图像匹配制导系统.docx

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1、图像匹配制导系统目录编者按11 .序言12 .图像匹配制导系统分类23 .地形匹配系统24 .雷达区域相关系统35 .微波辐射区域相关系统36 .智能相控阵雷达系统4编者按利用目标及其周围环境的景物特性或辐射特性引导飞行器的制导系统。飞行器上的探测器感受目标周围的景物、图像或飞向目标沿途的景物特征，并将收集到的数据（或图像）与预先存储在飞行器记忆装置中的基准数据（或图像）比较，根据比较结果确定飞行器相对于目标的位置,产生控制飞行器的指令,消除飞行偏差。图像匹配制导系统分为地形匹配、雷达区域相关和微波辐射区域相关三种类型。1 .序言图像匹配制导系统通过敏感地面特征图像与弹上预存图像进行匹配，将导

2、弹导向目标的自主式制导系统。通常它与惯性制导系统组成复合制导，多用于巡航导弹的制导，也用于弹道导弹的末段制导，以提高制导精度。组成：图像匹配制导系统一般由敏感装置、基准图存储装置和相关器组成（见图）。敏感装置通常为雷达敏感装置或光学摄像装置，用于取图、成像和处理（或转播）图像。常用的基准图存储装置为数字图像存储器或模拟图像存储器，用于储存预先获得并经过处理的基准图集。相关器为计算机、光学相关装置、电子图像相关管或数字模拟相关器件等，用于完成实时图与基准图的相关运算。原理：导弹飞行时，根据地面目标（如城市、机场和港口等）的特征信息，如地形起伏、地磁场强度分布、无线电波反射等地表特征与地理位置之间

3、的对应关系，由图像敏感装置沿飞行轨迹在预定空域内摄取实际地表特征图像（称实时图），在相关器内将实时图与预先储存在弹上存储器内的标准特征图（又称基准图或参考图）进行匹配（配准）。关键是辨识两幅由不同敏感装置在不同时间所摄取的同一景物的图像，即应用相关函数值（极大或极小）来度量图像间相似程度并判断二者是否匹配。由此确定导弹实际飞行位置与预定位置的偏差，根据这种偏差发出制导指令，进行修正，引导导弹准确命中目标。2 .图像匹配制导系统分类按图像空间几何特征和图像信息特征，分为地形匹配、地图（景象）匹配和距离相关三种制导系统。地形匹配制导系统。又称等高线地形匹配制导系统。是以地形轮廓线（等高线）为匹配特

4、征，通常用雷达（或激光）高度表作为敏感装置，把沿弹道测取的一条地形等高线剖面图（实时图）与预先存储在弹上的地形基准图在相关器内进行匹配。地形匹配制导是一维匹配，亦称线匹配。制导精度可达到百米量级。地图匹配制导系统。又称景象匹配制导系统。是以区域地貌为特征，采用图像成像装置摄取弹道下或目标区附近的区域地图并与存贮在弹上的基准图匹配。地图匹配制导属于二维（面）匹配，可以确定导弹的两个坐标偏差，实现二维控制，制导精度达数十米量级。距离相关制导系统。又称雷达区域相关制导系统。它由一部雷达、一台数字处理机和一台参考数据存储器组成。该系统是预先将选定的目标特征点（如山、河等）或人工特征点（大型建筑、水库、

5、导弹阵地的防御雷达等）至参考点的地面距离数据存储在参考数据存储器内，当导弹在惯性制导控制下飞到参考点上空时，用雷达测量到预定各特征点的斜距，并将其变为数字式地面距离，然后再把这一数据与预储的距离数据进行比较，从而可得出修正导弹飞行弹道的指令，以达到精确制导的目的。距离相关制导属三维匹配，亦称立体匹配。以上3种制导方式，也可联合使用，组成各种不同的复合制导系统，如数字式景象匹配一区域相关制导系统等。20世纪70年代开始，美国的空射巡航导弹AGM86B、“战斧”海射巡航导弹BGM-109C、陆射巡航导弹BGM-Io9G和“潘兴”11弹道导弹，均采用了惯性一图像匹配制导系统，其命中精度（圆概率偏差）

6、提高到百米以内。为了进一步提高导弹命中精度，图像匹配制导系统将向提高敏感装置精度、加快相关处理速度等方向发展。同时，将把人工智能和模式识别技术引入制导系统中，以提高制导系统的效能。3 .地形匹配系统图像匹配制导原理示毒图又称地形辅助导航系统。它以地形轮廓线（等高线）为匹配特征，在飞行器预定航迹所经过的地区选择若干区配区，绘制成很多长方形的地图（例如宽2公里、长10公里的图），再将其分隔成许多小方块（IOoXlOO米2）,在各个小方块内，预先测出该地区的平均标高，就得到以标高为特征的数字地图（图a）,将其存储在飞行器计算机内作为参考图。飞行时，飞行器上的俯视雷达高度表实时地测出航迹经过匹配地区的

7、高度,并与参考图相比较,即可确定飞行器实际航迹对预定航迹的偏差。图a表示利用地形高度特征制作数字参考地图的方法,图b表示飞行器航迹经过匹配区域的匹配情况。地形匹配系统是全天候的导航系统，由于它辐射的信号是垂直向下的，飞行器能很快地飞过任何地面干扰机的有效作用范围，抗干扰能力较强。这种系统适用于起伏不平的丘陵和山岳地带，但不适用于海上、沙漠和草原地区。4 .雷达区域相关系统用相关管把预先拍摄的侦察照片处理成电信号并存储在相关管内。飞行时，外部景像通过光学设备投射到相关管的阴极上，将光电阴极发射的反映真实外景的图像与存储在网屏上的侦察图像相比较，然后由电子倍增器中的传感器输出反映真实外景与存储图像

8、相关程度的信号，并用它作为控制飞行器的误差信号。美国的“潘兴”11导弹即利用雷达区域相关系统,当弹头再入到15250米高度后雷达开机，天线绕垂直稳定轴扫描，其扫描频率为2赫，其中1/2秒用于地形测绘和存储，1/2秒用于高度测量。5 .微波辐射区域相关系统利用目标及其周围环境微波反射率之差进行工作，将微波辐射计或红外探测器探测的信息与可见光谱部分绘制的地形图数据相匹配。导弹上装红外成像导引头和跟踪器，当红外成像传感器测出目标位置时，计算机即计算出目标的近似边界，将导弹导引到目标的近似中心。6 .智能相控阵雷达系统产品概述探测雷达采用了微带相控阵天线设计，每秒对监视环境扫描10次，能够对30度，半

9、径2120米的扇区进行目标识别。作为工业级产品，不仅支持大范围区域速度信息检测，实现动目标识别，探测率达到99%,还能够实现目标速度一距离一角度的三维信息确定，空旷环境下定位精度约0.5m,配合智能摄像装置，可实现对入侵目标的连续追踪。功能：1、目标距离探测：雷达采用FMCW调频连续波作为雷达发射信号，使用收发一体化传感器技术，通过发射信号和回波信号的频差，运用FFT频域分析技术和动态背景下目标识别技术，可实时探测目标的距离信息，发出报警，实现低虚警、低漏报。2、目标角度定位雷达的天线结构采用二元接收装置，通过平行设置的两个接收天线组阵，根据信号相位延时原理，实现目标一维角度的计算，利用环境三

10、角关系，配合目标探测距离，以雷达天线阵面法线方向为基础参考面，可以得到目标的真实位置关系。3、目标入侵探测雷达可采用多普勒效应原理，对入侵目标的速度信息进行高探测率的连续监控，以雷达天线传感器的发射接收范围可实现2120m,宽扫角30度的锥状大范围目标入侵探测，同时结合目标角度定位技术，可以对扫角进行控制，实现任意大小的矩形防区划分。优势：0识别范围大，安装简便美观0全天候，适应大风、大雨、大雪、大雾、沙尘等恶劣天气情况0连续波雷达信号不易受干扰，信号贯穿防区，每100mS对防区扫描一次，目标无法穿越，识别率达99%0XlOO雷达采用了高频率测距、测角技术，直接测量入侵者的位置，可自动控制第三

11、方的高速球追踪目标，用户第一时间了解警情，复核报警原因、确定应急方案。0XlOO雷达可以设定防区或非检测区域，这样即便雷达覆盖了如大门、安全通道等无需检测的区域，也能够实现分段报警，简化了设计和安装要求0XlOO雷达采用发射接收一体化设计，依靠目标反射识别，安装简便0XlOO雷达从开机起，不断识别更新周界环境，保证持续稳定识别0XlOO雷达采用以太网连接，施工物理方便，稳定性强组合安装图：围界环境的识别功能对比:Ll*红外对射微波对射泄漏电缆相控阵雷达自学习环境背景无无无有翻越围堵W无无有攀爬围堵有无无有区域闯入无无无有虚拟终线无无部分有行进方向识别无无无有行进速度识别无无无有识别动物无无无有识别人无无无有输出目标GPS坐标无无无有PTZ自动跟踪目标无无无有安装方式围墙地面埋地地面自保护能力无无有有各种环境下的误报率:红外对射苑波对射泄嘉电侯相授族雷达干扰源II闻小敏翅稳定中号德定号I小动物敏苒中哥随定飞身的树叶敏冬穆定穗定物定4I雅外线、反光敏冬稽定稔定稔定Rl高演电磁波跨全敬善敬冬娉定F建筑物反射博定敬呼建定博定大风稔定敏冬稳定a大雨中等穗定敬冬博定LI大雪歌萍敬冬中邙律定二-：大春睦博定建定博定沙尘敏冬博定建定枳水博定中等物5建定1支架晃动导致的堆护间隋每34个月每6个月地埋式无需