机载平台红外探测设备减振技术

红外成像测量设备装载在飞机平台上测量地面目标,首先要解决的问题就是平台抖动及环境变化对设备稳定跟踪和成像清晰度的影响。本文针对机载平台抖动对设备跟踪测量的影响,采用被动隔离加主动陀螺稳定控制的技术,通过被动减振器隔离高频扰动,框架伺服系统抑制低频扰动,确保设备稳定跟踪、清晰成像。针对地面与空中环境温度变化对红外光学系统的影响,在光学镜头的设计中采用无热化补偿措施和调焦量补偿控制,确保设备清晰成像。通过仿真计算和外场测量证明,本文研究的减振措施合理有效,采用该措施研制的设备跟踪稳定、成像清晰,能够满足不同平台的挂飞测量任务。     

基于Kalman和GMM-PBAS融合的红外视频目标检测与跟踪

红外成像系统已被广泛地应用于红外精确制导、视频监控、搜索和跟踪等领域。基于红外视频的目标检测与跟踪是上述领域中的一项重要技术,文中通过结合GMM和PBAS算法的优点进行背景提取,再结合Kalman滤波进行目标检测与跟踪。实验证明该方法能够在多种外部扰动情况下准确地提取背景并抑制阴影对真实运动目标的影响。     

两轴瞄准稳定平台系统的最优实现

稳定系统是集搜索、跟踪功能于一体的天线驱动系统的重要组成部分,其主要特点是高精度（跟踪）和宽调速范围。文中给出了在载体扰动情况下,隔离载体扰动,提高系统精度、保证跟踪低速平稳性的相关设计方法。     

大气扰动对空间点目标跟踪影响初步研究

采用相位屏法初步研究了大气扰动对某系统空间点目标成像跟踪的影响.仿真分析表明,大气扰动会造成点目标图像的质心抖动,但这个抖动对某系统跟踪精度的影响可以忽略.     

运动载体姿态角速率对跟踪稳定性影响的分析

分析了运动载体横滚角速率对跟踪稳定性的影响,推导了运动载体在两维稳定系统中的误差及解决方法。阐述了利用运动载体横滚角速率,经过计算机程序运算,对方位进行补偿的控制技术。解决了运动载体在A-E天线座下,天线稳定跟踪目标的跟踪问题。实现了对载体的三维扰动的隔离,并给出了工程上的解决方法。     

基于PMSM的舰载光电跟踪系统设计

设计了一种永磁同步电机驱动的舰载光电跟踪系统,利用光纤陀螺实时检测光电跟踪器的运动状态,由永磁同步电机通过齿轮间接驱动光电跟踪系统,使其在惯性空间保持稳定。不同于陆基光电跟踪系统,舰船受风浪影响所产生的摇摆运动会耦合到舰载光电跟踪系统,对其跟踪性能产生较大的影响。为了减小舰船摇摆带来的影响,降低齿轮间隙、死区、摩擦、系统模型失配等扰动的影响,设计了舰载光电跟踪系统的干扰观测器(DOB),利用DOB观测出包括舰船摇摆所造成的各种扰动,将其作为补偿信号前馈到控制输入端,减小非线性扰动对系统的影响。实验结果表明,该方法能提高光电跟踪伺服控制单元的抗干扰能力,有效提升系统的控制性能。     

红外搜索跟踪系统测试

针对当前红外搜索跟踪系统的测试设备存在测试项目单一的问题,结合作用距离测试原理及动态靶标的研制思路,设计了一种兼顾测试作用距离及跟踪精度的测试设备。为获得良好的远距离点目标动态模拟效果,采用控温黑体与渐变式衰减片组合的方式模拟远距离目标,使用双反射镜旋臂系统模拟目标运动过程,并对测试设备控制系统进行了规划。在对测试系统各部分测试精度进行分析的基础上,对由旋臂转动造成的误差使用有限元分析软件进行重点分析,在旋臂转速为6 rad/s时,跟踪测试精度误差为0。004 mrad,可以满足测试精度要求。该设计为红外搜索跟踪系统测试设备的研制及改进提供了可行的方法及理论基础。     

红外搜索和跟踪示范器计划

红外搜索和跟踪（IRST）示范器计划目的是研制一种硬件，这种硬件能够在机载环境中对空中目标进行远距离探测和跟踪。本文介绍红外搜索和跟踪设备的每一个主要子系统，其中包括瞄准系统、热成象系统和信号处理系统。本文同时介绍各种操作方式，这些操作方式使得人们能够搜索、探测和跟踪多个目标，并且能够显示所选目标的图象以及提供被动测距信息。红外搜索和跟踪设备将被装在一架实验用的“旋风”飞机上飞行，本文对设备的安装以及所建议的试验也作了介绍。最后，本文对这种设备的未来性能作了概述，并且列出了若干条提高设备性能的条件。     

具有强抗干扰能力的红外跟踪系统

本文叙述了十字型红外跟踪系统的组成、功用和工作原理。为了防止干扰,本系统采用自动跟踪波门,并叙述跟踪波门的形成和工作过程,同时还讨论了波门宽度的确定。通过分析,可以得出:在十字型红外跟踪系统中,由于采用了自动跟踪波门,一旦系统扑获到目标,就能稳定可靠地自动跟踪而不受干扰,从而增强了设备的可靠性和抗干扰能力。十字型红外跟踪系统不仅可用在跟踪测量设备上,如经纬仪、雷达等,也可用在导弹的制导上。本系统还具有灵敏度高、精度高等优点,是目前较好的一种红外跟踪系统。     

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。     

目标速度预测在光电跟踪控制系统中的应用

在光电跟踪设备的电视或红外自动跟踪系统中,引入目标的速度信息是提高跟踪精度的一种有效方法。为了得到目标的速度信息,设计了电视或红外脱靶量滞后时间的辨识方法以及目标速度预测的卡尔曼滤波方法,通过对电视或红外脱靶量信息同辨识出的脱靶量滞后时刻的仪器位置信息进行拟合,预测出被跟踪目标的速度信息,从而构成复合控制。仿真和实验结果表明,通过上述方法能够得出较为准确的目标速度信息,所构成的复合控制系统有效地提高了系统的跟踪精度。     

港口背景下红外运动目标的一种检测方法

为了解决港口背景下红外运动目标检测中受背景干扰带来的误分割和误跟踪问题,提出了一种基于港口背景抑制和光流检测的红外运动目标检测方法。首先,通过对小波分解图像进行OTSU分割,得到天水线区域。然后使用多级滤波确定序列图像中港口背景的抑制基准点,并根据这些背景抑制基准点实现序列图像的港口背景抑制。最后,运用光流预测实现红外运动目标检测。通过对实际港口背景红外图像进行背景抑制和红外运动目标检测的实验,验证了所提方法的可行性和有效性。     

适用于光电跟踪仪的高速目标跟踪控制算法

为了提高光电跟踪仪对于高速运动目标的跟踪精度和稳定性,提出一种适用于光电跟踪仪的高速目标跟踪控制算法。利用光电跟踪仪、火炮、载体惯导系统、视频跟踪器和激光测距机输出的相关参数,通过一系列坐标转换、递推迭代和坐标反变换,完成瞄准线坐标系下方位速度环和俯仰速度环跟踪前馈补偿参数的计算,并将该参数分别叠加到方位、俯仰跟踪控制回路,参与跟踪控制;采用模拟航路进行验证,该跟踪控制算法对速度2.5 Ma的高速运动目标,跟踪系统误差和随机误差均小于0.15 mrad。实验结果表明,该方法能有效提高光电跟踪仪对高速运动目标的跟踪精度,响应速度快、动态滞后小。     

红外图像的光流计算

图像光流的计算不需要在图像序列中建立特征之间的对应关系，因此光流法在计算机视觉的众多领域，包括运动物体的参数估计和目标跟踪方面都有广泛的应用，由于红外图像的噪声相对较大，光流法很少用于红外图像中目标的运动参数估计和跟踪，这里，使用几种常用的光流计算方法对部分实际红外图像进行了光流场计算。结果表明，当选择合适的方法或计算方法进行一定的改进时，这些红外图像可以得到比较接近实际情况的目标光流场，进而应用于红外图像中的目标分割，运动状态分析与目标跟踪等领域。     

运动目标模拟系统设计

设计的振镜式激光扫描运动目标模拟系统就是用来检测某地面防空武器的光电跟踪系统,其能够根据目标的运动方式和运动状态在实验室模拟实现可供光电跟踪的运动目标。课题采用振镜式激光扫描运动目标模拟技术,激光束经过双振镜的全反射后在投影屏幕上利用光斑扫描出目标运动的轨迹,该光斑就是模拟光电跟踪系统跟踪的模拟运动目标,它具有真实目标的可见光和红外特性。     

基于áTrous算法的红外序列图像中运动目标的检测与跟踪

主要研究了红外图像中运动点目标的检测及跟踪问题。在复杂背景下,根据小目标在红外影像中容易丢失的特性,利用trous小波变换对图像非抽取(变换后图像数据未损失)的优点对红外图像进行了背景抑制与增强。通过聚类分割算法分割出了可疑目标,并采用八邻域分析算法准确跟踪并提取出了运动小目标。试验结果表明,本文算法在对红外序列图像中的运动目标进行检测与跟踪时具有较强的实用价值。     

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...     

基于图像运动区域的红外多行人跟踪

针对红外视频监控中的多行人跟踪问题,提出了一种基于图像运动区域的跟踪算法。首先应用三维中值滤波方法建立背景模型,然后使用背景差分法得到运动区域;基于运动区域之间特定的匹配准则,建立帧间运动区域匹配矩阵,从而实现目标的跟踪。使用实际红外图像序列进行测试,该算法鲁棒性好,能够快速有效地实现多行人的跟踪。     

Human tracking from a mobile agent: Optical flow and Kalman filter arbitration

Tracking moving objects is one of the most important but problematic features of motion analysis and understanding. The Kalman filter (KF) has commonly been used for estimation and prediction of the target position in succeeding frames. In this paper, we propose a novel and efficient method of tracking, which performs well even when the target takes a sudden turn during its motion. The proposed method arbitrates between KF and Optical flow (OF) to improve the tracking performance. Our system utilizes a laser to measure the distance to the nearest obstacle and an infrared camera to find the target. The relative data is then fused with the Arbitrate OFKF filter to perform real-time tracking. Experimental results show our suggested approach is very effective and reliable for estimating and tracking moving objects.     

距离选通技术在运动目标激光主动成像中应用

激光主动成像系统已被广泛应用,但是大多系统都是针对静止目标,在实际应用中对运动目标成像时受到限制。文中首先阐述了针对静止目标的激光主动系统,然后分析了运动目标成像时与静止目标的不同,分析了相对运动和固定焦距的光学系统的离焦效应,构建了3种运动目标激光主动成像体制,最后,在对静止目标成像的基础上,采用红外热像仪在大视场内跟踪目标,测距机实时测量距离信息的方式,建立了基于距离选通的运动目标激光主动成像系统。实验获得了距离500 m,运动速度为5 m/s气球运动目标的图像,突破了合作目标及多点定位的限制,为进一步跟踪快速运动目标提供了借鉴,同时也对运动目标激光三维图像的获取与处理研究提供了基础。