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电视观瞄/跟踪系统的设计与实现

刘建高  
【摘要】: 电视制导是图像精确制导的一个重要分支,是一种根据目标物体反射的可见光成像进行跟踪的被动制导技术[1],[2]。它具有隐蔽性好,抗干扰能力强,制导精度高,能够选择性的打击目标要害部位或小目标,附带损伤小的优点,且成本相对低廉,受到世界各大国的重视。电视制导弹药由于其很高的成像精度,配合适当的算法可以实现出色的跟踪精度与抗干扰性能[3],既可用来打击坦克、装甲车等移动目标,也可用来远程打击机场跑道、机库、防空阵地、指挥所、电厂、桥梁、油库等高价值静止目标。根据项目研制需要,本文的电视观瞄/制导系统只设计了打击静止目标功能。 当前世界各国高技术竞争日趋激烈,在现代战争环境下,攻击方往往面临十分强大的防空火力,而现有的电视制导系统存在瞄准困难、制导精度不尽满意,使用成本较高等缺点,难以满足作战需求。因此人们对电视制导技术提出了新的要求:1.更加精确、稳定的跟踪、2.精确快捷的观瞄、3.更低的成本、4.图像数据链功能[3],以尽可能低的代价,实现对敌尽可能大的打击。 针对前三个要求,结合某型电视制导武器的研制需要,本文利用FPGA擅长并行底层运算,DSP擅长高层复杂处理的特点,研制了一块以FPGA+DSP为核心的视频信号处理电路,并在不增大制导装置的体积、成本与功耗的情况下,同时实现了复杂实用的观瞄功能与稳健的电视制导跟踪算法。 在本文的电视观瞄功能中,除传统的字符画面叠加功能外,新增了消像旋、无极变焦、开窗放大显示等功能,可使射手在相对稳定、放大显示的画面中快速准确地瞄准目标。集成观瞄功能的制导装置,解决了观瞄吊舱与电视制导弹药之间坐标系不一致的问题,减小了后勤基地弹药挂载难度,同时降低了系统使用的固定成本。为提高制导精度与稳定度,本文将对比度跟踪、减法相关跟踪、乘法相关跟踪与视场运动分析、惯性制导结合起来进行跟踪,在仿真制导跟踪中,取得了比较满意的效果。


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