文档介绍：华中科技大学硕士学位论文机免遭攻击,提高飞机的生存能力,研究红外搜索与跟踪系统成为飞机导弹预警的必然趋势[1]。导弹警戒系统能对空中目标进行搜索,提供目标指示数据,完成拦截、摧毁来袭的空空的地空导弹。导弹警戒系统最初以雷达为基础,但是全世界被导弹击落的飞机中,90%是被红外制导导弹击落的。这些静默攻击的导弹不会触发雷达警戒装置,因此现在导弹警戒主要以红外和紫外传感器为基础。美国AN/AAR-34、38、44等导弹警戒装置采用红外传感器,探测导弹羽烟的红外辐射和导弹的空气动力热特征信号,能探测较远距离的导弹,并能提供较精确的导弹方位信息。最新研制AAR-58等采用了小型阵列探测器、双色(多频谱)探测器、先进的算法,大大降低了虚警率,提高了反应速度,并减少了重量。例如,AAR-58仅采用两个重约9kg的装置,就可以实现360度警戒。红外型警戒系统还向多功能化发展,或配备具有警戒功能的红外搜索-跟踪系统,或采用工作在3-5和8-12µm的凝视型焦平面阵列,来实现警戒、搜索-跟踪、导航等功能。IRST的设计拥有更强大的能力:全方位、宽视场地自动搜索远距离目标;多目标高精度跟踪;被动式距离估计;可同时跟踪多个目标;庞大的处理能力。在各种情况下,必须优化相关的跟踪精度,以支持导弹寻的器锁定和传感器融合等功能跟踪远距离飞行飞机的红外信号。多目标交叉时有效,并和平台上的传感器和武器系统集成,并在严重的电子干扰下发射武器。IRST的综合性能取决于上述因素的结合,提高系统的可靠性、改进探测精度、减少不明确因素,并增强雷达、电子战武器系统,为飞行员提供目标数据指示。国内外研究状况国外研究状况欧洲的IRST研发工作主要由EUROFIRST联合组织领导,该组织包括意大利的费尔公司、OBIT公司。EUROFIRST已经开发出PIRATE(被动红外机载跟踪装备)IRST,装备四个国家的"欧洲战斗机2000"飞机。这种液体致冷的装置轻(少于60千克)而紧凑(),功耗少于550瓦。系统使用高性能无热光学部件、在3~11微米区域高灵敏的探测器和先进的2华中科技大学硕士学位论文算法(使用19万源程序行),可在74千米范围内探测到高速喷气式飞机。系统本身使用安装在座舱盖左侧的高灵敏度红外传感器。PIRATE的空-空作业包括以各种视场跟踪多个高速目标(最多超过500个,)、确定优先任务、跟踪和识别单目标以及随动捕获模式,支持恶劣气候条件下的导航和地形回避。法国研制的IRST系统为OSF光电跟踪与搜索系统。OSF的传感器头就安装在"拉法尔"战斗机座舱罩的前方,它将拥有2个光学头,能同时进行探测。瑞典的萨伯动力公司研制IR-OTIS系统,安装在"萨伯"JA-37飞机上用于飞行试验。IR-OTIS可采用大视场IRST和窄视场FLIR两种工作方式。系统提供昼夜被动态势感知,并向飞机的火控系统传送目标数据,传感器工作在8~12微米波段。美国空军目前装备了洛克希德·马丁公司制造的AAS-42IRST。AAS-42传感器经过优化,晴朗时能在185千米距离上探测机壳摩擦产生的红外信号。作为防空应用时,AAS-42低虚警率,提供远距离、高分辨率和被动式目标报告。AAS-42的固有抗干扰能力证明在入侵评估方面十分宝贵,甚至可对付正在机动入侵和实施干扰的密集目标。其它应用包括探测空中加油机。该IRST系统的平均无故障时间为513小时。AAS-42工作在长波红外,主要探测目标在机动摩擦时产生的机壳发热。而且系统可以从各种方向探测目标,而不必处在能看到加力燃烧室尾烟的位置。F-14D还能够利用AAS-42在战区弹道导弹(TBM)助推时探测之。对付TBM发射器时,IRST对于远距离目标告警和跟踪是关键的。AAS-42的快速修正、大区域搜索和高角度分辨率形成精确的早期指示,满足反战区弹道导弹交战的固有时限要求。俄罗斯机载IRST系统为OEPS-27红外搜索与跟踪设备,它结合激光测距机来获得目标距离,通过结合这些不同的传感器提供了多种作战可能性,包括:不同工作模式的雷达和IRST同时搜索目标;通过IRST/激光器通道实现静默目标指示和交战;机动作战中扩展搜索、跟踪和目标指示,包括指示AAM导弹对付选中的目标。在晴朗天气时,能很好地跟踪多个目标,作用范围可达14千米。国内研究状况新型的用于防御和空战的“红外搜索探测跟踪分析”(IRST)系统也正在研制当中。中国国产的“鹰眼”瞄准吊舱已经装备了各种作战飞机。3华中科技大学硕士学位论文近十年来我国的中国科技大学、华中科技大学、国防科技大学等大专院校相继在红外成像制导和红外预警系统方面展开了研究。本文完成的工作本文以机载红外预警系统项目为研究背景,对红外多目标检测与跟踪算法进行了研究。通过检测红外序列图像中的目标来确