光电经纬仪目标跟踪测量剖面高真实感仿真技术

摘要

随着光电经纬仪目标跟踪性能的提高，需要开展大量的跟踪试验对光电经纬仪跟踪性能以及跟踪算法进行验证与评估。仿真技术以其低成本、可循环、实验条件简单等特性广泛应用于光电经纬仪跟踪测试试验中。仿真系统对真实世界的再现程度决定了跟踪测试结果的真实性和可信度。为了满足不断提高的经纬仪跟踪测量要求，光电经纬仪跟踪测量剖面高真实感仿真是不可或缺的。 本文针对光电经纬仪跟踪测量剖面的高真实感仿真要求，开展的研究工作有： （1）深入理解光电经纬仪图像注入式目标跟踪仿真系统工作机理。通过对光电经纬仪的成像跟踪原理以及图像注入式目标跟踪仿真系统框架的阐述，剖析了生成仿真图像的工作流程以及图像应用于仿真系统前的准备工作，并分析了光电经纬仪测量剖面仿真在真实感上存在的不足。 （2）跟踪目标实时运动特性以及动态突变特性的分析和仿真。分别从目标的成像几何特征以及实时运动参数两方面对跟踪目标进行高真实感仿真，几何特征方面主要解析了光电经纬仪跟踪目标成像过程中的坐标变换，与GPU的渲染管线空间变换一一对应，建立高度一致的目标成像几何仿真；基于实测数据处理实现了目标实时运动轨迹、姿态仿真。为了弥补目标形态特征的真实度，结合matlab图像特征提取分析导弹尾焰动态突变特性，并采用实时参数变化的粒子系统实现导弹动态突变特性的仿真。 （3）目标及背景红外成像高真实感仿真。由于面向跟踪应用的光电经纬仪仿真对复杂背景的需求，采用实测图像构建了跟踪测量剖面背景。利用基于实测图像的辐射场反演以及温度、大气纹理调制，实现了参数可变的背景仿真。考虑到输出仿真图像成像系统效应添加的需要，鉴于成像系统物理效应相关参数复杂以及较难获取的现状，通过参数简化实现了成像传感器的仿真工程化设计。 （4）光电经纬仪跟踪仿真图像逼真度验证。仿真图像逼真度对光电经纬仪跟踪性能测试结果起着十分重要的作用。结合实验室红外视景仿真逼真度评估研究，通过等效条件控制，即限定仿真图像的成像跟踪条件与实测图像一致，完成了仿真图像与实测图像在几何尺度、辐射特性以及目标动态特性三个方面的逼真度验证。

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摘要

ABSTRACT

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缩略语对照表

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究状况

1.2.1 光电经纬仪发展概况

1.2.2 光电经纬仪成像跟踪仿真研究现状

1.3 本文的研究内容

1.3.1 研究内容

1.3.2 论文结构

第二章 光电经纬仪目标跟踪仿真原理

2.1 光电经纬仪工作原理

2.1.1 光电经纬仪成像原理

2.1.2 光电经纬仪跟踪原理

2.2 图像注入式目标跟踪仿真

2.2.1 图像注入式目标跟踪仿真系统

2.2.2 红外仿真图像生成系统

2.2.3 图像注入的工作流程

2.3 本章小结

第三章 基于实测数据的测量剖面场景要素精确绘制技术

3.1 基于实测数据的目标动态特性高真实感仿真

3.1.1 成像几何转换模型

3.1.2 基于实测数据的目标运动特性仿真

3.1.3 基于实测数据的目标动态突变特性分析

3.1.4 高真实感导弹尾焰的仿真实现

3.2 基于实测图像的测量剖面背景建模

3.2.1 光电经纬仪测量剖面背景构建

3.2.2 参数可调的周视背景纹理设计

3.2.3 仿真结果分析

3.3 光电成像传感器物理效应仿真工程化

3.3.1 信号响应特性仿真

3.3.2 空间传递特性仿真

3.3.3 噪声特性仿真

3.4 本章小结

第四章 光电经纬仪仿真图像逼真度验证

4.1 逼真度验证的意义

4.2 仿真图像逼真度的评价方法

4.2.1 基于等效条件控制的逼真度评估方法

4.2.2 基于图像特征提取的逼真度评价指标

4.3 仿真图像逼真度验证及结果分析

4.3.1 仿真图像几何尺度评估验证与结果分析

4.3.2 仿真图像辐射传递评估结果

4.3.3 仿真图像目标动态特性评估验证与结果分析

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

致谢

作者简介

1. 基本情况

2. 教育背景

3. 攻读硕士学位期间的研究成果

3.1 参与科研项目及获奖