一种基于多模板的红外成像导引头捕获跟踪目标方法技术

本发明专利技术提供的一种基于多模板的红外成像导引头捕获跟踪目标方法，应用于无人机平台发射空地导弹，包括：导弹发射前，光电吊舱将拍摄多幅模板并依次装订至导引头，同时火控系统将所模板对应的参数、作战场景和作战对象装订至导引头；导弹发射后，导引头依次根据每幅所述模板的视场范围对目标进行模板匹配，获取捕获点并对该捕获点进行迭代跟踪；模板匹配完成后导引头持续对目标进行智能识别捕获直至识别成功后进入跟踪状态；导引头保持跟踪状态，直至命中目标。此方法实现了红外导弹发射后不管的作战方式,提高了红外成像导引头全自主捕获目标的概率和跟踪目标的稳定性，此种捕获目标的方法易实现、可操作性强、方便且成本低。方便且成本低。方便且成本低。

A target acquisition and tracking method of infrared imaging seeker based on multi template

【技术实现步骤摘要】
一种基于多模板的红外成像导引头捕获跟踪目标方法


[0001]本专利技术属于无人机
，更具体地，涉及一种基于多模板的红外成像导引头捕获跟踪目标方法。

技术介绍

[0002]红外成像导引头是利用目标场景红外辐射进行成像，实现自动捕获和跟踪地面固定/移动目标，同时将目标视线角速度信号和导引头框架角信号提供给导弹自动驾驶仪，实现导弹自动导引直至命中目标。在满足战技指标的前提下，具备低成本、夜间使用、发射后不管等特点，能够实现对舰船、车辆、坦克、建筑物群、军事阵地等目标进行精确打击功能。
[0003]红外成像也有缺点，由于红外波长较可见光长，相同入瞳直径下，光学成像系统分辨率低于可见光，而且同样成本下红外探测器的像素低于可见光探测器，导致红外图像清晰度明显低于可见光成像。成像清晰度差，像素低导致红外探测器对目标的探测距离较短。目前红外导引头捕获方式目前大致有三种：模板匹配、人在回路和智能识别。三种方式各自有各自的优势，但是劣势也显而易见。
[0004]人在回路捕获模式是红外导引头最常用的捕获跟踪目标的方式。在导弹飞行过程中，通过链路将红外图像实时传回地面工作站，操作人员控制摇杆移动光标，点击目标，然后点击位置信息传回导引头完成对目标的捕获。此种方法命中精度完全依赖于操作人员，不同人的反应能力的差异和心理素质的差异会影响导弹命中情况。另外，此种方式需要装配弹载数据链将图像回传，无人机发射模式还需要装配机载数据链作为中继配合图像回传，而且为适应此种作战方式，机载火控系统和地面站软件系统需要修改，导致现有成熟作战体系增加很多改动工作量。
[0005]通常，模板匹配捕获方式拍摄一幅模板装订，捕获时刻将实时图像与模板进行比对，比对成功后完成对目标的捕获跟踪，此种方式匹配一次的成功概率较低；若匹配成功后，导弹飞抵目标的过程中，跟踪点会发生漂移，脱靶量较大。
[0006]智能识别捕获模式是通过将多种典型目标对导引头进行深度学习与训练，导弹在飞行过程中可直接捕获目标，不依赖于飞机的机载设备，可实现发射后不管。但是对于车辆和坦克这种小目标来说，这种方式使得导引头作用距离在1.5km以内，对于远射程弹道，对于中制导的精度要求非常高，从而保证识别时刻目标在导引头视场范围内。
[0007]综上所述，目前红外成像导引头在使用方式以及捕获跟踪模式并没有很好的解决方案来提高捕获概率和捕获作用距离，导致红外成像导弹在没有更广泛的应用到实际战场。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的针对现有技术中存在的问题，提供一种红外成像导引头捕获跟踪目标方法，采用给导引头装订多个模板以及每个模板对应的参数、作战场景和作战对象，飞行过程中导引头通过多模板对目标进行捕获和跟踪点修正，弹道末段通过智能识别捕获跟踪
目标直至命中目标。解决了单一模板匹配跟踪点漂移量过大的问题，实现了红外导弹发射后不管的作战方式，提高了红外成像导引头全自主捕获目标的概率和跟踪目标的稳定性，此种捕获跟踪目标的方法易实现、可操作性强、方便且成本低。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0010]一种红外成像导引头捕获跟踪目标方法，应用于无人机平台发射空地导弹，所述方法包括：
[0011]步骤S1，导弹发射前，光电吊舱将拍摄多幅模板并将多幅模板依次装订至导引头，同时火控系统将所述模板对应的参数、作战场景和作战对象装订至导引头；
[0012]步骤S2，导弹发射后，导引头依次根据每幅所述模板的视场范围对目标进行模板匹配，获取捕获点并对该捕获点进行迭代跟踪；
[0013]步骤S3，所述模板匹配完成后导引头持续对目标进行智能识别捕获直至识别成功后进入跟踪状态；
[0014]步骤S4，导引头保持跟踪状态，直至命中目标。
[0015]优选的，所述步骤S1具体包括：
[0016]步骤S11，根据弹目距离确定每幅模板的捕获位置，根据所述捕获位置和无人机吊舱的拍摄位置，确定每幅所述模板对应的无人机吊舱的拍摄视场角，其中，所述拍摄视场角包括偏航视场角和俯仰视场角；
[0017]步骤S12，根据所述捕获位置处的光电吊舱的偏航视场角、像素数和像元尺寸计算得出对应所述捕获位置处的拍摄焦距；
[0018]步骤S13，光电吊舱根据所述拍摄焦距对目标进行拍摄，并将所述模板依次装订至导引头，根据所述捕获位置距离目标由远及近的顺序重复所述步骤S12和所述步骤S13直至模板装订完成；
[0019]步骤S14，火控系统通过弹载飞控系统将作战环境与作战对象装订至导引头。
[0020]优选的，通过下述公式计算得出对应所述捕获位置处的拍摄焦距：
[0021][0022]其中，f为所述拍摄焦距、α为所述偏航视场角、N为所述像素数，a为所述像元尺寸。
[0023]优选的，所述步骤S13还包括：光电吊舱每传输一幅所述模板时触发火控系统将传输的模板对应的参数传递至弹载飞控系统，所述弹载飞控系统将所述参数装订至导引头，其中，所述参数包括偏航视场角和俯仰视场角。
[0024]优选的，所述步骤S2具体包括：
[0025]步骤S21，导弹飞行至所述捕获位置时，将所述捕获位置处的实时图像与所述模板进行匹配；
[0026]若匹配成功，则导引头以新的捕获点为跟踪点进行跟踪；
[0027]若匹配不成功，则导弹保持原有跟踪状态或惯性飞行状态；
[0028]重复所述步骤S21直至所有所述模板完成匹配。
[0029]优选的，所述步骤S21中，将所述捕获位置处的实时图像与所述模板进行匹配之前，还包括：弹载飞控系统实时向导引头传输导弹的实时位置坐标、导弹姿态、弹体角速度、飞行速度，以用于对所述模板进行变换后完成模板匹配。
[0030]优选的，所述步骤S3具体包括：
[0031]S31，导弹飞行至智能识别作用距离内导引头开启智能识别模式；
[0032]S32，导引头根据作战环境和作战对象在最后一个跟踪点附近以预设的像素数对跟踪点进行截取并识别；
[0033]若识别成功，则智能识别模式切换至智能跟踪模式，完成弹道末段对目标的跟踪；
[0034]若识别不成功，则扩大截取的像素数并重复所述步骤S32直至识别成功。
[0035]优选的，光电吊舱确保光电吊舱拍摄的每幅所述模板的视场范围与导引头进行模板匹配时刻的视场范围一致。
[0036]优选的，根据所述弹目距离预设模板的拍摄数量设为4个，以及根据所述弹目距离确定每幅模板的捕获位置分别设为3.5km、3km、2.5km、2km。
[0037]优选的，所述智能识别作用距离设为1.5km。
[0038]本专利技术的技术方案的有益效果在于：
[0039]本专利技术的方法采用给导引头装订多个模板以及每个模板对应的参数、作战场景和作战对象，飞行过程中导引头通过多模板装订对目标进行捕获和对跟踪点进行多次修正，弹道末段通过智能识别捕获跟踪目标直至命中目标。解决了单一模板匹配跟踪本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种红外成像导引头捕获跟踪目标方法，应用于无人机平台发射空地导弹，其特征在于，所述方法包括：步骤S1，导弹发射前，光电吊舱将拍摄多幅模板并将多幅模板依次装订至导引头，同时火控系统将所述模板对应的参数、作战场景和作战对象装订至导引头；步骤S2，导弹发射后，导引头依次根据每幅所述模板的视场范围对目标进行模板匹配，获取捕获点并对该捕获点进行迭代跟踪；步骤S3，所述模板匹配完成后导引头持续对目标进行智能识别捕获直至识别成功后进入跟踪状态；步骤S4，导引头保持跟踪状态，直至命中目标。2.根据权利要求1所述的红外成像导引头捕获跟踪目标方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：步骤S11，根据弹目距离确定每幅模板的捕获位置，根据所述捕获位置和无人机吊舱的拍摄位置，确定每幅所述模板对应的无人机吊舱的拍摄视场角，其中，所述拍摄视场角包括偏航视场角和俯仰视场角；步骤S12，根据所述捕获位置处的光电吊舱的偏航视场角、像素数和像元尺寸计算得出对应所述捕获位置处的拍摄焦距；步骤S13，光电吊舱根据所述拍摄焦距对目标进行拍摄，并将所述模板依次装订至导引头，根据所述捕获位置距离目标由远及近的顺序重复所述步骤S12和所述步骤S13直至模板装订完成；步骤S14，火控系统通过弹载飞控系统将作战环境与作战对象装订至导引头。3.根据权利要求2所述的红外成像导引头捕获跟踪目标方法，其特征在于，通过下述公式计算得出对应所述捕获位置处的拍摄焦距：其中，f为所述拍摄焦距、α为所述偏航视场角、N为所述像素数，a为所述像元尺寸。4.根据权利要求2所述的红外成像导引头捕获跟踪目标方法，其特征在于，所述步骤S13还包括：光电吊舱每传输一幅所述模板时触发火控系统将传输的模板对应的参数传递至弹载飞控系统，所述弹载飞控系统将所述参数装订至导...

【专利技术属性】
技术研发人员：何君，刘海龙，寇巍巍，孟尧，赵锴，王玲，
申请(专利权)人：彩虹无人机科技有限公司，
类型：发明
国别省市：