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。

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。

未知新生目标先验下基于SCK-CBMeMBer的弱小目标检测前跟踪算法研究

该文针对红外弱小目标跟踪场景中未知新生分布先验信息且传统MeMBer会造成势低估的问题,提出一种基于平方根容积卡尔曼滤波势均衡多目标多伯努利的新生目标自动搜索算法并给出高斯混合实现。该算法首先将平方根容积卡尔曼滤波(SCK)算法引入到红外图像的多弱小目标检测跟踪中,用来实现CBMeMBer-TBD算法,同时结合新生目标自动搜索算法,自适应地产生新生弱小目标的分布,而势分布则通过CBMeMBer来实现。仿真实验表明,所提算法能够实现在新生目标未知场景下的红外弱小目标跟踪,且其跟踪精度与传统的MeMBer跟踪算法相比,有明显提高。

红外搜跟系统中航迹关联算法的研究与应用

随着红外搜索跟踪系统在预警探测领域的深入应用,研究红外背景下的多目标航迹关联技术具有重要的现实意义。文章以经典航迹关联算法为基础,结合红外目标的运动特性和特征信息对其进行改进和实现,并通过工程应用验证其可行性。

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。

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 。

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。

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。

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.

两档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两档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,增加了两档变焦的前置望远系统,通过变焦组单一组元沿光轴方向移动,来实现两档焦距切换。变焦组沿光轴方向的微调,可实现不同工作温度的补偿与不同物距的清晰成像。在中间平行光路中,引入振镜,通过振镜以特定频率进行相应角度范围的往返扫描,来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。系统结构紧凑,可实用于两档变焦搜索与跟踪一体的红外系统中。

自主式寻迹机器人小车的设计

本文结合机器人竞赛,介绍了自主式寻迹机器人小车的设计和具体实现。机器人以凌阳公司的SPCE061A为平台。机器人由传感器、控制器和驱动器等模块组成。采用反射式红外传感器来辨别路线。传感器模块包括了消除干扰信号的电路。对反射光强进行测量,以此为依据设置阈值电压以保证系统的可靠性和准确性。控制模块预置了导航地图并实现访问景点的PID控制算法。驱动模块的电机速度采用PWM方式进行控制。

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。

凝视型红外搜索跟踪系统对武装直升机作用距离的分析

作用距离是红外搜索跟踪(IRST)系统的主要技术指标之一,不同的战略目标具有不同的红外辐射特性,需要建立不同目标的作用距离模型。通过对武装直升机的红外辐射特性进行分析,建立了凝视型IRST系统对武装直升机的作用距离模型。通过实际算例的结果,进一步探讨了影响其作用距离的各方面因素。为凝视型IRST系统的设计和应用以及综合性能的评价提供了理论依据。

鲁棒的高斯和容积卡尔曼滤波红外目标跟踪算法

为提高恶劣测量环境下单站红外搜索与跟踪系统的跟踪性能,提出了一种鲁棒的高斯和容积卡尔曼滤波算法.首先,为改善滤波初值模糊问题,在容积卡尔曼滤波框架下将滤波器分为若干不同初值的子滤波器,利用似然函数逐步减小初值偏差较大的子滤波器权值;其次构建非线性程度判别量,在高非线性情况下将预测密度沿最大特征向量方向进行分割,提高滤波精度;最后利用等价权函数改善新息协方差,减小异常误差对滤波准确性和稳定性造成的影响.实验结果表明,不存在异常误差时,所提算法跟踪结果优于传统算法;存在异常误差时,传统滤波方法的精度明显降低,而所提算法依然能够得到准确可靠的跟踪结果.

国外红外搜索跟踪系统的研制现状与发展趋势

主要描述了国外红外搜索跟踪(IRST)系统的研制现状,对法国、荷兰和美国以及其他国家研制的几种IRST系统的基本组成和技术指标做了简要的介绍,最后总结出了IRST系统的最新发展趋势。

基于标签多伯努利滤波器的机动小目标检测前跟踪

标签多伯努利(LMB)滤波器在传统多伯努利滤波器基础上引入标签空间,能够实现真正意义上的多目标轨迹级滤波.文章对红外小目标的运动和量测进行建模,将标签多伯努利应用到红外小目标检测前跟踪领域.在此基础上,为了实现对运动模型时变目标的检测前跟踪,将交互式多模型(IMM)与LMB检测前跟踪算法相结合,提出IMM-LMB检测前跟踪算法.此外,给出了该算法的序贯蒙特卡罗实现.仿真结果表明,所提算法能够从输入的原始图像中直接实现轨迹级多目标检测和跟踪,且能够在线更新多模型概率,更好的适应多机动目标场景.