靶场动态目标跟踪测量及计算机辅助方法的研究

【摘要】： 动态目标跟踪测量是国内外测试技术领域重点研究的前沿方向，它主要应 用于军事、航天、交通等领域，特别在军事、航天领域首先发展，并取得了相 当成功。相比之下，从总体上讲国内在这方面的研究较落后，故，本课题的开 展则意在追踪国际前沿，以达到对靶场目标跟踪测量技术进行新的研究，并在 此基础上探索计算机辅助测试的途径和方法。 本论文总体上包括两个有前后继承关系的部分。第一，系统研究目标跟踪 测量的基础理论和方法，并给出光电跟踪测量靶场多目标测量的方法。第二， 在此基础上，重点研究靶场目标测量中相关的动态特性，并结合计算机仿真技 术的研究，得到光电跟踪测量计算机辅助的途径和方法。最后，通过仿真试验 进行相应的验证。 本论文首先从总体上介绍了目前国内外动态目标跟踪测量及其计算机模拟 技术的现状和发展方向，以及涉及的相关学科、技术的基本概念和原理，并根 据我们的具体情况确定论文的内容。 第二，为了深入研究靶场测试技术，我们对运动目标的跟踪测量技术所涉 及的具体方法、原理以及相关传感器特性进行了系统性研究。其中包括：目标 跟踪的基本理论，被测对象的运动模型，常用传感器的性能及其跟踪原理，以 及光学跟踪的常用模式等。 第三，在我所对靶场目标测量已有研究成果的基础上，系统研究了电影经 纬仪跟踪测量空中目标位置的方法。其中包括：光电跟踪测量靶场目标的方案 选择，测量数据的处理方法，脱靶量及其测量系统误差的修正，光波折射误差 的修正，以及弹道参数的解算等。 第四，为了进行运动目标跟踪测量的计算机模拟研究，我们进行了光学系 统线性特性、跟踪测量过程中随机干扰特性、以及测量数据的时间序列特性的 相关理论的系统研究。 第五，以我所研制的GS系列高速摄影测量仪及靶场测试中有代表意义的 防空高炮为模拟对象，并在对测量环境、以及弹丸运动特性进行相关的简化和 近似的条件下，采用了先模拟出被测对象的运动、再模拟测量过程、最后添加 测量噪音的方法，实现了靶场动态目标随动跟踪测量过程的模拟，并给出仿真 结果。 第六，多目标跟踪测量是我国急需解决的难题，我们在系统研究了光学测 量多弹道轨迹方法的基础上，给出了三维弹道搜索的简单方法，其中涉及：同 名像点的判定，二维投影多弹道轨迹的搜索方法，以及空间迭代搜索三维弹道 轨迹的方法，并给出了仿真结果。 摘要 总之，通过本课题的深入研究，我们不仅更加系统地掌握了跟踪测量和计 算机模拟的基本理论和方法，而且，在其它同事研究成果的基础上提出了如： 多弹道三维迭代搜索方法，多弹道脱靶量的计算方法，高速摄影测量计算机模 拟方法，光学随动测量弹道轨迹的计算机模拟方法等。当然，还有很多问题需 要更加深入广泛地研究，如：靶场大气环境的精确模拟，弹丸发射及飞行特性 的高精度模拟，模拟过程的可视化研究，多目标测量的更一般化算法的研究 等，这也是我们以后努力的方向。