精确制导仿真实验室

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1、“精确制导武器”以其“打得准、打得狠”著称，在近年来的局部战争中，发挥了巨大威力。成像型精确制导技术提供了丰富的目标／背景信息，具有很强的抗干扰性能，特别是具有目标选择和命中点选择能力，能在复杂的战场环境下实施精确打击¨。自海湾战争以来，成像型精确制导技术成为当今世界各国竞相发展的精确制导技术之一，国内外都在这一领域投入了大量人力物力。精确制导武器的发展，促进了精确制导系统仿真的研究和应用。成像型精确制导技术与以往非成像制导技术有本质的区别，检验设计中图像处理、图像识别、图像跟踪算法可行性以及抗干扰能力等军方感兴趣的指标，靠最后的靶场试验不可能进行全面的检验，需要加强对成像型精确

2、制导系统仿真的研究。成像型精确制导系统仿真在武器系统的设计、研制中发挥着越来越重要的作用，具有重要的军事和经济意义。近些年来，不少国家在精确制导系统仿真试验方面进行了大量研究，所采用的成像型精确制导系统仿真主要是半实物仿真，有景象投影和信号注入式2种方式，并取得很好的效益和应用价值。本文基于半实物仿真原理，通过闭环和开环仿真方式，构建成一个TV／IR成像型精确制导系统仿真评估系统，对电视和红外导引头的图像处理算法、搜索算法、识别算法、跟踪算法进行验证评估，并完成对电视、红外成像导引头的抗干扰性能评估。1仿真评估系统构成成像型精确制导信息处理系统需完成对视频图像的采集、图像预处理、

3、图像分割、目标识别以及目标跟踪等处理工作，由于成像包含的信息量非常大，运算量也相应很大，因此对成像型精确制导系统的仿真评估系统软硬件提出了很高的要求，系统结构原理框图见图1。1．1系统硬件组成系统硬件由图形工作站、主控计算机、视频存储计算机和DSP高速图像处理系统、可控转台、CCD摄像头及光学投影仪等组成。(1)HP图形工作站图形工作站用于生成实时动态的红外、电视虚拟战场环境图像信号，在考虑大气传输等对能量传输影响的情况下，实现对典型目标、典型背景、典型干扰的仿真模拟，或根据需要提供合适的外场实拍红外或电视录像，为成像型精确制导系统仿真评估提供图像源。(2)DSP高速图像处理系统

4、DSP高速图像处理系统由CG300视频采集显示卡和TI公司TMS320C6201DSP高速图像处理板组成。视频采集显示卡主要负责红外／电视图像的采集和显示，DSP高速图像处理板对采集的红外／电视图像进行目标识别和跟踪算法处理后，输出目标的误差信息给主控计算机。(3)可控转台具有六自由度的可控转台的作用是根据主控计算机发来的指令调整方位、俯仰角，使目标始终处于视场中相应的位置，转台控制器可通过计算机接口发送指令进行操作。(4)主控计算机主控计算机用于对成像型精确制导系统进行制导性能评估，通过CG300视频卡采集并显示送来的红外／电视视频信号，通过RS422接口实时接收转台输出的目标

5、方位、俯仰信息并将目标误差数据送转台，通过IPC5313D接口实时接收DSP高速图像处理系统送来的误差信号，通过IPC5375D接口控制红外／电视信号切换，并通过RS232接1：3与存储计算机实时通信。(5)存储计算机存储计算机通过RS232接口和主控计算机进行实时通信，通过CG300视频卡实时采集、显示并存储红外和电视2路图像信号，并可重放所存储的视频图像，以便进行事后评估工作。(6)CCD摄像头CCD摄像头的作用是通过镜头将物空间的实际景象转换成模拟电信号，送信号到图像采集卡并交计算机处理。1．2系统软件组成模块系统软件主要由虚拟战场环境生成模块、监控软件模块、实时图像处理模

6、块、计算机实时图像存储模块及评估模块几部分组成，软件系统各模块功能如下：(1)虚拟战场环境生成模块虚拟战场环境生成模块提供整个成像型精确制导系统仿真评估的图像源，设计时需要考虑许多因素。根据典型目标的类型、参数、性能指标、运动状态，以及典型背景的类型、状态，在不同的气候、地点、天气、时刻的特性，并考虑大气影响大小，以及导引头光学部分、探测器部分的影响，生成能反映目标、背景红外或可见光特性的战场环境。(2)监控模块监控模块是控制系统运行的中心，具有通信功能、数据库存储功能以及精确定时功能，能通过RS一422和RS一232两种串行口分别与转台以及存储计算机通信，能在试验过程中将试验数

7、据实时地存储起来，并能通过I／O板与DSP图像处理机通信。(3)实时图像处理模块实时图像处理模块是成像型精确制导系统仿真评估的核心，包括目标识别和跟踪算法的设计，并通过硬件平台将算法实时实现。基于红外／电视图像的低对比度和可能的各种噪声干扰，对数字化的图像进行预处理、图像分割、特征提取及目标识别。考虑到目标的各种可能情况，采用形心跟踪、相关跟踪、差分跟踪、峰值跟踪、预测跟踪等多种跟踪算法进行目标跟踪，以适应目标的大小和姿态变化，各种跟踪算法根据判别因子自动切换。基于提出的算法，进