基于Wishbone-PCI核的红外探测器注入式仿真系统

介绍了一种基于Wishbone-PCI桥核和Spartan6系列FPGA的红外探测器注入式仿真系统。重点讨论了基于PCI总线的红外图像注入接口卡的设计与实现以及Wishbone-PCI桥核技术。该系统可以代替红外侦察告警设备的头部探测器将红外仿真图像数据注入到红外告警、红外搜索跟踪等设备的实时信息处理箱,用来实现对红外侦察告警设备目标探测与目标跟踪功能的验证与仿真。该注入式仿真系统通过将前期红外侦察告警设备采集的红外图像数据与自定义的目标图像相叠加,注入到实时信息处理箱,因此该注入式仿真系统具有图像数据真实连续的特点,能更加真实地模拟现实的场景,为实时信号处理箱提供真实可靠的数据来源,有利于加快红外侦察告警设备的研发进程,缩短系统开发周期。     

基于PCI总线图像注入式红外探测器仿真系统

介绍了基于PCI总线的数字图像注入式红外探测器仿真系统, 该系统通过PCI总线从PC机获得仿真数据,以大容量SDRAM作为缓存,FPGA作为接口和状态机控制.该系统能够为红外告警、红外搜索跟踪等设备的红外实时信号处理平台提供红外探测器输出信号仿真,该系统输出仿真图像数据来源于外场试验真实获取的红外图像,具有图像数据真实、实时性好、图像连续无间断、高速等特点,为红外实时信号处理平台提供了可靠的仿真数据来源.给出了软、硬件实现的方案和结构.     

基于USB2.0数字图像注入式红外探测器仿真器设计

介绍了新研制的基于USB2.0的数字图像注入式红外探测器仿真器设计,该系统通过USB2.0总线从PC机获得仿真数据,以大容量SDRAM作为缓存,FPGA作为接口和状态机控制.该系统能够为红外探测、跟踪设备等的红外实时信号处理平台提供探测器输出信号仿真,该系统输出仿真图像数据来源于外场试验真实获取的红外图像,图像数据真实、实时性好、图像连续无间断、高速,并具有便携特点,为红外实时信号处理平台提供了可靠的仿真数据来源,具有很强的实用价值.     

红外告警和跟踪设备注入式仿真时空映射方案

针对红外侦察告警和捕获跟踪设备注入式仿真中的时空映射问题,定义了作战域与仿真域空间坐标系及作战时间与仿真时间、逻辑时间等时间量。以作战域红外侦察告警/捕获跟踪设备站点坐标系与仿真域设备码盘坐标系为桥梁,建立动态战情空中目标位置映射关系;以作战时间与逻辑时间为桥梁,建立时间映射关系。提出了红外侦察告警/捕获跟踪设备定位、定向、定姿误差仿真方法及情报信息仿真方法,解决了注入式仿真试验中的时空一致性,提出的时空映射方案在某型红外捕获跟踪设备多目标处理能力实验中得到了应用和验证,为快速形成红外告警和跟踪设备数字图像注入式闭环试验鉴定能力打下了坚实基础。     

基于Wishbone-PCI核的红外图像实时处理仿真平台

简要介绍了Wishbone片上总线技术和Wishbone-PCI桥核的功能、内部结构和操作方式.基于Wishbone-PCI桥核设计并实现了以FPGA为主处理器、以主机为从处理器的红外图像处理仿真平台.该仿真平台成功地解决了硬件仿真阶段注入原始红外图像数据流困难,无法实时对比图像处理前/后效果的问题,能针对具体的图像处理算法,通过简单、灵活地配置PCI桥核的总线接口,实现图像处理模块的无缝嵌入,并在主机端实时显示处理前/后的图像,极大地提高了红外图像处理算法的调试效率.     

红外成像导引头闭环注入式仿真试验系统设计及一致性分析

闭环注入式仿真是开展红外成像制导武器对抗及其复杂环境适应性试验的一种有效手段,它在传感器被图像仿真计算机和图像注入接口设备取代的情况下,采集导引头的框架角数据,实时仿真生成红外数字图像,并通过注入接口设备直接注入到导引头信息处理电路中进行试验。分析了闭环注入式仿真试验的工作原理,设计了仿真试验系统的软硬件平台、工作时序,理论计算了仿真试验系统产生的失调角延时和失调角误差,并利用搭建的仿真试验与导引头实际工作一致性分析平台,分析了因失调角延时和失调角误差导致导引头输出的偏航、俯仰角速度误差和制导精度误差。仿真结果表明:仿真试验与导引头实际工作条件是一致性的,设计的仿真试验系统较为科学合理,该结论可为开展红外成像导引头闭环注入式仿真试验提供理论支撑。     

多源数据决策技术在红外目标检测中的应用

针对各个滤波算法的适用范围不同,仅仅依靠单一的滤波算法不能适应红外系统的实际需求,提出了复杂背景下红外图像弱小目标的多算法并行处理硬件结构,该结构采用了基于自适应"投票表决"的多源数据决策技术,能根据外场的实际情况自适应地将各种滤波算法的优势集合起来,可以极大地改善滤波效果,提高点目标的检测概率,为后续处理降低数据量及运算量.针对硬件仿真阶段注入原始红外图像数据流困难,无法实时对比图像处理前/后效果的问题,基于Wishbone-PCI桥核设计并实现了以FPGA为主处理器、主机为从处理器的红外图像处理仿真平台.实验表明,多源数据决策技术很好地满足了系统的实际需求,多算法并行处理硬件结构运行稳健有效,硬件仿真平台可靠稳定,整个系统有很强的工程实用价值.     

红外捕获跟踪设备闭环注入式仿真试验的理论研究

提出了一种采用数字图像注入式方法进行红外捕获跟踪设备闭环仿真和性能测试。在仿真测试时,红外捕获跟踪设备的传感器被图像仿真机和图像注入设备取代,图像生成及脱靶量计算环节的延迟和误差使跟踪伺服系统的性能与实际工作情况不一致,影响了仿真试验结果精度和置信度。从设备的实际情况和注入式仿真试验下伺服控制系统的等效性考虑,利用某型实际设备的伺服控制系统模型,仿真分析了在不同脱靶量延时和脱靶量误差下,系统跟踪迎头飞行目标时的稳定性和动态跟踪精度的变化,获得了设备允许的脱靶量大小和图像仿真最大延时。结果表明:脱靶量输出延迟不大于2帧时设备能稳定跟踪目标,为保持两种情况下伺服系统性能的一致,注入式试验时脱靶量随机误差最大为25″,图像仿真的最大延迟时间为19 ms。研究成果为红外捕获跟踪设备的闭环注入式仿真试验的可行性提供了理论支撑。     

注入式红外捕获跟踪仿真关键技术研究

阐述了注入式红外捕获跟踪仿真系统的组成及工作流程;分析了制约仿真体系构建的关键技术,针对目标在图像中位置的仿真精度要求,提出了直接采集红外捕获跟踪设备编码盘角度信息来进行目标位置仿真计算的方法;针对红外图像生成实时性要求,提出了预先生成目标、背景图像数据,在仿真进程中将之实时合成的方法,并通过实验验证了所提方法的有效性;最后提出了仿真体系构建的建议。     

数字注入式仿真的红外侦察告警系统作用距离等效推算

作用距离是红外侦察告警系统一项重要的性能指标,一般采用外场动态飞行试验方法进行考核。飞行试验只能获得特定气象条件下的作用距离,为评估系统在不同气象条件下的作用距离,提出基于数字图像注入式仿真实验的红外侦察告警系统作用距离等效推算方法。介绍了电影回放式的数字图像注入式仿真实验模式,以及用于作用距离等效推算的数字图像的生成方法,给出了仿真实验应用实例,验证了该方法的有效性和精度。     

基于Wishbone-PCI Bridge核的红外图像高速采集系统

论述了一种红外图像高速采集系统的原理、结构和特点。针对红外成像探测系统的应用要求，基于Wishbone片上总线和PCI总线技术，应用Wishbone?蛳PCI Bridge的IP核在单片FPGA上设计实现了红外图像高速采集系统，解决了系统调试中探测器红外图像高速传输、实时显示与处理的问题。实验表明：红外图像高速采集系统应用方便、工作可靠，满足了性能指标要求。     

红外电视跟踪器的数据处理系统设计

针对红外电视跟踪器对导弹等高速运动目标跟踪实时性的要求和数据流量大、处理速度高的特点,设计了基于DSP+FPGA架构的电视跟踪器数据处理系统.该系统采用高速数字信号处理器TMS32ODM642作为核心处理器完成目标的识别与跟踪,计算脱靶量信息;FPGA作为协处理器完成图像的采集和预处理.该系统能够完成对海面舰船目标和空...     

红外偏振摄像机动目标检测跟踪系统（特邀）

基于红外偏振摄像的机动目标检测跟踪系统对实时性要求较高,而且在野外场景下需要具备低功耗的特点。FPGA具有并行计算的特性,能够极大的提高系统吞吐量和处理数据速度,能够满足实时性的要求,因此一种基于FPGA的目标检测跟踪系统被设计出来并得以实现。在硬件开发平台上采用模块化以及软硬件协同设计的方式,将具有不同计算特点的任务分别在PS端（ARM）以及PL端（FPGA）实现,其中PL部分负责部分算法的加速、FPGA和ARM处理器之间数据传输以及HDMI等接口逻辑控制等,PS部分负责实现较为复杂的检测跟踪算法,以及负责控制FPGA端的各个模块。最后,对目标检测跟踪系统进行实验测试和分析,给出系统的硬件资源消耗及功耗,结果表明该目标检测跟踪系统能够满足实时性的要求,并且具备低功耗的特点。     

一种基于兴趣区提取的红外搜索系统目标实时检测算法

针对周扫红外搜索系统对空目标探测面临的图像数据量大、弱目标检测概率低、虚警率高等难点问题,提出了一种基于兴趣区(ROI)提取的目标实时检测算法。算法分析了周扫红外搜索系统获取的图像中目标与背景的特性,根据目标运动特性与灰度特性,在周扫红外搜索系统获取的整幅全景图像中快速提取目标可能存在的兴趣区;针对兴趣区内的局部目标图像切片,进一步精细检测识别,剔除虚假目标干扰。外场试验获取的实测数据目标检测结果表明,算法针对复杂低空背景下弱目标能够实现低虚警率稳健检测,已应用到了周扫红外搜索跟踪系统的工程样机研制中。     

基于数学形态学的红外运动小目标识别算法研究

针对红外成像制导跟踪的目标具有低信噪比、且背景和噪声干扰信息严重的特点,设计了一种基于数学形态学的红外灰度图像小目标检测识别算法。实验表明,该算法能够大大提高目标的信噪比,去除背景和噪声干扰,保留目标的灰度信息,满足系统的实时性要求,是一种有效的红外灰度图像小目标检测算法。     

多波段红外目标跟踪与辐射特性测量系统

介绍了一种对动态目标进行红外成像跟踪与辐射特性测量的系统。该系统采用大口径红外成像镜头，图像信号经放大、A／D转换和图像非均匀性校正，输出与目标辐射量成正比关系的数字图像信号。红外成像跟踪采用FPGA结合软件处理方法实现对目标的实时自动识别，进行形心、边缘与相关跟踪的计算。红外辐射特性测量采用基于PCI总线的高速图像采集板进行实时图像采集与显示。红外定标建立输出信号和标准黑体绝对辐射量的关系曲线，将原始的图像灰度数据换算为辐射通量密度。经外场试验证明该系统稳定可靠。     

基于Simulink与Stateflow的红外图像边缘检测系统设计

基于模型设计方法实现基于细胞神经网络的红外图像边缘检测系统。将simulink、stateflow设计方法与CNN的设计理论相结合,建立CNN IP核模块。接着采用串行结构搭建图像输入、输出模块,达到可视化实时仿真及代码自动生成。仿真结果表明：基于模型的设计方法取得了较好的效果。在Xilinx公司Virtex-6系列的FPGA平台上,综合后占用极少资源的情况下达到了142.693MHz最高频率和7.927Mpixels/sec的处理速度。     

红外预警双星弹道导弹主动段跟踪性能

为研究反导作战中红外预警卫星系统对弹道导弹主动段弹道的跟踪性能,提出以后验克拉美-罗下界(Posterior Cramer-Rao Lower Bound, PCRLB)为衡量指标,结合8态重力转弯主动段运动模型和双星纯方位无源定位获取的量测量,系统分析了运动建模精度、量测精度、采样周期、测源不确定性下检测概率和虚警数目等因素对跟踪时效性和准确性的影响。仿真算例给出了上述因素对位置和速度跟踪性能的影响程度和规律,可为预警卫星反导作战、战技指标关联建模以及星载探测器优化设计等提供有意义的参考。     

基于CPCI架构的大数据量红外图像实时处理系统

针对大规模、高帧频的红外探测器所具有的红外图像数据量大,对图像的传输速度和处理能力要求高的特点,提出了一种高性能的红外图像实时处理系统。该系统依托CPCI体系架构具有的传输速度快、扩展能力强、可靠、稳定等特点,通过利用FPGA+DSP的高速信号处理平台,实现大数据量红外图像的高速传输、实时处理、信息融合、目标检测和目标跟踪功能。该系统架构设计简单,使用灵活,扩展性好,充分结合了不同处理器件的优点,具有图像处理能力强、数据传输速度快、接口可靠方便和编程灵活等特点。该系统已经在具体项目中得以应用,能够满足大数据量红外图像实时处理的要求。