分布式探测器红外目标数据关联技术研究

论文摘要

未来的高技术战场,必将是各种精确制导武器相互角逐的战场。未来战争中的电磁环境将异常复杂,无论是陆战、海战、空战还是它们之间相结合的协同立体战争,利用探测器及时、准确、隐蔽的获取目标信息在武器制导系统中发挥着重要的作用。一个探测器视场有限,且数据有时不大可靠,分布式探测系统由多个探测器协同工作,同时对多个目标进行检测、跟踪、关联,然后对各自视场中威胁较大的目标进行攻击,提高了精确制导武器的拦截概率。因此,多传感器检测、跟踪算法正成为当前国内外目标检测、识别和跟踪领域的研究热点。针对单探测器条件下的小目标检测问题,本文首先研究了一种基于量测—航迹关联的小目标检测算法,依据目标运动的连续性,并采用最小线性二乘估计目标位置状态,提高了轨迹关联的稳定性,从而提高了目标检测概率。在分布式多探测器统一视场建立方面,由于缺乏目标的距离信息,无法在三维坐标系上进行转换。本文基于目标成像模型与坐标系旋转变换模型,完成不同平台探测器视场统一的建模。为了保证信息处理的实时性,设计了基于CORDIC算法的坐标转换的硬件加速电路,通过仿真验证了设计的正确。针对点状及斑点状目标可利用的灰度及形状信息不足,难以实现目标对应的问题,本文提出了一种基于灰色理论的航迹关联算法,有效利用了目标的各个状态信息来实现目标间的对应。仿真实验表明在目标较为密集且存在交叉运动情况下,算法具有较高的正确关联率和良好的鲁棒性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 国内外发展现状
• 1.2.1 分布多探测器系统的发展与应用
• 1.2.2 分布式多探测器航迹关联算法研究现状
• 1.3 本文主要工作及内容安排
• 第二章 基于量测-航迹关联的弱小目标检测算法研究
• 2.1 目标假设条件与检测模型
• 2.1.1 目标假设条件
• 2.1.2 目标检测模型
• 2.2 目标分割
• 2.2.1 全局阈值法
• 2.2.2 局部阈值法
• 2.2.3 恒虚警率（CFAR）门限法
• 2.3 基于量测-航迹关联的弱小目标检测算法
• 2.3.1 目标检测算法描述
• 2.3.2 目标关联检测算法参数选择
• 2.4 仿真实验及结果分析
• 2.5 本章小结
• 第三章 多探测器统一视场建立
• 3.1 常用坐标系与成像模型
• 3.1.1 常用坐标系
• 3.1.2 探测器凝视成像模型
• 3.2 多探测器成像平面坐标变换
• 3.2.1 成像平台间坐标变换
• 3.2.2 成像平面坐标变换
• 3.3 坐标转换的硬件加速实现
• 3.3.1 CORDIC 算法原理
• 3.3.2 CORDIC 算法硬件实现
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于多探测器航迹关联的目标对应算法研究
• 4.1 航迹关联问题描述
• 4.2 灰色关联理论
• 4.2.1 灰色理论基本知识
• 4.2.2 灰色关联分析
• 4.3 基于灰色理论的航迹关联算法
• 4.3.1 传统灰色关联算法流程
• 4.3.2 传统灰色关联的局限及改进
• 4.3.3 相关问题讨论
• 4.4 仿真实验与结果分析
• 4.5 本章小节
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果