复杂环境下弱信号中的红外小目标自动检测

现有的红外小目标自动检测方法存在着抗复杂背景能力差、误检率高的缺陷,为了解决上述问题,提出复杂环境下弱信号中的红外小目标自动检测方法研究。根据设计的红外小目标自动检测方法框架图,采用形态学处理方法抑制红外图像背景,并运用contrast box算法分割红外图像,得到二值化红外图像。以得到的二值化红外图像为依据,结合计算得到的信号增量自动搜索小目标红外图像序列。以小目标红外图像序列为基础,通过数学模型实现红外小目标的自动检测。通过仿真实验结果显示,与现有红外小目标自动检测方法相比较,提出的红外小目标自动检测方法极大的提升了抗复杂背景能力,降低了误检率,充分说明提出的红外小目标自动检测方法具备更好的检测效果。     

导弹打击地面弱红外目标的数字孪生导引律

当红外制导导弹攻击地面目标时,自然或人为因素会导致目标红外特征减弱或消失,致使导引头无法探测或间断探测目标,极大影响制导精度.为解决这一问题,提出一种导弹攻击地面弱红外目标的数字孪生导引律.根据红外导引头在物理世界的导引过程,在数字世界构建目标及导引律的孪生数字模型,通过仿真得到并保存制导全过程中各时间点上导弹运动及控制的状态参数,作为制导过程的数字孪生.实际引导中,当导引头无法得到测量信号时,它的数字孪生数据立即被激活接管导引头的工作,以导引头的孪生数据为控制系统提供加速度指令.仿真算例表明,导引头的数字孪生可在导引头无法捕获信号时,为控制系统提供机动指令对导弹实施精确引导.数字孪生导引律对红外伪装、红外干扰及恶劣气候具有鲁棒性,有广阔的应用前景.     

互相关干扰下的GNSS弱信号检测算法

GNSS接收机在室内等环境中的应用要求接收机具有接收弱信号的能力.在检测弱信号时,接收机可能由于受到强信号的互相关干扰而错误的捕获或跟踪到强信号的互相关峰.本文采用相干和非相干积分组合的方法来提高灵敏度.同时,通过估计强信号的互相关干扰功率,自动调整检测门限来抑制互相关干扰.仿真结果说明,采用20ms的相干积分和1s的...     

基于热释电红外传感器的弱磁信号智能采集方法研究

对弱磁信号采集受到环境干扰和采集传感设备部署节点不合理等因素的影响,导致采集的信号具有大量干扰噪声,为了提高弱磁信号采集的分辨能力,结合阵列信号处理技术,提出基于热释电红外传感器的弱磁信号智能采集方法。构建弱磁信号智能采集的热释电红外传感器的节点分布阵列模型,结合相位偏移修正和噪声干扰抑制的方法,构建弱磁信号采集的滤波模型,基于信号波形的相干阵列检测方法实现对弱磁信号的空域特征增强,结合多径信号相干匹配技术和相应的多个DOA估计技术,通过热释电红外传感器的阵列节点输出信号的增强和滤波处理实现信号智能采集。实验结果表明,采用该方法进行弱磁信号智能采集的输出信号幅度和相位增益性较好,输出信噪比为45.9 dB,弱磁信号的误码率为0.55 bit,说明本方法具有实用性。     

复杂背景下玫瑰扫描红外探测系统作用距离评估方法

为解决高速目标强尾焰弱本体精确探测问题,设计了单脉冲式激光玫瑰扫描系统。针对时间响应需求,设计高峰值功率和微小激光束散角,实现主动激光高空4 km以上的远距离探测,同时为弥补束散角不足,设计高动态压电式扫描机构行程以扩大激光探测视场达2°（1°行程）以上,并研究高速脉冲频率和扫描轨迹算法,评估目标在扫描投影视场内张角以及激光脉冲点张角的密度和均匀度,达到不低于1000 Hz的扫描闭环带宽和50 Hz的视场刷新率,实现高速目标单次视场刷新下100%的探测概率反馈,突破极限探测条件下（迎头或尾追）可探测区域占比55%以上,完成目标真实位置、角度回告,达到了精确瞄准目标本体的目的,验证了高速目标探测的可实现性,对高速目标末端精确探测的应用具有重要的意义。     

红外探测系统抗地物及云层算法研究

通过对红外探测系统图像的地物、云层背景及目标特征的详细描述和分析,提出了目标背景亮度和梯度信噪比检测算法以及目标纵向边缘跳动方差检测算法,用于降低云层、地物中的虚警,并给出了算法流程和实验结果。该算法作为辅助算法应用到了红外探测系统中,取得了良好的效果。     

雷达弱信号参数提取的数字实现方法

提出雷达弱信号检测和参数提取的数字实现方法,即采用自相关技术在较高灵敏度下检测出淹没在噪声中的雷达信号并且粗略估计出雷达脉冲信号的重复间隔（PRI）,对数字解调后的脉冲到达时间（TOA）,脉冲宽度（PW）等参数,数字信号处理算法采用高速ＤＳＰ实时实现,该方法具有工程实用价值。     

高灵敏度II类超晶格长波红外探测系统研究

以Ⅱ类超晶格320×256长波红外探测器为核心部件,开发了一套高灵敏度长波红外探测系统.介绍了Ⅱ类超晶格红外探测器的技术指标及系统的主要结构和工作方式.为充分发挥该红外探测器的灵敏度,设计了高灵敏度信息获取系统,并介绍了该信息获取系统的软硬件设计.该信息获取系统采用了自适应信号调理技术,以降低信息获取噪声,提升探测系统的灵敏度和动态范围.最后对整套长波红外探测系统开展了信息获取噪声测试、系统性能测试及外场成像实验.实验结果表明:长波红外探测系统的信息获取噪声低至0. 065 m V,系统的噪声等效温差(NETD)达到19. 6 m K,黑体探测率为7. 72×10~(10),外场成像质量良好,图像细节清晰,对比度高.该长波红外探测系统有利于推动Ⅱ类超晶格红外探测器在高灵敏度长波红外遥感探测中的应用.     

弱环境辐射下中短波双波段红外图像融合方法

本文介绍了一种用于弱环境辐射下红外中、短波双波段的红外图像融合方法.该方法先采用单尺度Retinex(Single Scale Retinex,SSR)方法处理短波图像,分别对处理后的短波图像和中波图像采用均值滤波和双边滤波得到细节层和背景层,再利用基于Spectral Residual(SR)显著性和引导滤波的权重映射,对短波图像和中波图像的细节层和背景层进行加权融合,得到融合图像.经过实验仿真,并与基于小波、拉普拉斯金字塔的多种算法做了比较,该方法在各场景下的主观与客观评价均表现良好.     

甚高灵敏度红外探测器读出电路实现方法研究

随着红外焦平面技术的不断发展,红外焦平面探测器应用领域越来越广泛,这对红外焦平面探测器灵敏度提出更高的要求。本文首先分析了传统TDI型读出电路的降噪原理,通过仿真、测试及理论分析论述了传统TDI型读出电路提高红外探测器灵敏度的局限性,并计算出传统TDI型红外探测器所能实现的最优NETD值为4.19 mK。随后分析了像素级数字化TDI型读出电路的噪声来源及如何降低各类噪声,通过仿真结果结合理论计算得出像素级数字化TDI型红外探测器在应用32级TDI时NETD可达到亚毫K级,能够实现甚高灵敏度红外探测器的需求。     

甚高灵敏度红外探测器读出电路研究进展

在读出电路有限的像元面积内获得尽可能大的电荷存储量是实现甚高灵敏度红外探测器的关键.基于脉冲频率调制的像元级模数转换(ADC)是实现甚高灵敏度红外探测器读出电路的主要方法,阐述了像元级脉冲频率调制ADC的原理,介绍了美国麻省理工学院林肯实验室、法国CEA-LETI在像元级数字读出电路的研究进展.作为从立体空间拓展电路密...     

第三代红外焦平面探测器读出电路

对红外探测器不断增长和提高的需求催生了第三代红外焦平面探测器技术。根据第三代红外探测器的概念,像素达到百万级,热灵敏度NETD达到1 mK量级是第三代制冷型高性能红外焦平面探测器的基本特征。计算结果表明读出电路需要达到1000 Me－以上的电荷处理能力和100 dB左右的动态范围（Dynamic Range）才能满足上述第三代红外焦平面探测器需求。提出在像素内进行数字积分技术,以期突破传统模拟读出电路的电荷存储量和动态范围瓶颈限制,使高空间分辨率、高温度分辨率及高帧频的第三代高性能制冷型红外焦平面探测器得到实现。     

二次量化技术在像素级数字积分探测系统中的应用研究

像素级数字积分探测是一种新型的红外探测技术,其具备电荷处理能力高、动态范围大等特点,能够有效提升红外系统探测灵敏度,在各类红外弱信号探测领域具有巨大的应用潜力。像素级数字积分技术中的二次量化技术,可对在总噪声中占比较大的量化噪声进行有效抑制。对像素级数字积分探测系统中的量化步长进行优化设计以及对二次量化技术进行研究,分析量化步长的改变对像素级数字积分红外探测系统性能的影响;分析二次量化的原理及特点,研究其在应用中的关键参数设计,从而推动二次量化技术的发展,实现像素级数字积分探测系统更高灵敏度探测应用。     

红外上转换材料共焦光学检测器研究

提出了一种利用共焦光学结构来检测红外上转换材料被激发光的方法。采用下述步骤来提高探测灵敏度:基于红外上转换材料的光谱分布,专门设计了具有对激发外光全反射、对被激发的可见光全透射的分光反射器,用共焦光学结构有效地提高了材料的上转换效率,采用在可见光区灵敏度、在红外光区截止响应GaAsP半导体光敏器件,配合专用放大电路,实现了被激发可见光的微弱光检测。检测器能够稳定检测混合比>0.3%的红外上转换材料,给出了实验结果。     

红外焦平面像素级数字化技术最新进展

数字化技术是第三代红外焦平面技术的代表之一,通过实现焦平面片上数字化,较大地扩展了可探测的灵敏度极限,提高了系统的响应速度和系统的作战效能,具备更高的可靠性,使红外焦平面系统性能较第二代有了极大的提升。模拟数字转换器(ADC)是数字化焦平面的重要组成部分,特别是像素级ADC在扩展动态范围、提高传输路径抗干扰能力以及后续信号处理灵活性等方面具有不可替代的优势。本文介绍最具有代表性的几种像素级ADC结构的特点及其对红外焦平面探测器的性能影响,并介绍了像素级数字化技术最新进展情况。     

弱信号侦收探讨

从接收灵敏度的角度出发,探讨了对弱信号的侦收问题,给出了配合接收的极限灵敏度,指出侦察弱信号时灵敏度上的损失和可能减少损失的办法。     

多元红外探测器综合性能参数自动测试系统

针对多元红外探测器过程质量控制和批量检测需求,研究开发了一套多元红外探测器综合性能参数自动测试系统,系统整体噪声水平<2mV,通道增益一致性优于1.60%,实现了动态阻抗、探测率、电压/电流响应率、I-V曲线、启动时间、续冷时间、元间均匀性等参数的全自动测试.针对某型号探测器的测量实验表明,该测试系统具有较好的测量精度和稳定性.     

像素级滤光片的微米级装配工艺研究

为满足红外探测器多通道精细分光的应用需求,像素级滤光片需精准地集成在红外探测器组件的冷头上,且滤光片X、Y、Z向装配精度需要控制在10 μm以内,以降低不同通道间的杂散光干扰。基于320×256@30 μm中波红外探测器进行像素级滤光片设计。以探测器上相邻的四个像元为一组,每个像元在像素级滤光片上的对应区域有各自的吸收谱段。通过对比分析胶黏剂和金属滤光片支架分别作为像素级滤光片的支撑结构时的四像元光谱吸收曲线,发现前者的Z向装配间距可低至2~10 μm,截止波段外的杂散光吸收较后者可降低25%~50%。结果表明,将胶黏剂作为滤光片的微支撑结构的装配工艺能够有效解决像素级滤光片的杂散光干扰问题。     

基于FPGA的高灵敏红外相机实时数据处理系统的设计

为满足红外相机的高灵敏度、实时性、小型化和集成化要求,采用384×288长波红外焦平面探测器的四通道输出模式,以Altera的cyclone3系列芯片作为主控制器,并利用1块4 M大小的SRAM和一块4 M大小的flash为辅助,设计了一套基于FPGA的图像数据处理系统。该系统通过指令控制能对图像背景进行采集与消除、细分采样叠加和数字TDI处理等。该系统还具有推扫和凝视功能,由Verilog语言实现,可移植性强。实验结果表明,该系统能够代替上位机对图像进行实时处理,得到高灵敏度的清晰图像。