摘要：为提高机载环境对地面强机动性目标跟踪的鲁棒性,本文以粒子滤波为跟踪框架,研究了它的动态模型与观测模型。针对机载环境的特点与跟踪目标的强机动性,提出了基于Kristan双步动态模型结构的加速度双步动态模型(TSA)。根据Yilmaz等人提出的非对称核函数思想,针对实际工程中目标变化特点与实时性要求,提出利用Snake算法提取目标轮廓,以轮廓信息构造非对称核函数的方法。最后,依据上述方法提出了TSA-AK粒子滤波跟踪算法。利用提出的算法对机载环境对地目标跟踪的视频进行了测试,结果表明,本文算法可实现对大幅度变速运动目标的稳定跟踪,正确跟踪率为98%;对大小为25pixel×30pixel的目标的处理帧率为26frame/s。

摘要：采用单帘式快门配合CCD增益控制曝光量的调光方法,设计了面阵CCD相机的调光系统,以使面阵CCD相机在宽照度视场范围和较短的拍照周期内获得正确的曝光量。分析了航空成像传输过程中的影响因素,结合单帘式快门的曝光原理推导出曝光量的数学表达式。通过确定CCD的最佳曝光量,建立了快门狭缝速度、CCD增益和目标照度之间的对应关系。然后,由光电池采集地面目标的照度信号,根据采集的信号控制狭缝速度和CCD增益。最后,测试了快门辊轴的稳速精度。结果表明,对系统分别输入6 300、4 170和1 200r/min的阶跃输入信号时,快门的稳速精度达到0.033。根据得到的稳速精度并考虑快门的曝光量误差,得到快门的曝光精度为0.091。在实验室进行了地面照相试验,测试系统获得的曝光量为1 833DN,计算得到的系统曝光精度为0.066。结果显示利用单帘式快门和CCD增益相结合的方法能够使CCD获得正确的曝光量,捕获的图像满足使用要求。

摘要：为了提高光电陀螺稳定平台的隔离度,改善其在速度扰动情况下的稳定精度和跟踪精度,将分数阶PIλ控制器引入到光电陀螺稳定平台的速率环控制中。首先,说明了采用常规PI控制提高系统精度的弊端,介绍了分数阶微积分和分数阶PIλDμ控制,提出采用分数阶PIλ控制器来提高控制系统的控制精度。然后,针对采用电流环的等效一阶纯积分控制对象,提出基于稳定裕度和剪切频率的设计方法,该方法同样适用于整数阶PI控制器。最后,以机载光电陀螺稳定平台为研究对象,分别采用分数阶PIλ和整数阶PI控制器进行了阶跃响应、速度扰动隔离和稳定精度的实验研究。实验结果表明,采用分数阶PIλ控制器的系统具有阶跃响应超调量小的优点,在幅值为3.14(°)/s,频率为0.5Hz的速度扰动下,速度扰动隔离度提高了约38%,稳定精度提高了约40%。实验表明,与整数阶PI控制器相比,采用分数阶PIλ控制器可在保证稳定裕度的前提下提高系统的控制精度,且与整数阶PI控制器一样具有易于工程实现的优点。

摘要：提出了一种基于人眼视觉系统(HVS)特性的H.264/AVC码率控制方案以解决传统的H.264/AVC码率控制算法中由于码率分配不当造成视频质量较差的问题。该方案利用人眼视觉系统对视频场景感知的选择性设计了一种新的基于区域的码率控制算法。首先,利用当前帧和前一帧的信息快速地检测出运动区域和非运动区域。其次,根据宏块所在区域的复杂度进一步将非运动区域细分为平坦区域和复杂区域。最后,对这3种区域依据不同的视觉敏感度权重分配适当的比特数。基于不同区域峰值信噪比(PSNR)、连续帧PSNR、主观评价以及缓冲器充盈度综合评价了本文算法的性能,结果表明,提出的基于区域的码率控制方案对不同视觉特性区域的比特分配有较高的鲁棒性,与JVT-G012的码率控制算法相比能获得较好的主观和客观编码质量。

摘要：建立了空中高帧频图像测量吊舱系统,用于飞机校飞和导弹离梁、下滑及飞行姿态等关键阶段的观测。为了保证系统中可见光与红外同视轴以及吊舱具有良好的气动外形,系统采用可见光与红外共光路设计。以光学标校配准法进行图像的配准,提出能够提高标校精度的处理方法,并对光学标校配准法的特点进行总结。比较分析了在时域内能达到实时性的几种图像融合方法及效果。最后,探讨了可消除不同分辨率的异源图像融合后的边缘痕迹的方法,提出采用窗函数法既可以保留融合的效果又可以消除融合后的边缘痕迹。实验结果表明:基于共光路设计并采用光学标校配准法处理100frame/s的异源图像,配准率可达到99%,稳定性为95%,配准耗时为2ms。所述方法基本满足空中高帧频图像测量吊舱对图像配准与融合精度,实时性和抗干扰性的要求,适合工程应用。

摘要：针对小型机载光电平台无法准确获取视轴指向问题,设计了一种基于激光测距的目标定位算法。利用机载光电侦察平台锁定跟踪目标的特性,对同一目标多次测量,采用激光测距装置获取目标与载机间的距离信息。根据WGS-84定义的地球椭球模型建立系统的测量方程。考虑到测量方程的非线性,利用扩展卡尔曼滤波对目标位置进行估计。该定位方法精度只受到GPS接收机定位精度和激光测距机测量精度的影响,目标定位误差与机载光电侦察设备视轴指向测量无关。采用蒙特卡洛法仿真分析载机位置测量误差及激光测距系统位置误差对目标定位的影响,结果显示该算法定位精度较高。采用飞行试验数据验证了该目标定位算法的有效性,在飞行高度8 000m时,目标定位精度优于8m。相比于传统定位算法,该方法可将定位精度明显提高。同时此定位方法易于部署,可操作性强,具有较大的应用价值。

摘要：快门是控制感光介质曝光量的重要组件，为使航摄快门适应面阵CCD相机对空间结构上的要求，同时做到幅面曝光时间均匀、曝光时间调节范围大、并且曝光时间连续可调，设计了新型帘幕式快门。 在分析了快门的曝光原理的基础上推导出快门有效曝光时间计算公式， 并结合快门的有效曝光时间计算公式设计了单帘式快门，采用帘幕环绕面阵 CCD 的快门结构形式，快门帘幕采用四辊轴的结构形式，并利用正时带实现了快门的曝光功能，利用高斯误差合成对快门系统的精度进行了分析计算，得到系统的曝光精度为 0.057。 实验结果显示，快门能够实现 1/50~1/250 s 的曝光时间调节范围，通过光电法实验测得快门的曝光精度达到 0.056，满足 0.1 的曝光精度指标要求。

摘要：摆扫式相机在扫描成像过程中,必须保证扫描机构与像面探测器之间摆扫运动的同步性,如果二者之间出现角度偏差或速度偏差,就会引起像旋转现象,使图像模糊,造成图像质量的下降。以全景式时间延迟积分(TDI)CCD摆扫航空相机为例,利用坐标变换方法建立了像旋分析的数学模型,分析了位置同步误差与速度同步误差对成像质量的影响,提出了基于干扰观测器的同步补偿方法,保证了两个机构之间位置及速度的同步性,实现了调速控制器与同步控制器的独立设计,有利于实际应用。通过实验室静态分辨率成像实验及对外成像实验,对理论分析结果进行验证。实验结果表明基于本方法的位置及速度同步误差分别小于0.0043°、0.0695°/s,均满足补偿精度要求,在成像过程中图像的旋转及失真现象得到了明显的抑制,图像质量获得了大幅提高。

摘要：为了满足军事探测环境下复杂、多样化的探测需求,机载探测平台往往集成多个探测系统。共孔径复合作为一种理想的集成方式,在综合各类探测系统优势的基础上,缩减了系统的总体积,减轻了平台负担。本文计算并设计了一种卡塞格林式红外与合成孔径雷达共孔径天线。首先,根据合成孔径雷达指标设计主镜;接着,通过像差系数与非球面参数组成的方程组求解卡塞格林结构;然后,在前端卡塞格林结构、冷阑参数和红外光学系统指标的限制下,利用PW形式的像差公式计算透镜的具体结构。最终得到的雷达天线口径为1.22 m,增益为40.9 dB,红外光学系统焦距为-1000 mm,全视场角为0.704°,次镜遮拦比小于0.33,在33 lp/mm处各温度区间MTF值大于0.4。所设计共孔径天线的各项指标均满足使用要求。

摘要：基于谐衍射透镜成像理论和变焦系统原理，采用轴向移动式变换视场，同时引入谐衍射透镜，实现了红外谐衍射双波段双视场光学系统的设计。对设计结果进行了像质评价。设计与分析结果表明，该系统使用5片透镜在双波段实现了40~80 mm两档变焦，满足100%冷光阑效率。在3.7~4.3 μm中波红外波段，系统奈奎斯特频率处调制传递函数（MTF）值大于0.5；在8.7~11 μm长波红外波段，系统奈奎斯特频率处MTF值大于0.3。该成像系统具有双波段、高分辨率、体积小、结构简单等特点。