光电经纬仪多目标实时交会方法

为实现实时计算多个目标飞行轨迹,并引导设备跟踪目标,根据目标运动特性和光电经纬仪跟踪测量的固有特性,设计了一种多目标实时交会方法,解决了同名目标点的排序和假目标轨迹剔除问题,最终得到正确的目标轨迹.试验证明,对于跟踪目标N≤3,通信周期50ms的光电经纬仪测量系统,利用该多目标实时交会算法处理测量数据,可实时、精确、稳定引导测量设备进行跟踪工作.     

电视形心跟踪技术在260激光电视电影经纬仪上的成功应用

本文论述了新近研制成功的一种靶场测量用光电设备—260激光电视电影经纬仪,用于对飞行器进行外弹道测量。它能以半自动跟踪、电视自动跟踪及数学引导三种方式跟踪被测目标,具有很高的跟踪测量精度和很强的实时测量、实时输出能力。设备上加装的激光测距系统,使其具有单站定位能力。设备上的数字化实时电视形心跟踪器是由视频处理器、投影处理器与跟踪窗控制器等组成。它采用了TMS320系列的高速数字信号处理芯片组成的多微机并行处理结构及流水线技术,并与巧妙设计的模拟图象预处理技术相结合,成功地通过了室内检测、机场试验和外场校飞,曾以很高的回波率对不装合作目标的掠海导弹进行单站跟踪测量,距离达到10.4km。研制和现场实用结果证明,采用这种实时图象跟踪技术,使靶场光电设备增添了优异的性能。     

光学无线电测量信息融合定位方法

在外弹道测量系统中,将光学设备与无线电设备测量数据进行融合处理,可以提高系统的综合测量水平和设备的使用效率。利用部署在光电经纬仪附近的雷达,建立光电经纬仪和雷达联测定位模型。由全微分公式,根据测站站址差将光电经纬仪的测角信息与雷达的测距信息进行数据融合,可以得到目标相对于雷达的方位角和俯仰角,从而确定目标的空间三维位置;分析了定位模型的主要误差来源和对定位结果的影响。结果表明,光电经纬仪雷达联合定位算法得到的精度优于雷达单台定位精度,联合定位的精度达到2 m以内,同时发挥了光电经纬仪和雷达跟踪测量的长处。     

光电经纬仪实时引导的实现

在由四台光电经纬仪与雷达组成的测量网络中，为了提高光电经纬仪实时捕获跟踪空间目标的能力，建立基于目标位置估计的实时引导系统.利用滑窗式最小二乘法将光电经纬仪实时交汇数据和雷达的实测数据进行互联，解算出目标的瞬时位置，经时延补偿后获得目标的位置估计，经坐标转换后实现光电经纬仪的实时引导.实时引导系统充分利用了所有测量站的测量信息，可提高引导数据的引导准确度和可靠性.试验结果表明,该方法快速提供的平滑引导数据，不仅能准确将目标引入光电经纬仪的视场，亦可为其他测量设备提供参考数据.     

一种光电吊舱安装误差的空中标定方法

针对传统光电吊舱安装误差地面标定需要借助专用仪器,反复调整以致操作繁琐的问题,提出了一种空中标定方法。在载机飞行过程中,通过选取视场内已知坐标的合作目标进行跟踪,利用载机位置、载机姿态、光电吊舱的观测指向角度、合作目标的位置等数据,对光电吊舱的安装误差角进行实时拟合解算处理,保证标定精度的同时,可极大节省工作量,提高效率。     

地面最小操纵速度试飞光电测试方法

针对地面最小操纵速度试飞的光电测试需求,提出一种基于机载摄影测量与地面光电跟踪测量相结合的光电测试方法。简要介绍了地面最小操纵速度试飞光电测试系统设计;详细论述了系统标定、地面跟踪目标自动检测、基于机载摄影的飞机偏心距测量、基于光电跟踪测量的飞机航迹与速度测量等方法原理;总结了飞行试验测试实施流程;最后开展了飞行试验验证。试验结果表明,该方法有效可靠,可提供直观的飞机侧偏过程画面,实现飞机偏离跑道方向优于2 mm、高程方向优于2 cm和航向优于5 cm的定位测量精度,完全满足地面最小操纵速度试飞对光电测试数据的完整性、直观性和准确可靠性等要求。     

一种新型高速电影经纬仪

112高速电影经纬仪是一种新型的高速光电跟踪测量设备,可用于快速飞行目标的轨迹测量和姿态记录,单台完成定位,并有实时输出的功能。该设备与传统的电影经纬仪相比,具有明显的特点,它采用双反射镜跟踪的结构方式,减少了运动部分的惯量,并提高同步数据采集处理速率到200次/秒和高速同步摄影频率到200f/s,有利于高速跟踪测量。该设备采用电视跟踪、计算机程序控制、单杆操纵等多种跟踪方式,可根据不同的目标特性方便地选用或组合使用,可靠地完成对目标的自动捕获和跟踪测量,最大跟踪速度为90°/秒,最大跟踪加速度为90°/秒²。本文还介绍了该设备在靶场使用情况。     

红外经纬仪实景实装训练系统研究

针对红外经纬仪网络训练和实景训练,研究了红外经纬仪实景实装训练系统;系统在保证装备原有功能的基础上,增加了装备与训练中心的IP组播通信和图像传输功能;训练时,背景由红外相机输出的实景背景灰度图像变换获得;目标弹道数据采用本机产生或组播方式从训练中心获;仿真目标图像利用DirectX3D技术实现,并根据弹道数据和经纬仪跟踪位置将仿真目标融合叠加到实景背景上;实时数据及图像由本机或训练中心记录,用于训练评估和复演;应用证明,系统能够对操作手进行模拟实战训练,提高装备的操作熟练程度;系统相关技术对于靶场其他型号的光学测量装备实景实装训练系统研究有借鉴价值。      

基于动态加权的光电经纬仪交会方法

武器飞行试验中，初始段的弹道参数主要依靠光电经纬仪两站交会定位，平滑（滤波）求速获取。速度参数的精度高度依赖定位的精度。在现有定位模型的基础上，通过函数误差传递关系，推导了弹道参数的误差表达式。分析了误差来源和典型情况下的误差情况，提出了在不等精度经纬仪交会测量中，实时确定两台光电经纬仪在解算结果中的权重，动态改变权值的方法。仿真结果表明：在不等精度光电经纬仪交会定位情况卞，该方法能够提高两站定位的精度。     

一种新型的高速电影经纬仪

112高速电影经纬仪是一种新型的高速光电跟踪测量系统,可用于快速运动目标的轨迹测量和姿态记录,单台完成定位,并有实时输出的功能。 该设备与传统的电影经纬仪相比,具有明显的特点,它采用双反射镜跟踪的结构方式,减少了运动部分的惯量,并提高同步数据采集处理和记录速率到200次/秒,有利于高速跟踪测量。     

大型地面测量设备动态检测装置的设计

大型地面跟踪测量设备的跟踪性能、测角精度、等技术指标对顺利完成测控任务均有重要影响,因此为及时对设备能否满足指标给出准确和定量的判断,设计了适应大型跟踪测绘设备进行动态检测的动态检测装置.文章介绍了实验室条件下动态检测的基本原理,并对空间模拟光学目标的运动轨迹进行了仿真分析.以工程化的设计结果为基础,对检测装置的实际精度进行了分析与计算,最终得到了动态检测设备目标角晃动(RMS,1σ)优于5″的结论,设备的精度可以满足大型跟踪测绘设备进行实验室条件下的高精度动态检测.     

Track infrared point targets based on projection coefficient templates and non-linear correlation combined with Kalman prediction

For a long time, tracking IR point targets is a great challenge task. We propose a tracking framework based on template matching combined with Kalman prediction. Firstly, a novel template matching method for detecting infrared point targets is presented. Different from the classic template matching, the projection coefficients obtained from principal component analysis are used as templates and the non-linear correlation coefficient is used to measure the matching degree. The non-linear correlation can capture the higher-order statistics. So the detection performance is improved greatly. Secondly, a framework of tracking point targets, based on the proposed detection method and Kalman prediction, is developed. Kalman prediction reduces the searching region for the detection method and, in turn, the detection method provides the more precise measurement for Kalman prediction. They bring out the best in each other. Results of experiments show that this framework is competent to track infrared point targets.     

A computational sensorimotor model of bat echolocation

A computational sensorimotor model of target capture behavior by the echolocating bat, Eptesicus fuscus, was developed to understand the detection, localization, tracking, and interception of insect prey in a biological sonar system. This model incorporated acoustics, target localization processes, flight aerodynamics, and target capture planning to produce model trajectories replicating those observed in behavioral insect capture trials. Estimates of target range were based on echo delay, azimuth on the relative intensity of the echo at the two ears, and elevation on the spectral pattern of the sonar return in a match/mismatch process. Flapping flight aerodynamics was used to produce realistic model trajectories. Localization in all three spatial dimensions proved necessary to control target tracking and interception for an adequate model of insect capture behavior by echolocating bats. Target capture using maneuvering flight was generally successful when the model's path was controlled by a planning process that made use of an anticipatory internal simulation, while simple homing was successful only for targets directly ahead of the model bat.     

基于影像实时处理的加油对接段辅助对准技术北大核心CSCD

针对空中加油试飞中加油对接困难的问题,设计了一种基于影像实时处理的加油对接段辅助对准系统,通过影像测量技术计算受油头与加油锥套中心的精确相对位置,实现位置参数与视频画面实时同步显示,用于空中加受油对接辅助对准。并对复杂光学条件下锥套跟踪技术、基于约束的像机标定技术和加受油组件相对位置实时测量等关键技术进行研究。实验结果表明,该算法可实现空中复杂环境下锥套图像快速、稳定识别与跟踪;采用双目视觉前方交会测量实时计算加油锥套与受油头相对位置,与事后处理结果对比分析,精度优于0.1 m,可辅助飞行员进行空中加油对接操作,提高加受油对接成功率。     

基于图像的空中加油软管平衡拖曳位置测量方法

针对飞行条件下加油软管平衡拖曳位置的获取难题,设计了一套基于图像的空中加油软管平衡拖曳位置测量方法。通过在加油机上加装多路高清影像测量系统获取空中加油过程软管的运动图像,并对多像机同步采集、大景深像机标定、无参考点加油锥套识别与跟踪等关键技术进行研究,实现了加油软管平衡拖曳位置的精确测量。仿真实验结果表明,采用该方案测量精度优于5 cm,满足飞行试验精度要求。     

水下目标多平台协同定位和跟踪方法

提出了一种融合多平台方位观测数据的水下声学目标定位跟踪方法。该方法采用多级多假设跟踪对目标状态进行滤波和关联,第一级基于每个平台波束域检测结果独立使用多假设跟踪方法对目标方位角进行初级跟踪;第二级首先通过多平台联合似然概率估计多目标初始位置,再用多假设跟踪方法对不同平台初级跟踪的方位角航迹进行关联,最后通过关联的角度值和扩展卡尔曼滤波对多目标位置进行序贯估计。仿真结果证明,该方法能以更少计算量实现更优定位性能,优于单级多假设跟踪方法.海试数据处理结果表明,存在较多干扰的情况下,单级方法跟踪过程中丢失目标,而多级方法实现了对目标的全程跟踪,且收敛后定位误差在70m内。该方法可降低噪声干扰对数据关联及目标定位的影响,并通过多平台协同消除线阵的方位模糊,适用于移动多平台声学目标定位和跟踪场景。      

扫描成像跟踪激光雷达

设计了一种基于激光图像跟踪的激光雷达系统来实现目标的跟踪测量。该系统通过激光光束二维扫描,形成包含距离和角度信息的三维图像,由测量视场内运动目标的几何中心与视场中心的角度偏差获得脱靶量,利用脱靶量驱动伺服机构使目标几何中心处于雷达扫描视场中心,从而实现目标的实时跟踪,并输出目标距离和角度信息。实测结果表明：采用设计的激光雷达系统对距离900 m的目标进行测量,测距精度优于0.25 m,角跟踪精度优于0.07°,角跟踪能力优于1.2（°）/s,实现了快速捕获目标、高精度跟踪测量和系统小型化等既定目标。     

复杂背景下相关跟踪算法的研究

针对传统跟踪算法（如邻域法、传统的相关跟踪算法）只能跟踪海上或空中目标，不能跟踪复杂背景下目标的问题，提出了一种稳定快速跟踪复杂背景下目标的算法。该算法在传统相关跟踪算法的基础上进行改进，相关处理之前采用边缘检测、阈值分割等方法去除复杂背景，提取出具有特征的目标信息。在跟踪过程中，根据匹配的效果自动对模板进行刷新。给出了算法实现的硬件组成和程序流程图。实验证明对于传统算法无法稳定跟踪的目标，改进后的算法能够实现稳定跟踪。