基于面阵探测器的红外搜索预警系统关键技术研究

摘要

随着战争模式的不断改变，红外搜索预警系统正逐渐成为空域领土争夺的必要武器。因此本课题采用了一种基于面阵扫描探测的目标搜索方法，即利用面阵扫描探测器代替线阵探测器实现搜索功能，从而可以实现对远距离迎头飞机、导弹等小目标的识别。
　　本课题对面阵扫描探测体制进行了深入的探讨，根据信噪比提升的原理推导了作用距离公式，通过对比分析验证了这一探测方式在作用距离上的优越性。并且基于面阵扫描探测的特点，使小目标以线目标样式呈现并作为后续检测对象。针对红外背景复杂多变的特点，提出一种基于背景分类的目标检测思路，将背景划分成地物线上与地物线下，同时又将地物线上划分成云内与云外，然后针对背景的区别提出不同的检测算法流程。提出一种增强型匹配滤波检测算法，通过边界两行邻域像素叠加的方式增强目标的边缘高频特征，从而便于目标的检测。提出一种基于坐标统计的恒虚警控制算法，在目标初步检测完成后，根据检测到的目标坐标自适应划分分割区域并动态更新区域分割阈值，能够较好地控制系统的虚警率并且有效地降低算法的复杂度。同时又采用基于FPGA+PC的硬件实现架构，满足了系统实时性的要求。通过大量的外场实验证明本文提出的算法框架在远距离红外小目标检测过程中具有较高的检测精度以及较稳定的性能。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题研究的背景与意义

1．2 红外搜索预警系统的发展历史与前景

1．3 红外小目标探测技术研究现状

1．4 本文主要工作和组织结构

2 基于面阵扫描的红外小目标探测体制分析

2．1 目标辐射特性与大气透过特性

2．1．1 飞机的辐射特性

2．1．2 巡航导弹的辐射特性

2．1．3 大气透过特性

2．2 面阵扫描探测作用距离分析

2．2．1 面阵扫描的成像模型

2．2．2 面阵扫描作用距离的优越性分析

2．3 本章小结

3 小目标检测系统的算法框架与仿真分析

3．1 系统算法结构框架

3．2 背景抑制

3．2．1 中值滤波

3．2．2 背景积累

3．3 地物线下目标检测算法

3．3．1 增强型匹配滤波

3．3．2 区域阈值分割与长度分割

3．4 地物线上目标检测算法

3．4．1 云区检测

3．4．2 云内目标检测

3．4．3 云内与云外目标划分

3．5 地物线上与地物线下目标综合

3．6 恒虚警控制

3．6．1 恒虚警定义

3．6．2 基于坐标统计的恒虚警控制方法

3．6．3 算法对比与分析

3．7 目标数据关联

3．8 本章小结

4 系统的硬件架构和信号处理模块的设计与实现

4．1 系统硬件平台介绍

4．2 信号处理模块的FPGA实现

4．2．1 硬件描述语言

4．2．2 接口通信模块

4．2．3 算法处理模块

4．3 PC端数据关联的实现

4．3．1 代码及定义

4．3．2 数据关联程序实现功能

4．4 外场调试与结果分析

4．5 本章小结

5 结论与展望

5．1 本文工作总结

5．2 研究展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文与专利情况

攻读硕士学位期间参加的科学研究情况