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空中目标抗干扰识别跟踪系统

作　者: 刘立峰
导　师: 陆明泉；马惠敏
学　校: 清华大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 模拟器 抗干扰识别 云雾建模 蒙特卡罗仿真 Zernike 多尺度目标识别
分类号: TN215
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


对于寻的飞行器来说,空中目标抗干扰识别和跟踪一直是一个非常重要的问题。飞行器从发射到捕获目标,光学远场探测器和近场探测器先后工作,两个阶段所面临的干扰是不一样的。本文主要针对红外远场探测器和激光成像近场探测器的抗干扰识别问题展开研究。对于红外远场探测器来讲,其所面临的主要干扰是目标向不同方向同时抛出的多个燃烧干扰源。本文首先实现了一个远场探测器电信号模拟器,可以利用计算机仿真的数据,模拟生成目标和干扰源的红外探测信号,从而为远场探测器抗干扰识别跟踪算法提供了数据。本文在所设计的抗干扰硬件平台的基础上,根据远场探测器发挥作用的全过程和机器学习得到的结果,通过对各个状态的控制,复合使用波门技术、航迹记忆和分析、脉冲分析技术实现了对正确目标的识别。实测结果显示,本文算法具有良好的抗干扰性能。对于激光成像近场探测器,其所面临的主要干扰是云雾。空间获得云雾图像代价高昂,因此,通过计算机仿真获得云雾图像就显得有必要,本文在所建立的云雾模型基础上,尝试用蒙特卡罗仿真方法获得了云雾回波图像,并通过文献调研和实验对其进行了验模。针对激光成像近场探测器获得图像高噪声、多姿态的特点,本文提出了一种基于Zernike矩的目标识别算法,相较于点和线特征,Zernike矩特征是一种更为稳定的特征,本文给出了其硬件实现的具体过程,同时给出了图像放缩、简单分割以及多尺度目标识别的硬件实现过程。对算法进行测试显示,本文算法不仅可以获得一个更高的识别率,同时也可以获得一个更低的误识率。本文通过对红外远场探测器抗干扰算法和激光成像近场探测器的综合研究,极大地提高了寻的飞行器命中目标的概率,有很重要的理论和实用价值。

全文目录


摘要  3-4Abstract  4-9第1章 引言  9-15  1.1 研究背景、目的及意义  9-10  1.2 国内外研究现状  10-13  1.3 论文主要内容及安排  13-15第2章 红外远场探测器电信号模拟器的研制  15-35  2.1 模拟器硬件平台设计  17-25    2.1.1 平台结构设计  17    2.1.2 Flash 芯片选型  17-18    2.1.3 D\A 数模转换模块实现  18-20    2.1.4 A\D 模数转换模块实现  20-21    2.1.5 信号放大电路实现  21-24    2.1.6 模拟器硬件平台实现  24-25  2.2 模拟器程序设计  25-33    2.2.1 硬件程序结构  25    2.2.2 FPGA 系统控制模块  25-30    2.2.3 波形并行发生模块  30-33  2.3 模拟器测试  33-35第3章 红外远场探测器抗干扰信号处理板的研制  35-51  3.1 抗干扰算法硬件平台设计  35-37    3.1.1 结构设计  35    3.1.2 电平转换硬件实现  35-36    3.1.3 负脉冲滤除  36-37    3.1.4 板面设计  37  3.2 抗干扰算法原理设计  37-42    3.2.1 干扰源特性分析  37-38    3.2.2 复合抗干扰算法原理  38-42  3.3 抗干扰算法程序设计  42-49    3.3.1 程序结构框图  42-43    3.3.2 脉冲分析识别模块  43-44    3.3.3 存储输出控制模块  44-45    3.3.4 机器学习复合抗干扰算法模块  45-49  3.4 抗干扰板测试  49-51第4章 云雾建模及激光近场探测器成像蒙特卡罗仿真  51-56  4.1 云雾建模  51-53    4.1.1 云雾特性分析  51-52    4.1.2 云雾建模  52-53  4.2 云雾激光近场探测器成像蒙特卡罗仿真  53-54    4.2.1 云雾散射特性分析  53    4.2.2 蒙特卡罗仿真  53-54  4.3 建模及仿真结果  54-56第5章 激光成像近场探测器抗干扰算法设计  56-85  5.1 激光成像近场探测器获得图像特点分析  56-57  5.2 Zernike 矩简介  57-58  5.3 Zernike 矩计算及识别原理设计  58-68    5.3.1 复合数制设计  58-59    5.3.2 运算设计  59-63    5.3.3 流水线设计  63-65    5.3.4 图像分割  65-66    5.3.5 多尺度目标识别  66-68  5.4 Zernike 矩计算及识别程序设计  68-81    5.4.1 硬件程序结构  68-69    5.4.2 图像输入控制及存储放缩模块  69-71    5.4.3 Zernike 矩阵计算及识别模块  71-81  5.5 算法测试结果  81-85第6章 红外远场探测器和激光成像近场探测器的融合  85-87  6.1 硬件上的融合  85-86  6.2 算法融合  86-87第7章 结论及未来工作展望  87-90  7.1 本文结论  87-88  7.2 未来工作展望  88-90参考文献  90-93致谢  93-94个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果  94

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 光电子技术、激光技术 > 红外技术及仪器 > 红外探测、红外探测器
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