激光雷达高精度跟踪运动目标的方法研究

本文论述了卡尔曼滤波估值理论在激光雷达跟踪系统中的应用方法,首先建立目标和激光雷达测量值的数学模型;然后讨论了跟踪数学模型线性变换方法以及对滤波器精度的影响,在此基础上,提出了激光雷达跟踪运动目标时高精度的跟踪方法。     

天基激光雷达三维成像的发展与现状

天基激光雷达三维成像是空间目标观测的重要手段。将天基激光雷达分为连续波和脉冲式两种,并简单介绍了各自的成像原理。结合应用背景,分析了典型天基激光雷达的特性及主要参数。横向对比了经过在轨测试且仍在使用的激光雷达,从成像原理、角度分辨率、工作距离及发展趋势等方面分析了典型天基激光雷达的共同特性,为天基激光雷达的设计提供了参考。最后结合我国激光雷达发展现状与瓶颈,给出了天基激光雷达三维成像发展与应用方向的一些建议。     

基于合成孔径激光雷达的目标探测

为了研究合成孔径激光雷达在目标探测中的应用,从建立合成孔径激光雷达的信号传输及回波模型出发,理论分析了合成孔径激光雷达回波信噪比、探测距离、合成孔径时间和解线性调频处理4个方面的特点与优点,并与一般相干体制的激光雷达以及合成孔径雷达进行了对比。结果表明,合成孔径激光雷达比一般相干体制雷达具有更高的回波信噪比和更远的探测距离,且相对于合成孔径雷达具有更快的成像速度。这一结果有助于合成孔径激光雷达应用于远距离目标探测、跟踪与快速预警。     

基于机器视觉的激光雷达目标跟踪与定位方法

为实现遮挡等客观条件下激光雷达目标的准确跟踪,研究基于机器视觉的激光雷达目标跟踪与定位方法。采用基于非局部均值的滤波算法消除图像的噪声,利用reinhard颜色迁移算法提升激光雷达图像训练数据的多样性,得到增强激光雷达图像,并将其输入卷积神经网络中,通过训练检测激光雷达目标。利用巴氏系数分析两个模型间的巴氏距离,确定两模型一致度,循环一致度分析过程实现激光雷达目标跟踪与定位。结果显示该方法可在目标非遮挡与部分遮挡等不同条件下实现准确的目标跟踪与定位,且追踪定位精度为100%,效率高,两种状态下所耗时间分别为4.786 s和5.123 s。     

基于激光雷达的移动机器人运动目标检测与跟踪

运动目标的检测与跟踪是移动机器人研究的难点问题之一.基于2维激光雷达的性能分析与滤波设计的基础上,提出一种自主运动目标检测与跟踪的方法.通过k-近邻对激光雷达扫描的障碍进行聚类分析;基于栅格地图匹配的方法评估障碍的运动参数;检测出运动目标后,通过对机器人进行运动补偿,提出一种改进的粒子滤波算法对目标的运动状态进行评估.最后,利用自行研制的移动机器人进行算法评估,实验结果验证了所提方法的有效性.     

白天激光照明探测跟踪空间目标可行性分析

针对白天探测跟踪空间目标技术难题,从照明激光选取入手,设计了激光照明探测跟踪系统,估算了白天天空背景噪声、空间目标激光回波信号及目标与背景对比度,分析了白天激光照明探测跟踪空间目标的技术可行性,概括了实现白天激光照明探测跟踪空间目标的基本技术要求和需突破的关键技术。     

激光雷达技术及其发展动向

激光雷达无论在军用领域还是民用领域日益得到广泛的应用.介绍了激光雷达的工作原理、工作特点及分类,对激光雷达设计中的关键技术进行分析,给出了几种具备代表性的激光雷达及其指标.讨论了未来一段时期激光雷达技术的发展趋势,认为新型辐射源设计技术、多传感器集成及数据融合、新体制激光雷达是未来激光雷达的研究重点.     

远距离干扰环境下目标跟踪的扩展卡尔曼粒子滤波算法

该文在扩展卡尔曼粒子滤波算法的基础上融合了负信息(没有接收到观测值的扫描)来实现远距离干扰环境下的目标跟踪。在整个实现过程中,由传感器模型推导出的高斯和似然函数充分考虑了正负信息,直接用于计算粒子权重更新。并且通过扩展卡尔曼滤波算法产生重要性密度函数,利用当前时刻的量测,使得粒子的分布更接近其后验概率分布,而且使用较少的粒子个数即可达到较好的跟踪效果。仿真证明,扩展卡尔曼粒子滤波算法在航迹连续性和跟踪精度方面明显优于扩展卡尔曼滤波算法,但计算复杂度较高。     

远程激光雷达的发展和应用

论述远程激光雷达在现代战争中的地位和作用，分析影响激光雷达作用距离的各种因素和提高作用距离的技术途径，介绍防空防天反导远程激光雷达研究工作的现状和发展前景。     

基于激光雷达的多帧联合目标跟踪系统

本文讨论了利用激光雷达与检测前跟踪算法进行室内行人跟踪,实现监测室内人群社交距离的探测系统。激光雷达距离分辨率高,定位误差小,目标探测时间间隔小,很适用于对轨迹不确定的行人进行跟踪。本文所用检测前跟踪算法分为三步,首先利用历史数据所建杂波图滤除固定物杂波。其次利用多帧检测算法得到时间窗内的目标轨迹段,以此滤除随机噪声产生的虚警点,提升检测效率。第三步利用轨迹关联算法,将各个时间窗内的轨迹片段相互关联,得到完整的行人轨迹,从而增强机动目标与相互临近目标的跟踪效果。实测实验表明在激光雷达跟踪多个目标时,其跟踪精度在10~15cm,多次实验均未出现目标丢失或虚假轨迹,较好地完成了室内行人的检测与跟踪。     

一般仅方位目标跟踪系统可观测的必要条件

对一般的仅方位目标跟踪系统的可观测性进行了分析。这里"一般"的含义是指目标的运动假设突破了以往匀速直线运动的限制,扩展为更为一般的各种复杂运动。得出了这种条件下系统可观测的必要条件。在目标作匀速直线运动的假设下,仅方位目标跟踪的一个熟知结论是:系统可观测的必要条件是观测者必须机动。将这一结论推广到任意的目标运动条件,指出:在二维仅方位目标跟踪系统中,系统可观测的必要条件是观测者作比目标更为复杂的运动,并且独立方位数等于待定参数数。这一结论不仅有助于仅方位目标跟踪系统本质的认识,对于诸如跟踪算法开发和观察者机动策略优化等工程实践也有着十分重要的意义。     

非线性系统中多传感器目标跟踪性能分析

主要研究了非线性系统中二维平面上的目标跟踪问题.在非线性系统中分析了传感器的测量精度和目标到传感器的距离的关系是如何限制两传感器和目标所成的夹解对两部同类型同精度的传感器的的融合跟踪精度的影响的.通过理论证明和仿真得出,在一定的条件下,通过调整两传感器和目标所成的夹角可以大大地提高对目标的跟踪精度.这对多传感器融合目标跟踪具有理论指导意义.     

红外弱小目标实时检测跟踪系统

根据红外弱小目标检测和跟踪的实时性要求,基于中波红外热像仪、双数字信号处理 器(DSP) 、管理板卡HEPC9,双DSPC6201和双现场可编程阵列( FPGA)搭建了一套实时的红外图像处理系统。同时针对C6201微处理器,成功实现了弱小目标检测与跟踪程序的优化和移植。系统测试表明:该系统实时和有效检测跟踪每秒50帧,每帧320 ×240,每像素14位的低信噪比复杂序列图像。     

目标运动闭环跟踪模拟系统

提出了一种基于激光技术的、易于工程实现的目标运动模拟方法及实验装置,并进行了实验验证。利用激光的高亮度、发散角小以及激光器体积小、质量轻等特点,设计了针对小目标运动的实验模拟装置。通过多轴复合技术以及空间投影技术,实现了角运动向小目标二维空间运动的转换;运用多媒体定时器技术实现了对电机的内部闭环控制;采用脉冲宽度调制(PWM)技术实现了对电机的速度控制,提高了目标的仿真精度。小目标的运动速度可以达到10°/s,精度<0.1°/s,归一化标准偏差0.09。利用该装置实现了实验室内的目标运动闭环跟踪实验研究,目标捕获跟踪系统的跟踪标准偏差为0.2 mrad。该系统可以作为目标捕获跟踪系统对二维运动目标的闭环实验研究的验证仿真平台。     

视频序列中运动目标检测与跟踪方法研究

提出了一种从摄像头获取的彩色图像中准确地检测出运动目标并进行实时跟踪的算法。首先将采集到的彩色视频图像序列转化为灰度图像,研究了几种图像锐化方法并进行了比较。然后进行帧间差分和阈值分割,成功分离出运动目标。最后采用投影法得到运动目标的大小及位置。实验结果表明,提出的运动目标检测与跟踪方法简单、有效、实时性高。     

利用云团实现激光遥测风速

提出利用云团实现激光遥测大气风速，并用研制的一台测量风速的激光雷达，在香港地区的上空测量了不同气象条件下的各种风速数据。     

激光雷达目标散射截面两种不同定义式的一致性

文中论述目前文献中出现频率最高的两种激光雷达散射截面定义式的物理意义，使用条件，推导了两种定义式的一致性，并通过平面、球面等郎伯体目标的散射截面的计算对其一致性进行了验证。     

无人机激光光电目标跟踪指示技术研究

无人机技术近年来发展迅速,军事应用日益广泛。传统机载激光目标指示器重量与体积较大,很难集成于无人机来实现军事应用。主要介绍了一种国际主流的激光制导武器系统技术方案及作战应用流程,并研究了一种轻小型化的三光合一的无人机激光光电目标跟踪指示载荷。有别于传统激光指示照射,该无人机激光光电载荷通过与无人机的紧耦合完成小型化集成,并实现了远近距离一体化探测功能：远距离可对打击目标进行定位引导(大地坐标位置信息),近距离可对打击目标进行激光照射指示引导。同时,本文的指示方法利用低成本小型无人机突击作战,避免了人员暴露及伤亡风险,提高了无人化作战效率。