基于相关滤波和轨迹预测的视频卫星动态目标跟踪算法

为解决卫星视频中有遮挡或相似目标情况下目标跟踪的问题,提出了一种改进的相关滤波算法,在跟踪框架中加入了干扰判别模块和基于神经网络的轨迹预测模型。通过比较平均峰值相关能量指标值与自适应阈值来判别跟踪器是否受到干扰。双向长短期记忆网络以目标历史轨迹编码为输入来完成轨迹预测,结合相关滤波输出结果和网络预测结果来确定目标的位置。实验表明,所提出算法的精度提升了2.10%,在有遮挡或相似目标等情况下仍具有较好的跟踪性能。     

弹载数字图像处理计算机系统的设计与实现

介绍了红外成像导引系统数字图像处理计算机的硬件设计.它采用了TI公司最新推出的C64xTM系列新一代数字图像信号处理器-TMS320C6414和Xilinx公司超大规模现场可编程逻辑器件Virtex-Ⅱ系列的XC2V2000,实现一个高性能的弹载数字图像处理硬件平台,在红外焦平面成像导引系统中具有较高的实用价值和广泛的应用前景.     

利用变速控制力矩陀螺的航天器集成能量与姿态控制

 利用变速控制力矩陀螺(VSCMG)的航天器姿态与能量一体化控制问题。针对以VSCMG为姿态控制执行机构的刚体航天器设计了全局渐近稳定的姿态跟踪控制律。将VSCMG的框架角速度和转子角加速度作为控制输入向量设计操纵律。利用加权的最小范数解得到VSCMG的姿态控制输入向量,并用与之正交的控制输入向量来以给定的功率存储/释放能量。提出了同时表征力矩陀螺模式构型奇异和转子轮速平衡的混合指标函数。对控制自由度有冗余的系统,在混合指标函数的基础上利用梯度法构建了VSCMG的空转运动,以回避力矩陀螺模式的构型奇异,并同时减小转子转速差过大引起的转速饱和以及VSCMG零奇异的可能性。利用反馈转子动能的方法规划日照期间的储能功率,以维持系统长时间工作的能量平衡。基于某太阳同步轨道卫星的数值仿真结果验证了系统的有效性。     

基于动态模板与位置预测的运动目标识别与跟踪

针对动态图像的相关性特点,提出了一种带遗忘因子的自适应动态模板匹配算法,并结合物体运动学原理,提出了一种基于目标位置预测的动态目标识别与跟踪方法,并在此基础上设计了一种螺旋渐开式的目标搜索算法。实验结果显示,这些方法能够准确地识别和快速地跟踪预定目标。     

雷达低空目标俯仰角跟踪的C2算法研究

在单脉冲测角体制下,由于多径回波信号的干扰,极大地降低了雷达低空目标仰俯角跟踪精度,甚至丢失目标。通过对多路径反射环境模型分析,得出了岸、海基单脉冲雷达低空目标跟踪时仰俯角测量误差的产生原因,提出将传统的多目标分辨算法(C2算法)应用于低角多径环境下目标俯仰角的跟踪测量,并在不同多径反射环境下对不同高度、不同飞行速度和飞行方向的目标进行了仿真,得到良好的仿真结果,表明该算法可较大地提高俯仰角跟踪测量精度。通过对仿真结果的分析,验证了该算法在低空目标跟踪中的有效性和可行性。     

扩展卡尔曼滤波对时变参数追踪性能的影响研究

扩展卡尔曼滤波（Extended Kalman filter,EKF）理论由线性卡尔曼滤波理论发展而来。在结构的物理参数未知的情况下,扩展卡尔曼滤波理论将结构的物理参数与其状态向量组成增广状态向量,对增广状态向量进行识别,从而得到修正的结构参数。本文引入扩展卡尔曼滤波理论,对结构参数进行识别。为了验证该方法的有效性,引入1个时变参数三自由度系统作为仿真算例,分别探讨扩展卡尔曼滤波中的各项滤波参数（模型噪声的协方差矩阵Q,测量噪声的协方差矩阵R）对结构的时变参数追踪性能的影响。结果表明,合适的滤波参数能使得算法更迅速,准确地识别出结构中的时变参数变化趋势。还通过一个悬臂梁仿真算例,证明了即使在部分测点没有测量的情况下,EKF算法也能识别出结构参数。     

引入姿态误差的中继跟踪预报

航天器的姿态控制误差是客观存在的,由于中继终端跟踪能力有限,在某些情况下,姿态误差会导致跟踪中断,从而造成测控资源的浪费并影响正常执行任务。针对姿态控制误差影响中继跟踪的问题,通过对简化姿态旋转矩阵求导,推导出姿态误差与中继终端框架角和角速度的转换关系,得到引入姿态误差的中继终端跟踪预报模型。利用该模型对某航天器中继跟踪情况进行仿真计算,表明：考虑姿态误差情况下,中继跟踪弧段比无扰动情况要短一些,跟踪时间减少的时段发生在天线方位轴与航天器到中继星连线的夹角较小的时候。     

光电经纬仪红外成像跟踪处理器的研究与实现

以高性能数字信号处理器TMS320C6203为核心,结合CPLD（可编程逻辑器件）进行逻辑控制,用FPGA（现场可编程门阵列）进行预处理,设计了实时目标检测和跟踪系统。介绍了实时图像处理系统的硬件组成、工作原理、软件流程,重点分析目标检测算法和系统实时性。该系统被成功用于光电经纬仪红外图像处理系统中,经试验证明,系统对弱小目标的检测、识别和跟踪能力达到实际工程的实时性需求,大大提高了数据采集能力与处理速度,采样精度得到很大提高,完全满足系统设计要求。     

面向目标的概率多假设跟踪算法

 概率多假设跟踪(PMHT)算法由于其计算量与目标和量测的个数成线性关系而成为一种重要的数据关联方法,但该算法采用的是一种面向量测的参数模型,容易受到杂波的干扰。针对这个问题,提出一种面向目标的PMHT（TO/PMHT）算法,将量测与目标的距离作为权重,使计算出的后验关联概率能够真实地反映量测和目标的关联可能性。通过多种典型环境的仿真计算表明：TO/PMHT算法和面向量测的PMHT算法相比,跟踪性能有了明显的提高;与多假设跟踪(MHT)算法相比,在保持跟踪性能的同时,极大地提高了计算效率。     

一类非线性系统的状态反馈输出跟踪研究

研究一类非线性系统的状态反馈输出跟踪控制问题。对于给定的光滑有界的参考信号,利用反步方法设计系统的跟踪控制器,使从任意初值出发的系统的输出都渐近于给定的参考信号,同时系统内部状态保持有界。仿真实例验证了研究结论的可行性。