考虑到背景杂波图像结构无规则且复杂, 目标图像结构规则且简单, 两者之间的结构差异为杂波度量提供了有效途径, 提出一种基于图像结构复杂度的背景杂波表征方法。首先, 方向梯度直方图能有效表征图像结构信息, 利用图像局部区域方向梯度分布熵表征对应区域的结构复杂度; 其次, 考虑到人眼视觉系统对图像对比度敏感, 分别在图像方向梯度分布熵空间和对比度空间中度量背景杂波与目标之间的差异,采用标准方差加权求和的方式对背景杂波建模; 最后, 推导了背景杂波与目标获取性能之间的关系, 建立了光电成像系统目标获取性能评估模型。利用公开数据集对模型进行了验证, 实验结果表明, 所提方法所评估的目标获取性能与实际主观目标获取性能具有较高的一致性, 而且在均方根误差(RMSE)、相关性方面优于现有的杂波度量方法。

为去除图像中与直线检测无关的边缘点，获取完整的直线边缘，准确提取直线段特征，提出一种方向预测搜索与边缘曲率约束的直线段提取方法。利用双阈值方法检测目标边缘点以跟踪边缘轮廓;利用最近跟踪产生的边缘点中含有的方向信息预测下一边缘点的搜索方向，在边缘断裂处采用深度优先搜索方式在预测方向上跨越断裂点继续搜索边缘点，有效避免分岔路径错误选择，保证获得更加完整的边缘轮廓；利用边缘曲率约束和长度约束在边缘轮廓中提取直线段边缘点；利用直线段边缘点拟合直线，并从全局角度合并离散直线段得到最终的直线段。实验结果表明，该方法能有效处理边缘的断裂和分叉，准确提取出更完整的直线段和端点信息，并且具有较快的运算速度，性能优于现有的典型直线段提取方法。

为模拟实战环境下半主动激光制导的目标回波能量, 设计并研制了注入式激光能量模拟设备。对激光制导能量传递过程及模拟技术进行研究。首先, 针对激光制导**工作过程, 建立了激光在大气中传输发生散射与衰减的模型, 并针对实战中存在的各种烟雾、降雨、干扰烟剂等进行建模仿真。接着, 设计了激光目标回波能量模拟器的总体方案, 选用DPS-A激光器和布儒斯特角薄膜偏振器模拟激光衰减过程。设计了光纤耦合与匀光准直系统。最后, 构建了激光制导半物理仿真系统, 分别进行了激光回波能量模拟实验、激光导引头标定与激光末制导试验。实验结果表明: 激光能量模拟误差小于30%,导引头线性角度范围内残差小于008°, 测角精度小于045 mrad, 末制导过程体视线角跟踪误差小于02°。该系统可模拟多种实战环境中激光能量传输情况, 且精度高, 能够满足激光制导半物理仿真要求。

为提高激光导引头测角精度, 研究了激光导引头测角误差的来源, 并分析了直写式激光导引头标定系统误差。首先, 分析了激光导引头内光学系统和探测器安装误差对导引头测角的影响; 其次, 介绍直写式激光导引头标定系统的工作原理, 给出理想条件下转台转角和导引头测角关系; 再次, 为了提高标定后导引头测角精度, 分析了标定系统存在的安装误差; 最后, 针对一次实际的标定过程, 结合文中分析方法对标定系统误差进行了校正, 导引头零位误差由校正前的2.5 mrad降低到了1 mrad以内。文中结论为直写式激光导引头标定系统中的结构安装精度要求提供了分析方法, 进而提高了标定后激光导引头的测角精度。

为提高TLD算法在广泛场景下跟踪鲁棒性和实时性的问题,本文从跟踪模块和学习模块两个方面对TLD算法进行了改进, 提出引入样本删除机制的TLD粒子群目标跟踪算法。首先, 用基于颜色特征的粒子群目标跟踪算法替代TLD算法中原来的跟踪模块, 增强TLD算法在应对目标出现非刚性形变、尺度变化、旋转、遮挡等情况下的跟踪鲁棒性。接着, 针对TLD算法的学习模块引入样本删除机制, 在跟踪过程中为样本库中正负样本数量分别设定一个阈值, 当正负样本数都达到各自阈值时, 便会启动样本删除机制。然后, 对待分类进入样本库的图像块进行等级评价, 删除对正负样本表征能力都较弱图像块。最后, 将样本库中的正负样本与当前目标进行相似度匹配, 删除对当前目标表征能力低的样本。通过对OTB2013和OTB2015数据集中相关视频序列的实验结果证明, 本文算法的OPE精确度达到0.687, 算法的OPE成功率为0.488, 算法运算效率平均提高了25.71%。基本满足广泛场景下目标跟踪的鲁棒性, 并显著了提高算法运算效率。

为提高导引头稳定平台抗扰性, 提出了一种导引头稳定平台的扰动补偿及改进滑模控制策略。首先根据扰动特点将扰动分为摩擦力矩和“剩余扰动”两部分, 基于Stribeck摩擦模型辨识摩擦参数, 并进行摩擦力矩补偿; 采用扩张高增益观测器对“剩余扰动”进行估计, 并给出了扩张高增益观测器的收敛条件。然后设计了改进滑模控制器作为稳定回路的控制器实现伺服控制, 采用Lyapunov函数证明其稳定性。最后, 搭建测试系统分别进行了稳定平台性能测试和导引头性能测试, 用于验证跟踪和抗扰效果。实验结果表明, 跟踪1 (°)/s的梯形波时, 提出的控制器有效地补偿了摩擦, 同时稳态精度提高了0.032 8 (°)/s; 给定三轴转台典型幅值和频率扰动下, 采用提出的控制器时系统隔离度至少提高了0.57%。表明提出的控制器改善了系统抗扰性。

为了提高导引头稳定平台抗扰性及速度稳态跟踪性能, 提出了一种基于扩张状态观测器(Extended State Observer, ESO)的双积分滑模控制器 (Double Integral Sliding Mode Controller, DISMC)。首先, 采用二阶扩张状态观测器对系统的未知扰动进行估计; 然后, 采用了双积分滑模控制器实现了系统的低稳态误差跟踪, 同时采用了改进的幂次趋近律来削弱控制系统的抖振影响; 最后, 采用导引头稳定平台进行目标跟踪实验和隔离度性能测试。实验结果表明, 与传统基于扰动观测器(Disturbance Observer, DOB)的PI控制方法相比, 跟踪3 (°)/s的梯形波时, 在提出的控制器作用下速度跟踪快速性提高了48 ms, 跟踪误差标准差提高了0.0131 (°)/s。同时用转台模拟弹体扰动分别为sin(πt)°、3sin(5πt)°、7sin(2πt)°时, 系统的隔离度分别提高了2.91%、0.45%、0.7%, 表明基于扩张状态观测器的双积分滑模控制器对导引头稳定平台具有较强的抗扰性和较好的跟踪性能。

传统激光相干探测系统中, 一般采用单频激光作为发射源, 实现目标测量或跟踪; 而在国外典型应用中, 采用锁模脉冲串与相干接收方式融合, 可实现目标距离-多普勒成像（简称R-D成像)。因此, 此文重点针对基于锁模CO2激光的R-D成像展开仿真分析。首先建立锁模脉冲串激光模型; 其次对频谱混叠进行展开, 并结合自旋运动中的目标模型开展回波信号的匹配滤波处理; 最后通过相应FFT和IFFT运算, 可获得目标的R-D图像, 并给出含有噪声情况下、自旋目标在不同转动角速度以及不同脉冲回波相叠加所获的成像质量改善的R-D图。经过相应仿真分析可知, 采用基于锁模脉冲串的成像方法, 可利用一个大脉冲获得一幅目标R-D图, 可作为弹道目标诱饵识别的“运动指纹”特征。

以马赫-曾德尔干涉仪为模型，分析了基于相干态光源的量子干涉雷达的探测原理，系统研究了由大气闪烁引起的光强起伏和大气损耗对量子干涉雷达性能的影响。将湍流大气视作耗散-涨落通道，结合经典湍流统计推导得到了湍流大气的透过率系数概率分布(PDTC)函数P(T)。利用P(T)分析了量子干涉雷达的灵敏度、分辨率，深入讨论了大气平均透过率T-A、闪烁指数β2D对其探测性能的影响。结果显示：高损耗环境中大气闪烁引起的透过率起伏能显著提高相干态量子干涉雷达的灵敏度。