《中国科学院研究生院(上海技术物理研究所)》2015年博士论文

发布时间：2016-11-11 19:06

  本文关键词：空间非合作面目标跟踪技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

《中国科学院研究生院(上海技术物理研究所)》 2015年

空间非合作面目标跟踪技术研究

杨明冬  

【摘要】：空间面目标跟踪由于不受地球大气、气象等条件的限制,相比于地基空间目标跟踪具有明显的优势,是近年来国际学术研究的热点课题。跟踪系统在对空间目标进行跟踪的过程中,目标本身存在姿态变化,同时目标和跟踪系统之间存在相对运动,所以在动态下完成对目标高精度的跟踪是研究的重点和难点;而且对于某些应用,要求在稳定跟踪的同时能够高精度地瞄准目标,跟瞄精度的高低直接决定着系统的成败。为实现对空间面目标高精度的跟踪,必须要有一套高精度的跟踪系统,研究空间面目标跟踪技术对发展空间面目标跟踪系统有一定的价值。本文主要研究基于图像匹配的目标跟踪以及跟踪系统设计验证;从空间面目标跟踪的需求分析入手,通过理论推导及仿真计算分析了空间面目标运动特性和光学特性;提出一种提高匹配精度的改进的拟合算法及模板更新算法,通过实验及仿真验证了算法有效性;从工程实现的角度分析了跟踪系统设计参数,并讨论了系统设计中涉及的关键技术,重点研究了精跟踪系统,包括部件特性、仿真模型、设计实现;最后利用设计的精跟踪系统搭建了演示试验,验证了利用亚像素匹配算法提取目标位置并利用跟踪系统进行跟踪的可行性。论文的主要创新点有:(1).高精度图像匹配算法:对传统的亚像素拟合算法进行了改进,通过实验比较了本文拟合算法与传统算法的精度,测试结果表明本文算法误差比传统算法误差小,本文算法误差小于0.1pixel;同时对传统的模板更新算法进行了改进,提出一种变参数模板更新算法,并通过改变目标亮度、模拟目标姿态变化比较了本文算法与传统算法的精度,当目标旋转5度,同时缩小1.25倍时,本文算法的匹配精度比传统算法约提高0.1pixel。(2).精跟踪系统控制模型:分析了系统设计参数并详细介绍了精跟踪系统,分析了精跟踪系统各部件性能参数,搭建了比较全面的精跟踪仿真模型,根据仿真模型研究了不同DAC(Digital to Analog Converter)分辨率下的跟踪精度,当DAC分辨率提高到16bit时,系统跟踪精度约提高20%,继续提高分辨率对提高跟踪精度贡献不大。(3).快速反射镜建模及性能测试:分析了压电陶瓷快速反射镜控制模型,通过实验测试了压电陶瓷快速反射镜比较全面的性能:开环特性、频率响应,测得的快反镜的谐振频率约为1.4k Hz,为压电陶瓷快速反射镜在航天工程中的应用提供依据与参考。(4).空间目标光学特性分析:研究了空间目标表面材料反射特性并详细分析了空间目标辐射特性,根据理论计算得到了目标观测距离、目标表面反射率与跟踪系统接收到的辐照度、目标星等之间的关系,为空间面目标跟踪提供理论基础。(5).室内演示试验:利用平行光管和靶标板模拟空间远场非合作目标,并利用设计的精跟踪系统完成了跟踪演示试验,测得的系统干扰抑制带宽约为80Hz,验证了利用图像匹配完成目标跟踪的可行性。本论文的研究工作对空间非合作目标跟踪技术进行了探索,完成了关键技术攻关,并通过演示试验进行了方案验证,为空间非合作面目标跟踪的工程实现做铺垫。

【关键词】：
【学位授予单位】：中国科学院研究生院(上海技术物理研究所)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP391.41
【目录】：

下载全文 更多同类文献

CAJ全文下载

(如何获取全文？ 欢迎：购买知网充值卡、在线充值、在线咨询)

CAJViewer阅读器支持CAJ、PDF文件格式

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 雷鹏;王俊;;天基系统CMOS图像传感器成像距离研究[J];电光与控制;2009年01期

2 贾桂敏;王向军;张世海;;复杂背景下基于自适应模板更新的目标跟踪算法[J];光学学报;2009年03期

3 陈荣利,韩乐,车驰骋,马臻,樊学武;非自发光空间目标的可见光探测技术研究[J];光子学报;2005年09期

4 张科科;傅丹鹰;周峰;和涛;;空间目标可见光相机探测能力理论计算方法研究[J];航天返回与遥感;2006年04期

5 任国光;评述美国天基激光计划的重大调整[J];激光与红外;2003年03期

6 吴四夫;付宇卓;邓红梅;;基于相位相关算法的实时图像匹配系统[J];计算机仿真;2005年11期

7 ;SBSS监视卫星的卫星[J];太空探索;2010年10期

8 路远;李玉波;凌永顺;杨丽;;卫星信息对抗研究[J];现代防御技术;2007年05期

9 江经善;多层隔热材料及其在航天器上的应用[J];宇航材料工艺;2000年04期

10 高明辉;郑玉权;王志宏;;天基激光武器系统的发展[J];中国光学;2013年06期

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 马向前;基于FPGA的实时图像采集和去噪系统的研究与设计[D];吉林大学;2006年

2 李琼;基于图像匹配的目标跟踪算法研究[D];西安电子科技大学;2012年

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王思雯;郭立红;;激光对卫星探测器的干扰技术研究[J];半导体光电;2009年04期

2 李玉珏;颜景龙;;多特征联合匹配的目标图像稳定跟踪算法[J];兵工学报;2011年05期

3 赵海丽;刘艳霞;陈智强;李克强;;数字视频图像传输中基于FPGA的图像去噪方法[J];吉林大学学报(信息科学版);2011年06期

4 徐中,宋明杰,肖正吉,贺友林,刘国训;陶瓷绝热防腐涂料的原理及应用[J];纯碱工业;2003年02期

5 李健芳;何飞;赫晓东;;新型耐高温多层隔热结构研究[J];材料科学与工艺;2009年04期

6 李玉珏;王军力;颜景龙;;红外目标图像的复合特征跟踪算法[J];弹箭与制导学报;2010年06期

7 曹文思;谭联;张国志;邱道尹;;基于DSP的电力阻波器高频参数测试系统设计[J];电力自动化设备;2010年11期

8 李鹏;程惠尔;;空间屏打孔多层隔热材料热计算模型[J];低温与超导;2006年02期

9 熊伟,贾鑫;反卫星方式的技术与性能分析[J];电子对抗技术;2004年05期

10 李琼;王军宁;;基于互信息和自适应模板更新的目标跟踪算法[J];电子科技;2011年12期

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 王海涛;月球车热控关键问题研究及材料光谱性质的选择性调节[D];中国科学技术大学;2010年

2 蓝朝桢;空间目标天基光学观测系统建模与探测能力分析[D];解放军信息工程大学;2009年

3 谢高峰;高真空多层绝热低温容器完全真空丧失实验及传热机理研究[D];上海交通大学;2011年

4 靳冬欢;连续波HF化学激光器环柱型增益发生器研究[D];国防科学技术大学;2011年

5 徐向华;小型空间站热管理系统动态仿真与实验研究[D];清华大学;2003年

6 谷峰;图像匹配技术及图像捕控指令制导半实物仿真系统研究[D];吉林大学;2006年

7 闫长海;金属热防护系统隔热材料的隔热机理及隔热效率研究[D];哈尔滨工业大学;2006年

8 韩龙;编队飞行航天器相对状态的立体视觉测量研究[D];中国科学技术大学;2007年

9 邢卓异;基于图像的目标识别与跟踪方法研究[D];哈尔滨工程大学;2007年

10 周杰;新中药成分在激光脑损伤保护及诱导胶质瘤细胞凋亡中的作用[D];第四军医大学;2009年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 赵羲;小天体撞击探测光学成像仿真技术研究[D];解放军信息工程大学;2010年

2 王琦;基于仿生观念的轻质薄壁结构隔热承载一体化设计[D];大连理工大学;2011年

3 毛微;基于红外图像的导弹识别与运动目标跟踪[D];电子科技大学;2010年

4 王延海;哈特曼探测器实时信号处理技术研究[D];长春理工大学;2011年

5 王勇;基于LUPA300的高帧频APT精跟踪成像技术研究[D];长春理工大学;2011年

6 庄诚;基于太阳赤纬角的地球同步轨道（GEO）空间碎片光度测量标定方法的研究[D];浙江工业大学;2011年

7 胡敏;基于SOPC技术的视频图像处理系统的研究[D];电子科技大学;2011年

8 韩承江;基于FPGA技术的线缆自动化检测系统设计[D];电子科技大学;2011年

9 王靖宇;基于FPGA的粮食颗粒图像特征提取方法研究[D];浙江大学;2012年

10 孟希羲;基于图像配准的空间相机自动对焦[D];浙江大学;2012年

【二级参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 郭书军,王玉花;流水线技术在FPGA设计中的应用[J];北方工业大学学报;2004年01期

2 舒志龙,阮秋琦;一种二维均值滤波快速算法及其应用[J];北方交通大学学报;2001年02期

3 付梦印;刘羿彤;;基于互信息测度红外目标图像相关匹配跟踪算法[J];兵工学报;2009年03期

4 李玉鉴,王守觉;方向基函数神经网络及其逼近能力[J];北京工业大学学报;2003年03期

5 祝宇鸿;一种改进的数字图像中值滤波算法[J];长春邮电学院学报;2001年02期

6 陈沈轶;钱徽;吴铮;朱淼良;;模板图像匹配中互相关的一种快速算法[J];传感技术学报;2007年06期

7 张红刚;卢广山;龚惠兴;;光电系统对空目标探测距离评估方法研究[J];电光与控制;2006年05期

8 任洪海,纪玉波,张飞侠,艾志强;一种去椒盐噪声中值滤波的改进算法[J];电脑开发与应用;2005年05期

9 林凌,李刚;C8051与SRAM的高速接口[J];单片机与嵌入式系统应用;2002年06期

10 黄宁，张家谋;图象中值滤波的硬件实现[J];电视技术;1996年08期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 苏宏涛;基于统计特征的人脸识别技术研究[D];西北工业大学;2004年

中国硕士学位论文全文数据库 前9条

1 赵佳;视频图像序列中运动目标检测与跟踪方法研究[D];北京交通大学;2010年

2 孙雯;基于高维仿生神经网络的图像识别与跟踪算法研究[D];西安电子科技大学;2011年

3 夏奇;基于点模式匹配的图像匹配方法的研究[D];华中科技大学;2004年

4 潘晓霞;基于高维空间覆盖方法的非特定人连续数字语音识别的研究[D];浙江工业大学;2005年

5 童强;基于两视图的图像匹配算法研究[D];安徽大学;2006年

6 肖潇;高维空间几何复杂体理论的研究及其在人脸识别中的应用[D];浙江工业大学;2007年

7 沈孙园;基于仿生模式识别的连续语音关键词识别的研究[D];浙江工业大学;2007年

8 范乐伟;实时图像序列目标跟踪算法研究[D];西安电子科技大学;2008年

9 刘静;人工目标识别与跟踪算法研究[D];西安电子科技大学;2008年

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 马家驹;;漫谈视频目标跟踪技术[J];焦作大学学报;2013年04期

2 周宏仁;多目标跟踪技术综述[J];航空学报;1986年01期

3 杨威;付耀文;龙建乾;黎湘;;基于有限集统计学理论的目标跟踪技术研究综述[J];电子学报;2012年07期

4 张以杰;;多站多目标跟踪技术的发展和存在的问题[J];西安电子科技大学学报;1988年03期

5 高浩军,杜宇人;目标跟踪技术及应用前景[J];现代电子技术;2004年24期

6 徐曼;;基于在线多示例学习的目标跟踪[J];上海电力学院学报;2011年01期

7 郑猛;;红外多目标跟踪技术研究[J];科技创业月刊;2012年11期

8 章飞;孙睿;;水下多目标跟踪技术综述[J];中外船舶科技;2012年03期

9 李建春;孔令荣;;视频目标跟踪技术应用干扰因素探讨[J];电子技术与软件工程;2014年11期

10 黄剑;胡卫东;;基于贝叶斯框架的空间群目标跟踪技术[J];雷达学报;2013年01期

中国重要会议论文全文数据库 前2条

1 索继东;柳晓鸣;张润泽;;雷达目标跟踪技术发展评述[A];船舶通信与导航（1995）[C];1995年

2 王强;;图像目标跟踪技术综述[A];全国第二届信号处理与应用学术会议专刊[C];2008年

中国博士学位论文全文数据库 前9条

1 申璐榕;成像导引头地面目标跟踪技术研究[D];国防科学技术大学;2014年

2 杨明冬;空间非合作面目标跟踪技术研究[D];中国科学院研究生院(上海技术物理研究所);2015年

3 高文;机载光电平台目标跟踪技术的研究[D];中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）;2012年

4 宋策;基于粒子滤波的目标跟踪技术研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2014年

5 卢晓鹏;视频序列中目标跟踪技术研究[D];中国科学院研究生院（电子学研究所）;2007年

6 胡昭华;基于粒子滤波的视频目标跟踪技术研究[D];南京理工大学;2008年

7 李彤;智能视频监控下的多目标跟踪技术研究[D];中国科学技术大学;2013年

8 姜明新;智能视频监控中的目标跟踪技术研究[D];大连理工大学;2013年

9 薛陈;复杂环境下视频目标跟踪技术的算法和应用研究[D];中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 唐信军;基于复杂背景的红外图像预处理技术和目标跟踪技术研究[D];南京理工大学;2015年

2 毛智鹏;基于雷达图像特征的目标跟踪技术的研究[D];大连海事大学;2015年

3 向桂英;基于粒子滤波的红外弱点状动目标跟踪技术研究[D];新疆大学;2010年

4 周波;基于随机有限集的多目标跟踪技术研究[D];华南理工大学;2013年

5 谢祺;视频目标跟踪技术在多媒体教学中的应用与实现[D];天津大学;2008年

6 马瑞;目标跟踪技术在实验土力学中的研究与应用[D];大连理工大学;2009年

7 刘春莲;粒子滤波改进方法研究在目标跟踪技术中的应用[D];哈尔滨工程大学;2008年

8 辛彦哲;基于特征空间的多视角目标跟踪技术研究[D];复旦大学;2012年

9 孙伟;基于分层关联的多目标跟踪技术研究[D];南京邮电大学;2014年

10 马原;多雷达融合后的弱小目标跟踪技术研究[D];西安电子科技大学;2009年

  本文关键词：空间非合作面目标跟踪技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：171378