方向性好、发散角小、能量集中等特点，获取目标精确运动特性和化学特性等目标信息的一种主动探测，因测距精度高、体积小、抗电磁干扰能力强等优点成为了研究热点[1~4]。用于激光雷达扫描图像处理的滤波算法有均值滤波、中值滤波、形态滤波，以及小波算法等[5~8]。如利用简单快速的中值滤波算收稿日期：2008—02—17；修回日期：2008—07—30作者简介：刘锡民(1977一)，男，工程师，博士，主要从事激光雷达和激光

7、引信总体技术研究。法和均值滤波算法，可通过抑制激光雷达图像散斑提高图像质量，多级中值滤波法还能有效抑制激光雷达距离像的噪声，实现对测距信息的滤波去噪，提高测距精度；非线性加权均值多方向形态滤波算法用于激光雷达图像处理，可在不降低噪声抑制的前提下较好地保持激光雷达图像边缘；用小波多分辨率分析法处理激光雷达回波，能有效抑制噪声，准确可靠地提取有效信号，提高激光雷达的工作能力口~8]。但上述滤波算法还存在实时性能差的不足，当实时性要求较高时，须兼顾滤波算法的滤波效果和实时性，以最快速度完成对各像素点的最优

8、滤波，实现对目标的精确快速跟踪。本文基于某激光雷达原理样机，对跟瞄激光雷达扫描图像实时滤波算法进行了研究。上海航天AEROSPACESHANGHAI2010年第2期1实时滤波算法跟瞄激光雷达扫描成像各像素点对应的三维位置信息主要包含方位2，Y信息和距离z信息，其中还有大量的噪声信息。噪声主要源于：扫描电机引入的误差，如负载扰动形成的测量噪声和系统参数变化引入的噪声等；方位信息反馈装置和电路引入的噪声；模／数(A／D)转换引人的噪声；回波脉冲的宽度变化导致的测距误差；激