天基红外传感器对中段目标群跟踪技术研究
发布时间：2022-07-13 14:42
天基红外传感器系统以其全天候、多谱段、作用范围广和观测距离远等优势,在国家导弹防御系统中的地位和作用日益凸显。作为该系统的未来发展趋势,研制和构建低轨道卫星系统对实现导弹全生命周期的探测与跟踪具有重要的前瞻意义。其中,弹道导弹中段的监视与跟踪是系统信息处理的核心任务,也是引导拦截并实施精确打击的关键环节。中段释放大量弹头和诱饵是弹道导弹实现突防的常见手段,大量密集目标的出现将给天基红外传感器信息处理系统带来严峻挑战。本文以中段目标群威胁为研究背景,围绕跟踪处理过程中的难点和关键技术展开研究,主要工作和取得的研究成果如下:第二章研究了中段目标群空间运动特性、红外辐射特性,以及天基红外传感器探测背景和环境,梳理了红外传感器成像过程中的关键因素和模型,利用卫星工具软件（Satellite Tool Kit,STK）构建了“中等逼真度”的监视跟踪场景,深入分析了目标群像平面运动特性和产生的量测特性,阐明了空间邻近目标（Closely Spaced Objects,CSOs）和斑状融合量测对跟踪处理的影响,建立了一种结合CSOs超分辨技术的目标群跟踪处理流程。此外,构建的仿真场景为后续章节的理论...
【文章页数】：164 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 国外天基红外传感器系统研制发展现状
1.2.1 传感器性能和探测手段的演变
1.2.2 星上信息处理系统及相关技术
1.3 低轨红外传感器系统面临的挑战
1.3.1 中段目标群对红外传感器系统的威胁
1.3.2 目标群跟踪处理难点
1.4 论文主要内容和结构安排
第二章 目标群仿真场景构建及跟踪处理框架
2.1 引言
2.2 目标群和探测背景特性分析
2.2.1 弹道目标中段运动模型和目标群释放过程
2.2.2 典型弹头和诱饵的红外辐射特性分析
2.2.3 探测背景特性分析
2.3 红外跟踪传感器成像仿真
2.3.1 目标空间位置到像平面坐标的投影变换
2.3.2 像平面成像模型
2.3.3 传感器到目标的视线测量
2.3.4 图像检测处理和杂波特性
2.4 跟踪场景构建与目标群像平面特性仿真分析
2.4.1 典型场景参数设置
2.4.2 目标群像平面特性仿真分析
2.5 目标群跟踪处理需求与框架设计
2.5.1 目标群跟踪处理需求分析
2.5.2 星上跟踪处理框架
2.6 本章小结
第三章 像平面目标群跟踪滤波算法研究
3.1 引言
3.2 研究现状
3.2.1 现有的目标群跟踪滤波方法及问题分析
3.2.2 群目标最优贝叶斯滤波原理
3.2.3 其他领域群目标跟踪滤波方法
3.2.4 扩展目标与群目标跟踪关联及其研究重点
3.3 像平面量测划分
3.3.1 基于距离的量测划分方法及问题分析
3.3.2 基于像元幅度的量测划分方法
3.4 基于椭圆随机超曲面模型的高斯混合PHD滤波器
3.4.1 基于椭圆RHM的量测模型
3.4.2 RHM-GM-PHD滤波器
3.4.3 仿真实验和性能分析
3.5 多模型高斯逆Wishart PHD滤波器
3.5.1 修正的高斯逆Wishart PHD滤波器
3.5.2 结合多形变模型的高斯逆Wishart PHD滤波器
3.5.3 仿真实验和性能分析
3.6 滤波器量测模型对比分析
3.6.1 静态目标场景
3.6.2 目标群场景
3.7 本章小结
第四章 空间邻近目标单帧超分辨技术及其在轨迹关联与管理中的应用
4.1 引言
4.2 CSOs单帧超分辨技术研究现状
4.2.1 基于最小二乘估计的CSOs分辨方法
4.2.2 基于最大后验概率估计的CSOs分辨方法
4.2.3 其他CSOs分辨方法
4.3 基于稀疏重构理论的CSOs单帧超分辨算法
4.3.1 CSOs成像模型的稀疏表示
4.3.2 稀疏信号的重构方法
4.3.3 稀疏度过估计问题和处理方法
4.3.4 仿真实验和性能分析
4.4 超分辨处理时机的判断方法
4.5 基于迭代多分配的目标群航迹关联与管理方法
4.5.1 航迹关联与管理方法的研究现状
4.5.2 基于迭代多分配的航迹关联与管理算法
4.5.3 仿真实验和性能分析
4.6 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 主要工作与创新点
5.2 展望
致谢
参考文献
作者在学期间取得的学术成果
附录A 扩展目标PHD滤波基础
附录B 多种分布函数及其统计特性
本文编号：3660228
【文章页数】：164 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 国外天基红外传感器系统研制发展现状
1.2.1 传感器性能和探测手段的演变
1.2.2 星上信息处理系统及相关技术
1.3 低轨红外传感器系统面临的挑战
1.3.1 中段目标群对红外传感器系统的威胁
1.3.2 目标群跟踪处理难点
1.4 论文主要内容和结构安排
第二章 目标群仿真场景构建及跟踪处理框架
2.1 引言
2.2 目标群和探测背景特性分析
2.2.1 弹道目标中段运动模型和目标群释放过程
2.2.2 典型弹头和诱饵的红外辐射特性分析
2.2.3 探测背景特性分析
2.3 红外跟踪传感器成像仿真
2.3.1 目标空间位置到像平面坐标的投影变换
2.3.2 像平面成像模型
2.3.3 传感器到目标的视线测量
2.3.4 图像检测处理和杂波特性
2.4 跟踪场景构建与目标群像平面特性仿真分析
2.4.1 典型场景参数设置
2.4.2 目标群像平面特性仿真分析
2.5 目标群跟踪处理需求与框架设计
2.5.1 目标群跟踪处理需求分析
2.5.2 星上跟踪处理框架
2.6 本章小结
第三章 像平面目标群跟踪滤波算法研究
3.1 引言
3.2 研究现状
3.2.1 现有的目标群跟踪滤波方法及问题分析
3.2.2 群目标最优贝叶斯滤波原理
3.2.3 其他领域群目标跟踪滤波方法
3.2.4 扩展目标与群目标跟踪关联及其研究重点
3.3 像平面量测划分
3.3.1 基于距离的量测划分方法及问题分析
3.3.2 基于像元幅度的量测划分方法
3.4 基于椭圆随机超曲面模型的高斯混合PHD滤波器
3.4.1 基于椭圆RHM的量测模型
3.4.2 RHM-GM-PHD滤波器
3.4.3 仿真实验和性能分析
3.5 多模型高斯逆Wishart PHD滤波器
3.5.1 修正的高斯逆Wishart PHD滤波器
3.5.2 结合多形变模型的高斯逆Wishart PHD滤波器
3.5.3 仿真实验和性能分析
3.6 滤波器量测模型对比分析
3.6.1 静态目标场景
3.6.2 目标群场景
3.7 本章小结
第四章 空间邻近目标单帧超分辨技术及其在轨迹关联与管理中的应用
4.1 引言
4.2 CSOs单帧超分辨技术研究现状
4.2.1 基于最小二乘估计的CSOs分辨方法
4.2.2 基于最大后验概率估计的CSOs分辨方法
4.2.3 其他CSOs分辨方法
4.3 基于稀疏重构理论的CSOs单帧超分辨算法
4.3.1 CSOs成像模型的稀疏表示
4.3.2 稀疏信号的重构方法
4.3.3 稀疏度过估计问题和处理方法
4.3.4 仿真实验和性能分析
4.4 超分辨处理时机的判断方法
4.5 基于迭代多分配的目标群航迹关联与管理方法
4.5.1 航迹关联与管理方法的研究现状
4.5.2 基于迭代多分配的航迹关联与管理算法
4.5.3 仿真实验和性能分析
4.6 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 主要工作与创新点
5.2 展望
致谢
参考文献
作者在学期间取得的学术成果
附录A 扩展目标PHD滤波基础
附录B 多种分布函数及其统计特性
本文编号：3660228
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jingguansheji/3660228.html
