线阵扫描对空红外小目标捕获模块研制

发布时间：2020-10-16 11:47

　　 对空红外小目标捕获技术在军事和民用领域都具有广泛应用,是保护空域环境安全的重要监测手段之一。由于红外小目标反映在成像上具有像素少、对比度低等特点,因此,实时图像处理系统实现对其捕获的难度不言而喻。针对车载平台实现对空中非合作移动红外小目标的捕获问题,从异构计算协同角度设计了FPGA+双DSP的处理架构总体方案,从任务并行化调度协同角度设计了8核DSP协同处理架构的总体方案,从算法实现的角度设计了对空红外小目标捕获算法。针对目标捕获任务协同技术的实现,首先针对系统计算资源受限问题,提出了FPGA+双DSP的异构计算任务协同处理架构。其中作为主控单元的FPGA控制数据传输,而作为从属单元的DSP完成图像处理及目标捕获等。经过外场试验长时间的回环测试验证,这种异构计算协同架构可以在计算资源受限的情况下完成处理任务。其次,针对系统实时处理数据方面的需求,提出了基于8核DSP的任务并行化调度协同处理架构。该架构采用主从式并行编程模型,主核控制数据交互和从核启动,而从核响应主核控制命令,并完成相应的处理操作。经过离线测试和外场试验在线测试验证,该协同架构可在对于宽视场和窄视场的处理,均满足系统实时处理数据的要求。最后,基于系统宽窄两种视场按需切换的问题,结合探测器自身的特点,设计了针对宽窄视场的不同处理架构。对于低帧频、大数据量的宽视场采用均分原则,对于高帧频、小数据量的窄视场采用“乒乓操作”原则。通过离线测试和外场试验在线测试验证,这种处理架构满足系统宽窄视场按需切换的要求。针对复杂条件下系统泛化性方面的需求,提出了适用于复杂条件下对空红外小目标捕获的算法优化。本课题考虑了探测器及环境干扰和非合作目标机动性变化等两类共四种复杂情况,在分析其成因后提出了相应处理方法。经过离线测试和外场试验在线测试验证,宽视场和窄视场在捕获率方面均满足系统要求。最后针对系统的适用性进行评估,从基础功能、鲁棒性、实时性和捕获率等方面对本课题所设计的对空红外小目标捕获模块进行了综合外场试验,经过全方位的试验验证,本课题所设计的线阵扫描对空红外小目标捕获模块满足功能和性能等方面的指标要求,具备工程实际应用的条件。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：E91;TP391.41;TN791
【部分图文】：

对空红外小目标捕获系统整体示意图

.72fps；而 360°环扫成像奠定了这种方式大数据量的特点，情况设置成 30000×288 或者 66000×288 两种。因此，在处时需要考虑大数据量的实时性问题，可以采用多核处理器的成像示意图如图 2-3 所示，其大小约为 640×512 像素。

构正在图像处理领域得到广泛应用，尤其是 TI 公司为图像处理方面量身6000 系列的多核 DSP 问世以来，嵌入式架构的算力已经得到了大幅提升本课题也将沿用这一架构来实现对空红外小目标的捕获过程，采用北京太限公司生产的基于 TI DSP TMS320C6678、FPGA XC5VSX95T 的 6U C纤信号处理卡进行嵌入式实时图像处理系统的研制，其实物图如图 2-4
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本文编号：2843215