对固定平台红外单站被动定位技术研究

介绍了一种基于红外成像和序列图像处理技术的对固定平台红外单站被动定位新算法.该算法通过对红外成像目标的实时测量信息求解出目标相对测量基站的距离,它适用于匀速、匀加速和变加速等各种运动模型,具有定位精度高、体积小和便于机动的特点.该算法对可见光成像单站被动定位同样有效.     

单、双站被动定位技术在军事探测中的应用

根据红外辐射在大气中的传输特点,导出了利用消光系数对空中目标进行定位的公式,给出了空中目标在有相对运动时的单站无源定位,和目标在无相对运动时的双站交叉定位方法,即:利用两台相同的红外告警器对来袭目标进行定位的方法.这两种被动定位方法可以应用于二炮阵地系统的红外告警.     

一种基于场景的红外图像非均匀性校正算法

提出了一种基于场景的红外图像非均匀性校正算法。该算法结合了两点定标校正算法和基于场景的改进的恒定统计算法,将两点校正算法的校正系数作为恒定统计算法的系数初值,并引入阈值进行运动状态检测,对运动场景和非运动场景分别进行系数更新。实验表明,该算法可以实现对红外图像非均匀性的校正,对于本文实验中的视频图像,在100帧时算法收敛,其收敛时间优于其他传统基于场景的非均匀性校正算法,并一定程度上抑制了"鬼影"现象。     

基于分块速度域改进迭代运动目标检测算法的红外弱小目标检测

提出一种基于分块速度域的迭代红外运动目标检测算法来解决传统算法计算量巨大这一难题.首先,采用二维最小均方差滤波器对红外序列图像进行滤波,获得包含弱小目标以及残差的红外序列图像.然后,通过在序列图像块的速度域上应用改进的迭代运动目标检测算法进行能量累积,从而将弱小目标的运动速度在速度域进行累积增强,达到检测弱小运动目标的目的.最后在解算出的速度值附近进行搜索,得到弱小目标运动的精确速度.利用此速度进行空域能量累积,得到叠加图像,在此图上进行目标检测.与传统方法相比较,几组实验结果显示,本文提出的方法大大缩短了检测的时间,而且本文方法的检测效果也较好.     

红外序列图像多运动目标检测

针对背景不动情况下提取红外图像运动目标,提出了一种基于连续四帧序列图像精确检测多运动目标的算法,并用软件仿真了该算法处理图像的效果并与其他方法进行了对比。经试验证明该方法算法简单,实时性好。对单目标、多目标、室内、室外、简单和复杂背景的红外序列都可以得到较好的检测效果。能够有效地去除背景和噪声,精确地确定运动目标位置,有利于后续的目标跟踪,算法适于实时应用。     

基于连续时间广义预测校正的水下非线性追踪博弈控制

针对复杂环境下的追踪控制问题,提出了一种基于连续时间广义预测校正的水下非线性追踪博弈控制算法.利用连续时间广义预测对目标机动偏离趋势进行在线预测补偿校正,将机动目标紧缩于最大捕获概率扇面之内,同时引入零效控制参数和连续时间广义预测校正算法,解决了微分对策动态博弈剩余时间难于估计的问题,提高了系统的响应速度.将算法应用于水下非线性追踪博弈的验证结果表明,该算法兼顾了控制约束与干扰抑制性能,能够实时有效地对抗初始偏差和随机扰动,不仅具有良好的导引效果,而且有效提高了系统对环境干扰的鲁棒性.     

一种基于S曲线模型的红外焦平面阵列非均匀性自适应校正算法

针对红外焦平面阵列(IRFPA)中探测元的非线性响应以及响应特性的漂移引起的校正误差,提出了一种基于S曲线模型的场景自适应校正算法.该算法利用对数运算将IRFPA的输出信号线性化.并运用自适应滤波技术对线性信号实施非均匀性校正,并采用指数变换还原出实际的校正输出信号.基于人造黑体图像和实景红外视频的仿真实验结果表明.该算法在校正精度和大动态范围信号响应特性方面均优于传统的场景自适应校正算法.     

一种具有自适应非均匀校正功能的非制冷焦平面探测器组件

基于场景的非均匀校正算法(scene based nonuniformity correction,SBNUC)是非均匀校正技术今后的重点发展方向,介绍了近年来基于恒定统计约束的SBNUC、神经网络的SBNUC和运动估计的SBNUC算法的研究进展。研究了SBNUC算法在实际焦平面探测器组件上的实现方法,该方法仅依赖拍摄序列的信息对焦平面探测器的增益和偏置参数进行组间更新或帧间更新,可有效补偿温漂。研制了一种具有自适应非均匀校正功能的非制冷焦平面探测器组件,红外视频经该组件处理后,图像质量有所提高。该组件可明显提高热成像系统的成像性能,并能动态地保证热成像系统随场景变化的稳定性。     

基于角度信息的递推最小二乘无源定位算法

针对机载单站无源定位的定位精度和实时性等问题,提出了一种基于角度信息的递推最小二乘(RLS)无源定位算法;首先建立了机载单站三维无源定位模型,求出最小二乘(LS)解;然后依据机载单站无源定位的实时性要求将最小二乘估计转化为递推最小二乘估计的形式;最后通过不同的仿真实验研究了影响定位精度和收敛速度的因素;仿真结果表明:RLS算法与LS算法在定位精度和收敛速度方面性能相似,但RLS算法运算复杂度低,所需存储空间小,能够实时的对目标进行定位,满足机载单站无源定位的需求。     

光电侦察阵列对空目标定位算法研究

 为扩大重点区域防御的侦察范围及对来袭目标的定位,在双单元交互测量定位算法的基础上,利用相邻阵列单元接力测量,由中心处理单元完成被动测距、坐标转换与数据融合,提出了一种基于阵列式光电侦察系统对空目标定位算法,建立m×n光电侦察阵列对空目标定位算法数学模型。通过MATLAB完成了2×2阵列单元对单目标定位仿真验证与误差分析。结果表明,该算法实时输出了目标三维航迹数据,实现了光电侦察阵列对空目标的定位,与理论真值相比,平均定位误差绝对值小于7 m。     

基于大气氧光谱吸收特性的单目单波段被动测距

根据目标红外辐射在大气中传输衰减的特性探测传感器与目标的距离, 隐身无源, 难于被敌方探测, 发展了一种基于大气氧组分光谱吸收特性的单目单波段被动测距方法.引入视线路径的概念, 将氧物性分布场离散化, 寻找辐射积分路径; 利用离散传递法基本思想, 得到目标窄带辐射强度分布.基于氧分子吸收发射谱独立、吸收系数恰当, 饱和可测范围大等特性, 分析氧吸收波段内谐振频带和远谐振频带辐射强度谱线分布的相对关系, 得到其与积分路径(即距离)的关联. 采用分辨率为0.75 nm半高宽的窄带高分辨率光谱仪, 实地校准氧物性分布场, 实现了测距实验范围75–200 m, 模型测算相对误差最大为7.56%的样机. 关键词： 被动测距 单目测距 单波段测距 氧光谱     

机载红外设备多平台协同探测无源定位方法

随着科学技术的发展日新月异,红外侦察设备已越来越广泛地应用于机载平台。典型机载红外设备红外传感器和激光传感器作用距离存在着明显的不匹配问题,对超远距离目标无法精确定位。为实现距离缺失条件下远距离或超远距离目标的高精度定位,提出了多平台协同探测无源定位方法。仿真结果表明,多平台协同探测无源定位算法可有效实现高精度目标定位,其定位精度约为7%R,优于传统到达时差定位（TDOA）和到达方向定位（DOA）等方法。     

基于红外光谱分析的小温差物体距离估计

基于辐射传输特性的目标距离估计作为一项典型的被动测距技术,是目前光电对抗领域的一个研究热点。在测距过程中无需向外界发射能量,使得这种探测方式极大地增强了导弹或无人机的隐身能力和突防能力。针对现有被动测距系统不适用于对迎面而来目标物体实施被动距离估计的不足,提出了一种改进的小温差目标距离估计方法。在引入了信号传递函数概念的基础上,明确了当前算法的工作曲线,指出这种方法的非线性会导致目标距离估值不唯一的风险。本文应用非线性校正技术,构造了新的距离估计算法。得到了一个利用3～5和8～12μm双波段红外传感信息,目标背景温度和气象条件的测距公式。研究表明,当目标与背景表观温差等于5K、而背景温度估计偏差不超过±5K时,目标距离估计误差可控制在10%左右。     

空中目标多波段红外辐射特性描述与仿真分析

针对空中目标在复杂背景下的探测需求,根据实际目标的运动特性,分析目标在飞行高度、飞行姿态角改变时的辐射特点,基于MODTRAN计算得到大气辐射和衰减数据,建立目标的三维模型、热辐射和反射模型,搭建空中目标的红外成像仿真系统.分析和仿真结果表明:在中波波段,目标尾焰的红外辐射比蒙皮强很多,在长波波段,蒙皮的红外辐射比较强,仿真图像的细节比较多,尾焰的红外辐射虽然有所减弱,红外成像效果依旧很好;相同探测条件下,由于位置越高大气越稀薄,探测器的可探测距离会变得比较远.目标红外辐射特性的分析和红外仿真系统的搭建对缩短红外探测器的研制周期和进一步确定探测器波段和系统分辨率等指标提供了参考依据.     

无人机侦察多目标实时定位技术研究

目标定位是无人机侦察系统中至关重要一步。为增强无人机侦察目标定位的实时性、提高定位精度及侦察效率,提出一种多目标实时定位的方法,建立主次目标定位几何关系及坐标转换模型,结合已知数据信息求取各目标大地坐标,并用蒙特卡洛法分析目标定位误差。最后,基于即将组网成功"北斗二代"卫星导航系统对无人机空中定位,同时采用递归最小二乘算法滤波处理,提高了目标定位精度。研究及实验结果表明,北斗导航定位能够有效提高无人机空中定位精度,且有望达到厘米级精度,同时采用RLS滤波处理能使目标定位精度提高10 m左右。该方法能够有效增强无人机定位实时性,提高定位精度及侦察效率。     

基于加权最小二乘法的红外多站定位的研究

基于加权最小二乘法,建立了红外多站无源系统定位算法的数学模型,给出了方程的求解过程,并讨论了算法的实现.采用加权最小二乘法可有效的融合多个站点的信息,从而可提高系统的定位精度和可靠性.仿真结果表明:定位时所使用的站点数目越多,定位目标与站点的相对位置越好,距离越近,定位精度就越高,这对近程高精度定位的研究具有借鉴作用.     

一种快速的近岸红外目标检测

近岸红外目标检测由于背景复杂和实时性的要求,是当前研究的一个难点。基于上下文的视觉注意机制是解决这一难题的有效途径。首先根据近岸红外目标存在于海面这一先验知识,利用灰度、纹理特征及位置关系,分割出海面;其次利用基于相位谱的视觉注意机制定位显著区域;最后综合海面和显著区域位置,便可检测出近岸红外目标。实验证明,这种算法高效、准确,能够满足目标检测阶段的实时性要求。     

A cluster-based barrier construction algorithm in mobile Wireless Sensor Networks

It is important to maximize network lifetime while meeting coverage requirements in Wireless Sensor Networks (WSN). This paper focuses on maximizing the network lifetime of barrier coverage in WSN with mobile sensors. For mobile sensors, movement energy consumption can be much higher than during sensing and communication. Since the battery capacity of the sensor is fixed, more energy can be used for sensing and communication if the movement distance required to build the barrier can be reduced. Therefore, we focus on reducing the movement distance required by the mobile sensors to build the barriers. Also, we can build as many barriers as possible if we use as few mobile sensors as possible to build a barrier. By rotating multiple barriers, we can further extend the lifetime of the network. Based on the above concept, an energy-efficient algorithm is proposed for building barriers in WSNs with mobile sensors. The contribution of this paper are: (1) We find the minimum number of sensors required to construct a barrier for a rectangular region. (2) We explain how to cluster the sensors in the region, and then calculate the linear equations of the barriers based on the results of the clustering. (3) We explain how to set the sojourn points for these linear equations of the barriers, and then assign the mobile sensors to every one of these sojourn points. In short, the proposed algorithm can construct multiple barriers depending on the location of the sensor, with a minimum number of sensors connecting the left and right boundaries of the target field. Finally, the simulation results show that the proposed algorithm has better performance in terms of network lifetime than the previous result.