空間紅外目標仿真與跟蹤技術(shù)研究.pdf

1、隨著人類對空間探索能力的增強,空間防御技術(shù)已成為各個航天國家日益關(guān)注的課題,并逐漸成為衡量國防實力的重要指標。其中,對空間紅外目標的檢測及跟蹤一直是空間防御中不可缺少的環(huán)節(jié)。由于獲取真實空間紅外圖像難度高、成本大、耗時長,且空間目標紅外探測系統(tǒng)無法通過外場實驗方法評估其性能。模擬空間紅外場景的真實感生成是計算機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場景,并將其應(yīng)用于空間目標跟蹤測試中;其次,介紹了目標跟蹤的基本原理,分析了基于卡爾曼濾波對線性運動目標的跟蹤。但實際中,空間目標距離傳感器較遠,探測光波嚴重衰減,被觀測的目標運動具有一定的機動性,此時,基于擴展卡爾曼濾波的跟蹤,難以達到滿意效果。同時,對于多維狀態(tài)的跟蹤系統(tǒng),擴展卡爾曼濾波的雅克比矩陣計算復(fù)雜、耗時長。

3、為解決機動目標跟蹤中的各種問題,有效跟蹤空間場景中的目標,本文采用基于粒子濾波的跟蹤算法,通過與擴展卡爾曼算法比較,發(fā)現(xiàn)粒子濾波在強非線性或目標運動機動性的情況下,跟蹤性能優(yōu)秀;最后,本文對粒子濾波中重采樣步驟進行深入研究,提出了以有效粒子數(shù)作為閾值進行模型切換,分別利用殘差重采樣和系統(tǒng)重采樣的優(yōu)勢,將兩種經(jīng)典重采樣模型有機結(jié)合,從而得到一種自適應(yīng)的重采樣算法。實驗結(jié)果表明了所提出的改進重采樣算法在時間和跟蹤精度上均優(yōu)于經(jīng)典重采樣,有效