基于极化域波达因子的飞行器群内近距定位

研究飞行器群内近距定位,可改善飞行器群生存能力,飞行器群载电磁矢量传感器位置误差等因素造成了群内定位困难,根据机载缺损电磁矢量传感器姿态位置与接收信号之间的变化规律,建立飞行器群载传感器阵列全孔径导向矢量。根据信号时间、极化和空域相位延迟三维数据结构关系,采用盲信号极化状态等参数的极化域波达因子探测法,保留传感器在机身中安装姿态和位置信息,计算电磁波空间谱, 汇聚目标信息,实现飞行器群对短距多目标定位。对飞行器位置误差不敏感,解决短距目标极化参数随接收位置变化、交叉极化、增益/相位漂移和接收机位置误差问题。仿真试验表明该算法有效。     

机载摄像机优化调整模型及其应用

成像变换涉及到不同的坐标系统之间的变换,各个坐标系统的相互关系是建立机载摄像机模型的基础。摄像机的调整首先要根据无人战斗机(UCAV)与目标的当前速度等因素预测下一次检测时各自的位置、UCAV的姿态等参数。可以通过分析小时间片内的变化情况,实现UCAV及机载摄像机的控制与调整。实验结果表明,本文的方法有较好的实时性,可以使目标始终位于视频图像的中心位置附近,对于目标中心点的预测及图像跟踪是有效的。     

基于直接配点法的远程交会轨道优化设计与仿真

介绍了直接配点法在空间飞行器远程轨道交会最优化问题中的应用。首先给出了空间飞行器远程轨道交会最优化控制问题模型,其中运动方程在地心惯性坐标系下建立;性能指标选为轨道交会过程中燃料消耗最小;控制变量为推力、方位角和高低角;终端状态受到位置和速度的约束。然后,采用直接配点法将最优控制问题离散化为非线性规划问题,选取各配点上的状态量和控制量作为优化参数。最后应用适合求解大型非线性规划问题的SNOPT软件包对参数最优化问题进行求解。仿真结果表明直接配点法对于空间飞行器远程交会轨道初始参数取值不敏感,具有一定的鲁棒性,且求解过程具有一定的实时性。     

立体视觉系统的目标可见性及测量精度分析

立体视觉系统对目标的可见性及测量精度问题直接决定了基于立体视觉的飞行器相对导航的成败及导航精度。从立体视觉系统结构出发,对目标的可见性及测量精度问题进行了研究。分析了目标可见性及系统测量精度的影响因素|推导了相机参数、立体视觉系统结构参数及目标特征位置等因素对视觉盲区、有效视场宽度和目标可分辨性的约束公式|建立了以上各因素对立体视觉系统相对导航测量精度影响的模型公式,并进行了仿真分析。仿真结果可用于飞行器相对导航中立体视觉系统结构的优化设计。     

基于扰动大气模型的乘波构型飞行器再入弹道仿真

作者在半速度坐标系建立临近空间乘波构型再入飞行器质心动力学方程,将地球扰动大气模型应用于飞行器再入弹道分析,讨论了再入点运动参数和飞行器设计参数对标准弹道的影响,完成了不同大气模型对飞行器再入弹道射程、高度、过载、热流特性影响的对比分析。仿真结果表明：大气模型的变化对临近空间乘波构型飞行器再入弹道终点高度、最大过载、最大热流、总吸热量等参数影响明显,飞行器总体、结构、热防护、导航、制导与控制等系统设计必须考虑大气参数变化的影响。     

用GPS数据进行机载SAR运动补偿处理

针对真实飞行条件下飞机运动和定位误差降低图像质量的特点,提出了用四个GPS(global positioning system)组合测量来确定飞机姿态参数的新方法,具体实现方法是使用一个主接收机送飞机各个部分的微分修正量给辅助接收机,三个辅助接收机送回基线向量,给出了实现该方法的具体步骤。并通过此方法实现了机载SAR(synthetic aperture radar)的实时姿态确定,结合距离-多普勒成像算法进行机载SAR数据的运动补偿处理。试验表明利用四个GPS提供的运动参数对具有大运动误差的SAR数据运动补偿后,能得到高质量的高分辨率SAR图像。     

飞行器动力学信息辅助MEMS惯导系统

使用微机械电子(micro electro mechanical systems, MEMS)惯导系统(inertial navigation system,INS)的飞行器由于其MEMS惯性器件测量精度低,致使导航误差快速发散。针对该问题,提出了一种利用飞行器动力学(aircraft dynamics, AD)信息辅助MEMS惯导解算的方法。〖JP2〗它基于AD建立的飞行器运动模型和运动误差模型,利用实时解算的飞行器运动状态构建卡尔曼滤波器对MEMS惯导误差进行估计和修正。在此基础上,进一步考虑了INS/全球定位系统(global positioning system,GPS)组合导航时该方法的改进算法,提出了一种利用GPS定位信息和预测滤波器对飞行器动力学模型误差估计的方法。最后的半实物仿真实验结果表明,飞行器动力学信息辅助滤波器可以有效地减小系统误差,提高 MEMS惯导系统输出精度。     

虚拟发射装置在投影系统中的定位方法研究

针对现有技术的局限性,提出了一种在三维空间中确定一个物体相对于投影平面的空间六个自由度的方法。阐述了基于激光发射和图像识别的定位技术,采用虚拟发射装置向已知投影平面发射多束激光,通过已标定的摄像机拾取光束在平面的投射图案并计算投射点的位置,进而计算虚拟发射装置相对于平面的位置姿态,对影响定位精度的因素进行了分析。该技术在虚拟消防训练以及虚拟射击训练系统中得到了应用。     

基于标注图像的MPEG-4人脸运动参数获取方法

提出了一种基于标注图像的MPEG-4人脸运动参数(FAP)获取方法。首先对人脸进行手工标点,然后使用摄像机拍摄人脸运动序列并录制语音数据,通过图像分割与标记点定位等操作提取标记点位置信息,再根据人脸特征点的几何分布确认标记点对应的三维FDP参数,最后经过计算得到人脸运动参数。将获取的结果数据应用到基于MPEG-4的语音驱动的三维人脸合成与动画系统中,取得了很好的效果。     

中段目标微运动建模方法与宽带雷达回波仿真

改进了中段目标微进动动力学参数模型,建立了微进动目标数学描述方程,从中段目标的外形特征、运动特征及散射特性全面阐述了中段目标的物理特性,提出了中段目标的移动散射点模型,最后给出了仿真结果,为中段目标识别提供了重要基础。     

Fast-moving target tracking based on mean shift and frame-difference methods

The mean shift tracker has difficulty in tracking fast moving targets and suffers from tracking error accumulation problem.To overcome the limitations of the mean shift method,a new approach is proposed by integrating the mean shift algorithm and frame-difference methods.The rough position of the moving target is first located by the direct frame-difference algorithm and three-frame-difference algorithm for the immobile camera scenes and mobile camera scenes,respectively.Then,the mean shift algorithm is used to achieve precise tracking of the target.Several tracking experiments show that the proposed method can effectively track first moving targets and overcome the tracking error accumulation problem.     

视觉着陆三维合作目标结构设计与定位算法

随着垂直起降无人机的应用热潮,学者们对基于合作目标的视觉着陆方式做了大量研究.针对现有平面合作目标对无人机着陆的局限性,从抗遮挡鲁棒性以及减少其它传感器辅助两个角度,设计了一种新型的三维立体合作目标与定位算法.基于合作目标空间特征,结合多边形的遮挡特性以及自然界的色彩信息,采用归纳法设计出三维合作目标;同时,利用合作目标的几何成像特点,提出仅基于视觉信息的用于着陆导引的位置解算算法;鉴于相机成像的变比例特性,推导出特征提取投影偏差与位置解算精度的关系,并深入分析了对后者的影响.基于Simulink平台搭建相机成像仿真系统,验证了合作目标具有极高的抗遮挡鲁棒性和位置解算精度,并且在多数位置下,偏差估计误差在0.01 m以内,并且不考虑投影偏差的影响下位置解算误差不超过0.1 m,符合设计以及实际应用需求.     

机载双通道SAR地面慢速运动目标参数估计方法

针对机载双通道合成孔径雷达(synthetic aperture radar, SAR)系统中运动目标参数估计,提出了一种利用目标相位历程拟合目标运动参数的方法,包括距离向速度、方位向速度、距离向加速度和方位向加速度估计。对于高信杂噪比目标,直接利用通道之间的相位关系推导了目标运动参数估计的解析表达式;对于低信杂噪比目标,杂波抑制后,利用目标真实合成孔径时间与目标方位向运动参数的关系结合相位历程一起进行参数估计。该方法只对目标相位进行拟合,计算量低,易于工程运用。仿真与实测数据验证了该方法的有效性。     

基于辅助匹配的1点RANSAC单目视觉导航算法

针对1点随机抽样一致性(random sample consensus,RANSAC)单目视觉导航算法中的主动视觉匹配失效问题,提出了一种基于辅助匹配的1点RANSAC单目视觉导航算法。首先,该算法通过引入尺度不变特征变换(scale invariant feature transform,SIFT)算法完成特征匹配;其次,采用RANSAC算法解算基础矩阵和匹配点;最后,通过实验验证了算法的有效性。实验结果表明,该算法能够解决主动视觉匹配失效问题,提高1点RANSAC单目视觉导航算法的导航精度。SIFT辅助求解的有效匹配点精度在5个像素之内,航向角平均误差减小5.04°,俯仰角平均误差减小1.21°,滚动角平均误差减小3.03°。     

类相关时频分布在雷达目标识别中的应用

针对雷达一维距离像的非平稳特性,提出一种利用类相关时频分布的高分辨雷达目标识别方法.该方法通过优化时频分布中的核函数来实现在模糊时频平面的特征抽取和特征压缩.在此基础上,提出并实现了利用模拟退火算法同时优化时频特征和识别性能的目标识别方案.仿真实验结果表明,基于类相关时频分布的雷达目标识别方法合理可行,提出的模拟退火核函数优化算法在识别性能上优于已有的Fisher鉴别比优化算法.     

基于TOA和TDOA的三维无源目标定位方法

提出了一种基于到达时间(time of arrival, TOA)和到达时间差(time difference of arrival, TDOA)的空中运动平台对目标高精度三维定位的无源定位方法。该方法使用3个辅站信号到空中运动平台的TOA以及辅站位置确定空中运动平台自身的位置,然后依据目标散射回波到达各个辅站与空中运动平台的TDOA确定目标的位置。分析了三维TDOA目标定位模糊产生的原因,提出了一种无模糊的高精度TDOA目标位置求解算法。仿真结果表明,该算法比经典的TDOA定位算法精度高,而且不存在定位模糊,从而验证了该空中运动平台对目标进行无源定位方法的有效性以及正确性。     

基于融合Dijkstra的凸壳算法的舰载机机库调运规划

为解决舰载机在特殊的机库环境中调运路径规划问题,提出了一种融合Dijkstra方法的凸壳算法。首先,建立了飞机机库调运的数学模型以及相关基础模型,为算法应用提供基础。其次,给出了利用凸壳算法进行路径规划的执行机制,并利用其建立了飞机调运可行路径有向图。然后,利用Dijkstra方法对该可行路径有向图进行最短路径求解,最终给出最优路径。最后,将该方法应用于库兹涅佐夫号航母飞机机库调运。结果表明,该方法原理正确,且能够较好地给出最优路径。     

三角交叉无源定位位置偏差估计滤波算法研究

提出了一种基于两观测站的三角交叉法对机动目标无源定位的算法，不是采用传统的对机动目标位置进行估计，而是直接对机动目标的位置偏差进行估计滤波，使定位的模糊区域迅速缩小，以达到快速定位跟踪的目的。列出了对位置偏差估计的状态方程和测量方程，用加权的最小二乘估计和卡尔曼滤波算法，实现了定位和跟踪。进行了计算机仿真，得到了良好的效果。     

基于辅助信标的无人机协同目标跟踪

针对无人机姿态角误差与观测误差影响目标定位精度问题, 构建基于辅助信标的无人机协同目标跟踪模型, 提高了对目标的定位精度。提出基于辅助信标的姿态校正方法, 利用辅助信标的精确位置实时校正无人机的姿态角, 减小姿态角误差对定位精度的影响。根据双无人机的最优观测构型, 设计双无人机协同控制律, 得到无人机观测的优化轨迹, 以提高无人机对目标的观测质量, 最后采用容积卡尔曼滤波算法得到目标的状态估计。仿真结果表明该算法能有效减小无人机姿态角误差和观测误差对目标定位的影响, 提高目标跟踪精度, 具有一定的工程应用价值。     

面向多障碍物海面卫星搜索动目标方法

在多障碍物海面航行的动目标需规避海面障碍物,运动特征更为复杂。为提高卫星搜索该类目标的效能,分析了目标规避海面障碍物对其在搜索图中概率分布的影响,基于目标马尔可夫运动过程,提出一种面向多障碍物搜索海面的动目标运动预测方法。在使用搜索图建立动目标搜索环境模型的基础上,搜索过程中首先根据卫星探测信息更新搜索图,然后采用该运动预测方法计算目标转移概率,再次更新搜索图。最后采用最大化目标发现概率作为卫星搜索策略建立仿真场景,实验结果验证了所提方法的有效性。