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红外搜索系统中目标探测与识别技术研究

2015-04-16 13:50:24  字体:   打印 收藏 

摘 要:摘 要 :随着社会经济的快速发展,以及现代化军事技术水平的快速提升,在军事活动中信息的重要性已经超越了军事装备本身的技术水平,成为决定军事行动成败的重要因素,而红外搜索技术作为一种作用机制与传统探测技术完全不同的探测技术,其在影响因素众多、

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  摘 要:随着社会经济的快速发展,以及现代化军事技术水平的快速提升,在军事活动中信息的重要性已经超越了军事装备本身的技术水平,成为决定军事行动成败的重要因素,而红外搜索技术作为一种作用机制与传统探测技术完全不同的探测技术,其在影响因素众多、迷雾重重的现代战争环境下能够起到更加积极、有效的探测作用。本文从探测与识别技术的角度出发,结合红外搜索系统应用的实际,对红外搜索系统中目标探测与识别技术进行简要的分析。

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  关键词:红外搜索系统 目标探测 目标识别

  红外搜索系统作为一种抗干扰能力强、可靠性高的探测技术在现代军事军事领域的应用具有隐蔽性好、角分辨率高、抗电磁干扰能力强、体积小、重量轻、机动性强等有点,得到了各国军队和科研领域的高度重视,在现代化军事斗争的在探测技术重要性空前提升的新形势下,对红外搜索系统中目标探测与识别技术进行研究具有鲜明的现实意义。

  1 红外目标探测与识别技术研究现状

  红外探测技术的多目标识别和跟踪是N.Wax于上世纪50年代中期率先提出的,在这之后R.E.Kalman和R.W.Sittler分别在其理论基础上进行了创新,使得上世纪70年代多目标识别和跟踪技术开始成为探测技术中的主要研究方向一致延续至今。在红外目标识别与跟踪实践活动中形成了多种滤波预测方法,当前对机动目标的预测与滤波主要借助机动目标“当前”统计模型的均值和方差自适应滤波算法,或者是交互多模型波方法。

  在多目标跟踪活动中,对目标信息进行数据关联的大数据量一直是红外探测系统处理的主要负荷,当前应用比较广泛、比较成熟的算法主要是最近邻域法。在红外探测跟踪活动中,选择距离跟踪门中心最近的候选目标对目标航迹进行更新,在较为理想的高信噪比环境下这一技术能够实现较高效率的目标航迹信息数据关联。随着现代科学技术的进步,在多目标跟踪活动中概率学的应用提高了目标数据关联的质量和效率,通过对跟踪门内的测量数据进行概率意义上的加权平均作为滤波输出,以优化目标的航迹信息,获得更多的后验信息。

  2 红外搜索系统总体设计

  2.1 红外搜索系统的基本原理

  红外搜索系统主要由跟踪转台、红外信号处理、伺服系统与空情监视器组成。在具体的搜索跟踪活动中,跟踪转台上的红外探测器接收到红外图像并将其传送至后外图像处理单元,信号处理系统从红外图像中提取出目标的红外信息,并根据红外转台的方向信息解算出目标的方向和位置信息,并结合目标的运动方向与运动速度建立起目标的运动轨迹模型,伺服系统根据信息处理单元的需求控制转台水平转动速度和俯仰角度,并将转台的这些信息传递回信号处理系统,以保证信号处理系统对目标运动信息的正确解算。空情监视器则负责将整个红外探测系统的处理信息数据呈现给工作人员或者直接传递给武器的火控系统。

  2.2 低空近程系统探测距离分析

  在遂行作战任务时针对来袭的导弹和飞机的拦截是分层次进行的,以保证目标区域不受攻击,实现最基本的保护自己消灭敌人的目的。红外搜索系统因为自身作用特点的限制,其主要的警戒对象是低空来袭的导弹,从红外搜索系统存在的意义出发来分析,搜索和跟踪的距离是评价其警戒性能的主要指标。在实战应用中红外系统的探测距离远响应时间短,就能够及时的发现来袭目标。从而为抗击武器系统争取更多的时间去拦截来袭目标。在低空近程红外探测系统的运行过程中,其必须要与近程反导武器有效联合才能发挥其积极作用。具体而言红外探测系统本身对来袭目标的信息解算需要一定的时间,近程反导武器从装订目标数据到发射再到成功拦截目标也需要一定的时间,红外探测系统的探测一定要达到这样一个距离,假设来袭目标的速度为1000米/秒,而红外探测系统对目标信息的解算需要3秒,武器系统完成数据装订到发射需要4秒,那么红外探测系统对目标的探测距离就一定要在7000米以上,考虑到来袭导弹的杀伤半径等综合问题这一距离还应该进一步提升,只有实现在远距离上对来袭目标的探测和跟踪,才能保证武器系统和目标区域的安全,红外探测系统的存在采有意义。

  3 基于目标特征的跟踪监测技术

  3.1 多目标跟踪过程实施方案

  红外探测系统的多目标跟踪阶段包括有两个主要部分,一是数据关联,是指在众多的红外信号中通过技术检测方法确定真实的目标,另一部分是预测与滤波,是指通过数据关联的方式对目标此刻的状态进行滤波并实现对目标下一刻位置的预测。在具体的应用活动中这两个部分是结合在一起试试的,又被称为跟踪滤波器。

  在具体的探测跟踪过程中首先将检测到的目标信息与前一帧信息内容进行关联分析,如果确定与某一航迹匹配则进入跟踪维持环节;如果认定信息目标是一个新目标则建立其航迹;如果确定某一航迹对应的目标消失或者飞出视界则进入跟踪终结环节,如果后几帧信息中并没有该与该目标匹配的目标信息就可以将该航迹删除。在具体的跟踪活动中根据当前帧中各个检测目标的红外信息,对目标的速度、方向下一刻位置等信息进行预测,在这一模式下维持对空域内目标信息的

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