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。

基于红外辐射信息的IRST系统机动目标跟踪算法

传统的IRST(红外搜索与跟踪)系统是一个仅有角测量的系统,对于目标距离是不可观测的。文中增加了红外探测器对目标红外辐射的响应信息这一测量项,使其成为一个距离可观测系统,并在此基础上,建立了目标的观测模型,推导出了机动目标跟踪的EKF跟踪算法。通过跟踪一个机动目标的仿真过程,对算法性能进行了检验,结果表明:本算法对机动目标能进行有效的跟踪,而且跟踪精度也是令人满意的。

基于修正IEKF的IRST系统多站融合跟踪

针对红外搜索跟踪(infrared search and track,IRST)系统单站情况下的弱可观测强非线性问题,提出了一种基于修正迭代扩展卡尔曼滤波(modified iterated extended Kalman filter,MIEKF)的多站融合跟踪算法。按照高斯-牛顿迭代方法对IEKF中的测量更新进行修正,并推导了最大似然迭代终止条件,减小了非线性滤波的线性化误差。结合集中式融合跟踪算法,应用于IRST系统多站目标跟踪。以三站为例进行仿真研究,结果表明所提算法的跟踪性能要优于EKF和UKF。

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。

杂波环境下IRST系统的单站机动目标跟踪算法研究

在IRST(红外搜索与跟踪)系统的角测量信息基础上,增加了红外探测器对目标红外辐射的响应信息这一测量项,并以相邻两次测量的目标红外光谱辐射功率之比作为伪测量,构造了杂波环境下机动目标跟踪的IMM-PDAF跟踪算法。目标红外辐射响应信息的引入,使IRST系统由一个弱观察系统变为一个可观察系统;伪测量目标红外光谱辐射功率之比的构造,消除了目标红外光谱辐射强度不确定所产生的不良影响。通过跟踪一个高机动目标的仿真过程,对算法性能进行了检验,仿真结果表明:本算法对杂波环境下的机动目标能进行有效的跟踪,而且跟踪的精度也令人满意。

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。

IRST系统搜索扫描速率对探测距离的影响

在搜索状态下的探测距离是搜索跟踪系统的重要性能指标。从搜索状态下系统探测器能量积分的过程进行理论分析,得到了系统扫描速率与系统探测距离之间的关系,导出了扫描速率对IRST系统探测距离影响的关系方程。为IRST系统的综合评估和设计提供了一个重要的依据。

自适应两步滤波算法在机载IRSTS被动定位中的应用

在机载红外搜索跟踪系统被动定位研究中,针对扩展卡尔曼滤波算法要求先验的噪声统计及存在系统观测模型线性化误差影响滤波精度的特点,利用两步滤波算法并结合Sage-Husa噪声估计器构建了适用于机载IRSTS被动定位特点的自适应两步滤波算法模型,算法不仅实时在线地估计了观测噪声的统计特性,而且避免了观测模型线性化误差。仿真结果表明,在完全相同的初始条件下,自适应两步滤波算法对目标运动参数的估计结果明显优于扩展卡尔曼滤波,从而提高了机载IRSTS被动定位的精度。

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。

法国舰用IRST系统

主要综述法国“旺皮尔”系列舰用IRST系统：“DIBV—IA旺皮尔”、“旺皮尔MLII”，“旺皮尔MB”等。

一种移动平台红外搜索跟踪系统的稳定控制方法

基于移动平台的红外搜索跟踪系统已成为新一代光电搜索跟踪系统的主流趋势,小型化和轻量化是其高机动性的保证。载体运动姿态变化耦合的角速度扰动和系统内部力矩干扰将对其搭载的光电载荷视轴稳定控制带来严峻挑战,基于多轴多框架和高精度陀螺反馈控制相结合的传统视轴稳定方法已无法适用。本文针对两轴两框架移动平台红外搜索跟踪系统的光电载荷视轴稳定控制,提出了基于平方PI和Luenberger扰动观测前馈的双速度闭环同阶串级控制方法。仿真和实验表明,相对于传统的单陀螺闭环和双速度闭环稳定控制方法,该稳定控制方法有效提升了载体运动低频扰动下的视轴稳定精度。1°/1 Hz扰动下,仿真稳定精度达到2.7817μrad,实验稳定精度达到35.85μrad。1°/2 Hz扰动下,仿真稳定精度达到38.199μrad,实验稳定精度达到119.1μrad。最终,利用本文提出的稳定控制方法,两轴两框架移动平台红外搜索跟踪系统有效克服了行进间载体运动姿态变化耦合的低频角速度扰动,实现了高平稳高动态的光电载荷视轴指向控制性能。

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。

红外反射式传感器在自主式寻迹小车导航中的应用

本文介绍了利用红外反射式传感器实现小车自动寻迹导航的设计与实现。自动寻迹是基于自动导引小车(AGV—auto guidedvehicle)机器人系统 ,用以实现小车自动识别路线 ,判断并自动规避障碍 ,以及选择正确的路线。实验中采用与地面颜色有较大差别的线条作引导 ,使用反射式红外传感器感知导引线和判断障碍物。系统控制核心采用AT89C2 0 5 1单片机 ,系统驱动采用控制方式为单向PWM的直流电机。该技术可以应用于无人驾驶机动车 ,无人工厂、仓库、服务机器人等领域。

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。

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。

六倍连续变焦面阵扫描红外光学系统设计

提出了一种三次成像红外连续变焦面阵扫描光学系统,在传统红外二次成像光学的基础上,增加了连续变焦的望远系统。通过正组元变焦,负组元补偿的方式,可实现连续变焦。在中间平行光路中,引入扫描振镜,可补偿由于扫描平台转动带来的曝光时间内的物面的移动,保持系统在旋转扫描时成像清晰与稳定,没有拖影。设计了60~360mm连续变焦面阵扫描中波光学系统,变焦全过程畸变小于0.5%,通过测试,光学系统各焦距的性能良好,可实用于连续变焦搜索与跟踪一体的红外系统中。

红外搜索与跟踪系统在反导中的应用

介绍了红外探测技术的发展历程以及装备的研制、改进情况,指出了在现代战争中发展红外探测技术的优势和重要性,重点探讨了几种红外探测技术的性能及其特点;最后分析了红外探测技术在反导中的应用。

凝视型红外搜索跟踪系统对高速飞机作用距离的分析

考虑了太阳、天空、地面等背景辐射以及辐射在大气传输中的衰减,分析对比了飞机在不同飞行速度、不同气象环境、不同探测路径等条件下,包括飞机蒙皮、飞机发动机喷口和飞机发动机尾气流——尾焰这三部分主要辐射源的辐射特性,建立了高速飞机红外辐射特性的物理模型,利用计算结果进一步建立了红外搜索跟踪系统对高速飞机作用距离的数学模型。讨论了影响高速飞机红外作用距离的内外部因素,如飞机的内部传热、探测路径方向与有效辐射面积等。

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。

红外搜索跟踪系统的数据关联算法研究

针对红外搜索跟踪系统(IRST)在单站情况下,对目标进行纯方位跟踪时存在的问题,提出一种数据关联算法.首先根据红外探测器的量测信息特点,从不同角度构造多组证据;然后采用证据组合规则对这些信息进行综合;最后通过极大化基本可信度赋值函数(BPAF)得到关联结果.这种基于D-S证据理论的数据关联算法,由于合理利用多源量测信息,有效地克服了传统方法处理数据不确定性时存在的问题.蒙特卡罗仿真结果表明,该算法具有较好的关联效果.