空間面目標(biāo)跟蹤由于不受地球大氣、氣象等條件的限制,相比于地基空間目標(biāo)跟蹤具有明顯的優(yōu)勢,是近年來國際學(xué)術(shù)研究的熱點(diǎn)課題。跟蹤系統(tǒng)在對空間目標(biāo)進(jìn)行跟蹤的過程中,目標(biāo)本身存在姿態(tài)變化,同時(shí)目標(biāo)和跟蹤系統(tǒng)之間存在相對運(yùn)動,所以在動態(tài)下完成對目標(biāo)高精度的跟蹤是研究的重點(diǎn)和難點(diǎn);而且對于某些應(yīng)用,要求在穩(wěn)定跟蹤的同時(shí)能夠高精度地瞄準(zhǔn)目標(biāo),跟瞄精度的高低直接決定著系統(tǒng)的成敗。為實(shí)現(xiàn)對空間面目標(biāo)高精度的跟蹤,必須要有一套高精度的跟蹤系統(tǒng),研究空間面目標(biāo)跟蹤技術(shù)對發(fā)展空間面目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)有一定的價(jià)值。本文主要研究基于圖像匹配的目標(biāo)跟蹤以及跟蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì)驗(yàn)證;從空間面目標(biāo)跟蹤的需求分析入手,通過理論推導(dǎo)及仿真計(jì)算分析了空間面目標(biāo)運(yùn)動特性和光學(xué)特性;提出一種提高匹配精度的改進(jìn)的擬合算法及模板更新算法,通過實(shí)驗(yàn)及仿真驗(yàn)證了算法有效性;從工程實(shí)現(xiàn)的角度分析了跟蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù),并討論了系統(tǒng)設(shè)計(jì)中涉及的關(guān)鍵技術(shù),重點(diǎn)研究了精跟蹤系統(tǒng),包括部件特性、仿真模型、設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn);最后利用設(shè)計(jì)的精跟蹤系統(tǒng)搭建了演示試驗(yàn),驗(yàn)證了利用亞像素匹配算法提取目標(biāo)位置并利用跟蹤系統(tǒng)進(jìn)行跟蹤的可行性。論文的主要創(chuàng)新點(diǎn)有:（1）.高精度圖像匹配算... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所)上海市

【文章頁數(shù)】：124 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
1 引言
    1.1 課題背景和研究意義
    1.2 國外空間目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.1 天基空間目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)
        1.2.2 空間激光武器
    1.3 面目標(biāo)跟蹤技術(shù)
    1.4 論文研究內(nèi)容
    1.5 本章小結(jié)
2 目標(biāo)特性分析
    2.1 空間目標(biāo)輻射特性
        2.1.1 空間目標(biāo)表面材料反射特性
        2.1.2 目標(biāo)可見光輻射特性分析
        2.1.3 光學(xué)系統(tǒng)接收輻照度分析
    2.2 光學(xué)系統(tǒng)探測距離分析
        2.2.1 目標(biāo)距離與成像光斑大小
        2.2.2 信噪比與可探測距離
    2.3 目標(biāo)運(yùn)動特性分析
    2.4 本章小結(jié)
3 圖像匹配技術(shù)研究
    3.1 目標(biāo)跟蹤技術(shù)
        3.1.1 特征光流法
        3.1.2 幀間差分法
        3.1.3 基于目標(biāo)邊緣的跟蹤
        3.1.4 基于目標(biāo)區(qū)域特征的跟蹤
    3.2 圖像匹配
        3.2.1 匹配算法分類
        3.2.2 灰度相關(guān)匹配算法
        3.2.3 匹配性能分析
    3.3 不同匹配算法匹配精度比較
        3.3.1 目標(biāo)尺度變換
        3.3.2 目標(biāo)縮小
        3.3.3 目標(biāo)旋轉(zhuǎn)
        3.3.4 目標(biāo)縮小加旋轉(zhuǎn)
        3.3.5 小結(jié)
    3.4 亞像素?cái)M合算法
        3.4.1 曲面擬合法
        3.4.2 二維拉格朗日插值法
        3.4.3 基于梯度的算法
        3.4.4 曲線擬合算法
    3.5 探測器噪聲對匹配結(jié)果的影響
    3.6 本章小結(jié)
4 匹配模板研究
    4.1 模板更新策略
        4.1.1 亮度變化
        4.1.2 模板更新算法精度比較
    4.2 模板大小對匹配的影響
    4.3 本章小結(jié)
5 系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析
    5.1 系統(tǒng)工作原理
        5.1.1 ATP技術(shù)
        5.1.2 跟蹤控制結(jié)構(gòu)
    5.2 復(fù)合軸控制結(jié)構(gòu)
        5.2.1 粗跟蹤子系統(tǒng)
        5.2.2 精跟蹤子系統(tǒng)
    5.3 跟蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析
        5.3.1 光學(xué)設(shè)計(jì)分析
        5.3.2 精跟蹤電子學(xué)設(shè)計(jì)分析
    5.4 精跟蹤控制理論分析
        5.4.1 系統(tǒng)控制流程
        5.4.2 系統(tǒng)控制模型
    5.5 瞄準(zhǔn)精度檢測
        5.5.1 瞄準(zhǔn)精度分析
        5.5.2 光軸自校正
        5.5.3 瞄準(zhǔn)精度檢測方法
    5.6 本章小結(jié)
6 地面模擬試驗(yàn)
    6.1 試驗(yàn)概述
        6.1.1 初始方案
        6.1.2 最終方案
    6.2 跟蹤及抗干擾性能分析
        6.2.1 靜態(tài)
        6.2.2 施加 2Hz干擾
        6.2.3 施加 5Hz干擾
        6.2.4 施加 10Hz干擾
        6.2.5 施加 80Hz干擾
    6.3 本章小結(jié)
7 總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
作者簡介及在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[10]美國天基空間目標(biāo)監(jiān)視系統(tǒng)概況[J]. 崔瀟瀟.  國際太空. 2011(07)

碩士論文
[1]亞像素噪聲圖像配準(zhǔn)方法研究[D]. 李彥虎.西南交通大學(xué) 2012
[2]基于圖像匹配的目標(biāo)跟蹤算法研究[D]. 李瓊.西安電子科技大學(xué) 2012
[3]基于FPGA的實(shí)時(shí)圖像采集和去噪系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)[D]. 馬向前.吉林大學(xué) 2006



本文編號：3301328