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    摘要对于搭载在二自由度转台上的视频图像处理设备，利用解析目标像素偏差的图像处理技术可以驱动二自由度转台随动跟踪运动目标。当此类跟踪系统仅有转台姿态角度量测，而没有对目标的距离量测时，如何准确预测目标未来点位置成为该系统能否精确跟踪目标的关键。论文搜集大量系统建模、随机状态估计、非线性估计理论等方面的资料，建立了目标匀速直线运动的模型，了解目标运动的基本特性以及目标角度量测数据的基本特性后，利用 Matlab设计了卡尔曼和最小二乘法两种目标角度运动状态滤波及预测算法。随后借助 Matlab 进行仿真实验，并给出了关于目标角度信息预测的精度分析。最后在转台跟踪系统上进行了测试，验证了算法的有效性。28629
    毕业论文关键词 目标跟踪 角度量测 非线性滤波 精度分析
    Title Research on target tracking of two degree ofFreedom turntable based on angle measurementAbstractWhen it comes to the video image processing equipment equipped with the turntableof two degrees of freedom,the target pixel deviation of the image processingtechnology can drive the two degree of freedom turntable with the moving trackingmoving target.When such tracking system only measure attitude angles ofturntable,and not do the target distance measurement,how to predict the futuregoal points accurately become the key of whether the system can track the targetaccurately.In this paper,the angle observation information of the target iscollected and the data is analyzed.After we understand the basic characteristicsof the target movement and understand the basic characteristics of the measureddata, we use Matlab and design kalman and least squares method filters to filterand predict motion states of the target.Then,we ues Monte Carlo simulation methodto simulate and get the accuracy analysis of the target angle.Finally,the testis carried out on the turntable tracking system to verify the validity of thealgorithm.Keywords target tracking angle measurement non-liner filtering accuracyanalysis
    目次
    1绪论1
    1.1课题背景1
    1.2国内外研究现状.1
    1.3论文结构2
    2系统建模3
    2.1引言3
    2.2坐标系.3
    2.3系统运动状态模型5
    2.4方位角高低角三角函数关系6
    2.5信号时延简析7
    3滤波算法分析8
    3.1引言8
    3.2最小二乘估计算法8
    3.3递推最小二乘法8
    3.4卡尔曼滤波10
    3.5扩展卡尔曼滤波12
    4匀速直线系统仿真14
    4.1引言14
    4.2蒙特卡罗仿真14
    4.3仿真环境15
    4.4卡尔曼滤波16
    4.5最小二乘法滤波19
    4.6滤波精度分析24
    5转台实验及精度检测25
    5.1引言25
    5.2方位角精度检测25
    5.3高低角精度检测27
    结论30
    致谢31
    参考文献32
    1 绪论1.1 课题背景自从人类诞生，为了生存乃至追求更高品质的生活，实现对目标精确追踪一直都是热点问题，例如跟踪待追捕猎物、GPS 实时跟踪目标位置等。拓展到军事和民用范畴，在设计目标跟踪系统时，必须把跟踪精度和跟踪效果作为核心问题对待[1]。目标跟踪即通过采集量测角度等信息来估量目标相对于传感器等测量仪器的位置和速度[2]。作为目标跟踪范畴里相当重要的组成部分，被动式目标跟踪对现代国防而言有着极其重要的研究价值和极为广泛的应用前景[3]。其跟踪精度直接影响作战系统在残酷战争环境下的存活能力和战斗能力。实现对目标的及时跟踪，高精度的跟踪设备是武器系统精准打击的必要条件。而要实现对目标的跟踪需要获得角度和距离量测，测距需要有源发射装置，存在成本高、易暴露自身位置的问题。而仅有角度观测属于被动观测，可提高武器系统生存能力，基于方位角的目标跟踪技术应运而生。方位角追踪技术利用传感器接收声波信号或电磁波[4]，从而对信号源的目标运动状态等进行估计。对于具有视频图像处理的光电跟踪系统，由于图像采集设备具有时间延迟特性，需要对运动目标的角度信息进行预测。本课题旨在利用非线性动态化的角度量测，估计和预测目标的角度信息，从而为光电传感器的发展和机动目标跟踪问题提供新的思路。
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