基于单相机和DSP平台的目标角速率测量方法研究

摘要

视线角速率是系统导航、目标制导中的一个非常重要的参数，特别是在精确末制导系统中，末制导提供的主要制导信息就是视线角速率，因此视线角速率的提取和解算一直是一个非常重要的研究课题。通过研究现有视线角速率的研究现状，针对现在捷联惯导系统中视线角速率难以直接获取、导航系统发展小型化轻量化的发展趋势，本文提出一种只使用单相机序列图像来解算视线角速率的方法，并在嵌入式系统DSP平台上进行验证实施。
　　目标检测跟踪是视线角速率计算的一个重要前提和基础，对后续视线角速率计算的效率以及精度影响很大。本文首先对目标检测跟踪技术进行介绍。首先介绍了帧间差分法和背景差分法两类目标检测技术，并进行实验验证其检测效果，通过对比说明其优缺点及适用场合。然后介绍了meanshift目标跟踪技术，meanshift目标跟踪是一种简单、快速的目标跟踪算法，适用于小型快速的系统要求，通过实验验证，可以较好的达到跟踪目标的目的。
　　在目标跟踪基础上研究推导出视线角速率解算模型和方法。通过定义坐标系并进行坐标系之间转换推导得到视线角速率的计算模型，得到所需的视线角、视线角速率。该方法即利用序列图像中的运动目标坐标解算得到体视线角，通过图像匹配得到弹体姿态角，进而解算得到视线角速率。实验结果表明，使用图像匹配可以较好的解算得到弹体姿态角，解算结果误差小于±5％；在体视线角和弹体姿态角均包含噪声的前提下，使用卡尔曼滤波方法可以较好地还原得到视线角速率。该方法适用于微小型目标制导探测，可以省去陀螺仪等惯性元件，实现探测装置的轻量化、小型化，具有实际的应用价值。

目录

声明

第1章 绪论

1.1课题背景及意义

1.2研究现状

1.3本文的主要研究内容

第2章 目标检测及跟踪理论

2.1运动目标检测

2.2 meanshift算法理论

2.3实验结果及分析

2.4本章小结

第3章 视线角速率提取算法

3.1坐标系定义及坐标转换

3.2视线角速率解算公式的推导

3.3本章小结

第4章 基于序列图像的视线角速率计算

4.1体视线角的提取

4.2弹体姿态角提取

4.3实验验证及分析

4.4本章小结

第5章 算法在嵌入式平台DSP上的实现

5.1算法验证硬件平台

5.2硬件设计

5.3系统的软件设计

5.4本章小结

第6章 总结与展望

6.1全文总结

6.2工作展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢