简化UKF在机载IRST系统被动测距中的应用

针对机载IRST系统被动测距问题,给出了一种简化的UKF(SUKF)算法。算法无需对状态变量进行扩维,对于线性状态方程使用了和卡尔曼滤波相同的时间更新方法,对于非线性测量方程保持了UKF的特征,既继承了UKF的优点又减小了算法的运算量。仿真结果表明,SUKF在测距精度和收敛速度上明显优于EKF,其性能与标准UKF相同但计算耗时少,适合于机载IRST系统被动测距的实时处理。

多目标情况下IRST和雷达的指示交接问题

指示交接是IRST和雷达协同探测系统的关键环节,但多目标情况下的指示交接问题却鲜有研究。该文研究了在IRST引导下雷达捕获目标时的最优搜索波位编排,并充分考虑了多目标情况下干扰目标对交接性能的影响。对比只考虑单目标时得到的结论,仿真实验验证了该文方法的有效性。

机载红外搜索跟踪系统(IRST)综述

介绍了机载IRST系统的组成、功能、特点、发展及装备现状 ,论述了其与FLIR的区别 ,对新一代红外搜索跟踪系统的要求及技术发展趋势进行了预测。

第三代红外搜索和跟踪(IRST)系统

红外搜索和跟踪系统是现代战争中重要的关键系统之一,随着军事的需要以及红外焦平面阵列的迅速发展,已经开始第三代红外搜索和跟踪系统的研究。第三代IRST系统的主要特点是探测和识别距离远,具有360°水平全景覆盖范围,单波段或双波段工作。本文主要介绍正在研制的几种典型的IRST系统,包括法国Thales的"月女神"IRST、法国Sagem的VAMPIR NG IRST、以色列Rafael的海上观察者等系统。未来的IRST系统将是多波段、多功能系统,能够实现全空域探测。文中还介绍了一些新的解决方案,如采用球形传感器和曲面焦平面,改善IRST系统的能力。

一种IRST双机协同被动探测机动目标定位新方法

针对红外搜索跟踪系统(IRST)双机协同被动探测定位作战使用中,机动目标建模与实际运动失配造成定位误差偏大的问题,研究了一种基于曲线模型的自适应滤波新方法。该方法改进了传统方法根据方向角估计转弯率以及基于帧间插分线加速度估计切向加速度的思路,将转弯率及线加速度联合作为状态变量进行了状态扩维,并推导了扩维后的过程噪声协方差表达式,在缓解传统两层滤波结构带来的计算量大问题外,也提高了切向加速度的估计精度。另外基于反正切函数的值域,结合方向角在四象限间的转移关系,优化了方向角的设计。通过IRST双机协同仿真实例,验证了所提方法对机动目标的适应性更强、目标定位精度更高。

国外凝视型舰载红外搜索与跟踪系统综述

为一种被动式告警系统,舰载红外搜索与跟踪系统(IRST)能够可探测和跟踪掠海反舰导弹和低空威胁目标,为舰船作战管理系统和指挥控制系统提供目标指示信息,在提高舰船的态势告警能力和自防御能力方面具有不可替代的优势。与传统的360°机械扫描的IRST系统相比较,新型的凝视型IRST系统使用多个基于FPA阵列凝视非转动传感器组件,增大俯仰角覆盖,具有的高数据更新率确保快速反应时间,增强了对高速低探测性目标以及非对称威胁目标的自动探测和跟踪性能。论文介绍国外新型凝视型舰载红外搜索与跟踪系统的发展现状、技术特点和应用,对重点技术进行了分析。

红外面阵探测器用于全方位搜索的一种新方法

本文提出的基于红外面阵焦平面探测器的红外搜索跟踪系统与基于红外线线阵焦平面探测器的相比,其结构简单、成本低且具有自动搜索、跟踪和确认威胁目标的功能。本文重点论证了在全方位红外警戒系统中使用面阵探测器的可行性;在该分析的基础上,给出了该系统的图像退化模型;论证了在全方位搜索系统中,目标检测算法的处理思路,并分析了使用面阵探测器的优势。并且通过实验结果,证明基于面阵探测器的红外搜索系统是具有和线阵系统相当的目标探测距离,可以检测出信噪比在2左右的目标;并且在背景杂波处理上,在一定程度上优于线阵探测器。

红外搜索与跟踪系统发展综述

首先指出了红外搜索与跟踪(IRST)系统的优势和在军事应用中的重要性,介绍了红外搜索跟踪系统的发展历程,对比了多种IRST系统的性能及其特点,分析了IRST系统的关键技术并对系统的发展趋势进行了展望。

国外红外侦察告警装备的新发展

综述了国外机载。

先进红外传感器对隐身飞机作用距离估算研究

为了有效地估算先进红外传感器对隐身飞机的作用距离,以F-22与F-35进行对抗性仿真为想定,计算了F-22在长波和中波波段的红外辐射强度,拟合了典型条件下大气透过率的经验公式,推测了F-35机载IRST和AIM-9X红外导引头的特征参数,利用逐步逼近法,计算了F-35机载IRST和AIM-9X导弹导引头对F-22的作用距离。计算结果表明,F-22具有较强的红外隐身能力,可使F-35的IRST对其迎头作用距离不大于62 km,但是F-22在近距作战中,仍将受到红外格斗弹的较大威胁。鉴于F-22的红外辐射随红外传感器探测角度的变化而敏感性高的特点,建议飞机编队进行红外反隐身探测时,采用稀疏编队方式,以提高探测概率。

基于深度时空卷积神经网络的点目标检测

由于点目标可用信息少,点目标检测技术是红外搜索与跟踪系统(IRST)中的挑战性难点。基于人工提取特征的传统目标检测,智能化水平低,对点目标检测的难度大。针对此问题,提出一种新的基于深度时空卷积神经网络的点目标检测方法。该方法采用全卷积架构,输入输出尺度相同,可用于处理任意尺度图像。为了提高实时性,卷积分解技术被引入3D时空卷积处理中,将复杂3D时空卷积分解为低复杂度的2D空域卷积和1D时域卷积。根据点目标特点,多权值损失函数被提出,分别采用样本均衡因子和能量均衡因子降低样本不均衡和误差分布不均衡对点目标检测性能的影响。测试结果表明,该方法能够有效抑制复杂背景杂波,并以较低计算量实现点目标检测。

机载双视场中波红外光学系统优化设计

为了满足机载红外搜索与跟踪系统的实际使用要求,根据变焦系统的基本理论及中波红外系统的特点,设计了320 pixel×256 pixel的中波制冷型焦平面阵列探测器的双视场中波红外光学系统。系统采用了二次成像结构,并在系统的第一像面位置安装光阑,以此减小杂散光对系统的影响。设计结果表明:系统具有100%冷光栏效率,在仅移动一片透镜的情况下可实现在800和400 mm的两档变焦,系统F数为4且恒定不变,像面保持稳定,系统场曲<0.04 mm,畸变<2.5%,在探测器的Nyquist频率16 lp/mm处光学传递函数的峰值>0.5,表明光学系统的像质满足使用要求。

红外探测与追踪的双机被动定位模型

针对机载红外探测与追踪(IRST)被动定位的精度低和解算速度慢及多机间信息大容量实时传输问题,提出了两种应用激光数据链传输信息的IRST双机被动定位模型。模型均基于测向交叉定位原理构建,模型一的基线距离已知,两机坐标未知;模型二的两机坐标已知,基线距离未知;并对比了两种模型的特性。仿真表明,测角误差减小,两机距离增大,会提高定位精度;模型二的计算速度优于模型一,但目标高度大于1km时,模型二失效;双机与目标构成等腰三角形且两载机的交角为110°时,定位的精度最高。

机载火控雷达速度搜索目标的距离估计方法

本文给出了机载火控雷达工作在速度搜索模式下目标跟踪,并实现目标距离估计的新方法。该方法通过多假设目标跟踪的思想把高重复频率有限的解距离模糊的能力和由角度、多普勒速度测量估计目标位置的能力结合起来,实现目标空间位置的定位。分析了利用角度和多普勒速度测量估计目标距离的可观测性和估计性能。仿真结果表明本文方法是可行的。最后给出工程中有效应用本文方法的建议。

机载光电跟踪系统搜索策略研究

评价未来空战系统作战能力的主要因素包括如下方面：发现目标的能力、可发现的范围、发现的概率。本文以某机载光电跟踪系统为对象,研究在具有诸多约束条件下的一种激光搜索策略,在保证不漏扫,满足探测概率的前提下,使系统搜索范围最大,并适应载机上的纯惯性状态下惯导的最大导航误差。本文建立了可有效减少重复作业和无效搜索时间,充分利用激光探测器的有效视场,对目标进行较高效率的等效＂一＂字形激光搜索策略模型,给出并分析了模型的边界条件。并给出了在确定的边界条件下数学模型的仿真数据。分析结果表明：在保证不漏扫,满足探测概率的前提下,在2000 m以下的高度,采用N=3,L=12 km的光斑搜索范围,基本能够覆盖惯性3σ导航误差范围。若导航误差取1σ,则在1500~6000 m高度都可覆盖。若想获得较高的搜索效能,需对搜索速度、重叠系数等因素综合考虑,而提高激光重复频率尤其重要。

基于扫描面阵的红外预警系统及其探测性能分析

目前红外搜索跟踪(IRST)系统普遍采用红外焦平面传感器,线阵FPA使系统达到了更高的灵敏度和分辨率。然而由于线阵FPA扫描系统的固有限制,IRST系统不能实现任意方位的潜在目标跟踪,而采用面阵FPA的IRST系统可以较好的解决这些问题,但帧积分时间内探测器的扫描运动使图像存在严重的拖尾,给目标探测带来了影响。介绍了一种基于面阵FPA的全方位红外预警系统设计,并对采用线阵和面阵FPA探测器的系统性能进行了对比分析。提出通过目标能量累积技术弥补目标拖尾对面阵FPA扫描系统探测性能的影响,实验验证了能量累积技术可以使面阵IRST达到接近线阵IRST的探测距离,同时具有更低的虚警率。

机载雷达与红外搜索跟踪装置的航迹融合研究

在单机空对空多目标攻击武器系统中 ,发射出的导弹必须可靠地分辨并截获所指定的目标 ,这对目标探测装置的数据精度提出了相应的要求。为此 ,设计了机载火控雷达与红外搜索跟踪装置的航迹融合技术结构模型 ,其中航迹关联算法基于模式相似性测度分析 ,目标状态信息融合算法基于极大似然估计。为验证模型的有效性 ,以具体装备为背景进行了仿真研究与分析 。

基于鲁棒H_∞滤波的多站角度测量机动目标被动跟踪

建立了机动目标的多站被动红外搜索与跟踪(infrared search and tracking,IRST)系统的当前统计模型,基于该模型提出了机动目标跟踪的鲁棒H∞融合滤波算法。该算法将H∞滤波算法和集中融合跟踪算法相结合,对多站IRST测得的目标角度信息进行融合,可解决被动式跟踪系统的可观测性及非线性问题,以实现对目标较高精度的定位和跟踪。以三个观测站进行跟踪为例,对一个高机动目标进行了仿真研究,仿真结果表明,该滤波算法比扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)算法有更高的跟踪性能,是IRST系统中一种有效的跟踪算法。

透射式双波段红外搜索跟踪系统光学物镜

给出了一种适用于红外搜索跟踪系统的透射式双波段（中波/长波）光学物镜,两个波段的相对口径均为1/1.3,工作波段分别为3.7~4.8μm和7.5~10.5μm,视场为±1.75°。为提高光学透过率,物镜采用会聚光路分光,每个波段仅有4片透镜,其中各有2片采用了衍射光学表面,实测两个波段的光学透过率（含分光镜）均大于70%。

一种适用于红外搜索跟踪系统的实时非均匀性校正算法

针对目前红外搜索系统实用性较强的两点非均匀性校正存在难以实时跟踪图像非均匀的不足点,提出一种新的基于两点非均匀性校正和基于场景的实时联合校正算法。该算法利用两点校正提供基础校正系数,并充分利用红外搜索系统大数据量的特点,对实时数据量进行统计、分析,进而找出系统非均匀性随时间的漂移量,解决只采用两点校正算法带来的红外图像退化的问题。多次试验证明,采用联合非均匀校正算法的相对非均匀度由两点校正的5%降到了2%左右,并具有时间稳定性,获得了较好的校正效果。