空間紅外目標(biāo)仿真與跟蹤技術(shù)研究.pdf

1、隨著人類對(duì)空間探索能力的增強(qiáng),空間防御技術(shù)已成為各個(gè)航天國(guó)家日益關(guān)注的課題,并逐漸成為衡量國(guó)防實(shí)力的重要指標(biāo)。其中,對(duì)空間紅外目標(biāo)的檢測(cè)及跟蹤一直是空間防御中不可缺少的環(huán)節(jié)。由于獲取真實(shí)空間紅外圖像難度高、成本大、耗時(shí)長(zhǎng),且空間目標(biāo)紅外探測(cè)系統(tǒng)無(wú)法通過(guò)外場(chǎng)實(shí)驗(yàn)方法評(píng)估其性能。模擬空間紅外場(chǎng)景的真實(shí)感生成是計(jì)算機(jī)圖形研究者面臨的新課題,也是航天視景仿真中的重要任務(wù)。
　　 本文首先提出一種基于視景仿真軟件Vega和3D建模軟件Cr

2、eator的空間紅外場(chǎng)景生成方法。利用目視星表中亮星星表逐一添加星體,得到星空背景圖,根據(jù)紅外輻射理論生成空間紅外真實(shí)場(chǎng)景,并將其應(yīng)用于空間目標(biāo)跟蹤測(cè)試中;其次,介紹了目標(biāo)跟蹤的基本原理,分析了基于卡爾曼濾波對(duì)線性運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的跟蹤。但實(shí)際中,空間目標(biāo)距離傳感器較遠(yuǎn),探測(cè)光波嚴(yán)重衰減,被觀測(cè)的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)具有一定的機(jī)動(dòng)性,此時(shí),基于擴(kuò)展卡爾曼濾波的跟蹤,難以達(dá)到滿意效果。同時(shí),對(duì)于多維狀態(tài)的跟蹤系統(tǒng),擴(kuò)展卡爾曼濾波的雅克比矩陣計(jì)算復(fù)雜、耗時(shí)長(zhǎng)。

3、為解決機(jī)動(dòng)目標(biāo)跟蹤中的各種問(wèn)題,有效跟蹤空間場(chǎng)景中的目標(biāo),本文采用基于粒子濾波的跟蹤算法,通過(guò)與擴(kuò)展卡爾曼算法比較,發(fā)現(xiàn)粒子濾波在強(qiáng)非線性或目標(biāo)運(yùn)動(dòng)機(jī)動(dòng)性的情況下,跟蹤性能優(yōu)秀;最后,本文對(duì)粒子濾波中重采樣步驟進(jìn)行深入研究,提出了以有效粒子數(shù)作為閾值進(jìn)行模型切換,分別利用殘差重采樣和系統(tǒng)重采樣的優(yōu)勢(shì),將兩種經(jīng)典重采樣模型有機(jī)結(jié)合,從而得到一種自適應(yīng)的重采樣算法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明了所提出的改進(jìn)重采樣算法在時(shí)間和跟蹤精度上均優(yōu)于經(jīng)典重采樣,有效