分布式星敏感器下空间目标同步关联方法

将分布式星敏感器作为空间目标的监视平台,需要将多星敏感器拍摄星图中的空间目标即时关联。星图中的空间目标为没有纹理、颜色等特征的弱小目标,无法利用经典目标关联算法解决。以对极几何约束为关联依据,提出一种分布式星敏感器下空间目标同步关联方法。对极几何约束能够描述多视图的内在射影关系,广泛应用于图像匹配和拼接问题,将其应用于目标关联领域。基于实测数据,进行300组星图的关联实验,统计出空间目标关联概率达90%,验证了算法的可行性,给出了关联门限的合理参考值并分析了造成关联错误的多种原因,基于蒙特卡洛法估算误判最大概率。实验证明本文方法在星敏感器工作中的抖动、测量偏差及少量干扰点的影响下有较理想的关联效果。     

一种智能区域监视视频系统的设计与实现

针对日益广泛运用的户外监视技术,设计一体化转台结构,把前端设备高度集成在其内部,同时将长焦距CCD和被动热成像装置结合监视,根据运动目标图像识别算法,研究了一种适合复杂地形和气候的智能区域视频监视技术,对区域内运动目标进行智能跟踪和报警,并成功将该技术运用到海管保护领域,取得了很好实际使用价值。     

星空背景下空间目标的快速识别与精密定位

为了提高光电望远镜系统测量空间目标的实时性和定位精度,建立了空间目标快速识别与精密定位系统,讨论了空间目标运动特性、快速识别、星像质心计算和天文定位等算法。首先,介绍了空间目标光电观测系统的系统构成和工作原理;深入分析了空间目标在CCD视场中的运动特性,提出了一种空间目标快速识别算法。然后,结合帧间差分法和数学形态学等,完成了空间目标的快速识别。最后,研究了天文定位算法,采用Tycho-2星表,实现了空间目标的精密定位。实验结果表明:空间目标快速识别处理时间约为10ms,实时天文定位处理时间约为25ms,实时天文定位精度优于4″。得到的结果满足空间目标监视技术的实时性好、精度高、稳定可靠等要求。     

大视场云层分布定位的光电测量系统

为获得空间目标监视设备上空适合观测的天区以提高设备的使用效率和观测效率,设计了实时监视观测站上空云层位置分布的光电测量系统。该系统采用以扁椭球折反射透镜组为核心的大视场光学设计,结合非制冷红外焦平面列阵探测器用于全天时采集天空云层图像;通过装有图像采集卡的计算机对采集的天空背景图像进行伪彩处理、图像修复等操作后,获得无云、薄云、厚云以及它们之间过渡区域可清晰区分的伪彩云层图像,并根据实验标定建立的空间角位置和像素的函数关系,给出云的分布位置信息。实验结果表明,该测量系统可以每5s输出一次高度角在20°以上的彩色云图,并计算出天空中云层的方位分布,定位精度约为1°。此系统可以实现云层分布的大视场定位测量,并提高空间目标监视设备的效率。     

基于星载光电成像跟踪测距的空间目标定轨

以获得空间未知目标的轨迹运动信息为目的,研究了一种基于星载光电成像跟踪测距方式的空间目标定轨技术。该技术从测量学角度出发,利用星载光学测量系统获得目标的相对运动信息,利用角度传感测量系统获得卫星的姿态角变化和跟踪架的角随动信息,最后通过坐标变换解算出目标在地球惯性坐标系中的绝对运动信息。文中依次从物理模型、坐标体系、基本原理等方面对该项技术进行了描述和推导,获得了目标在地球坐标系下的状态方程和观测方程。最后,在对天基监视卫星轨道模型、星载光电跟踪控制模型、目标特性及光学成像测距模型进行分析后,建立了具体的数学模型,并对计算结果进行了分析讨论。得到的结果显示理想模型的目标轨迹测量精度优于0.5km。     

复杂背景成像条件下运动点目标的轨迹提取

为改进空间目标天基实时监视能力,研究了美国在空间中段实验卫星上搭载的对空间目标进行在轨检测与跟踪的信号处理器的工作方案.针对该处理器在目标运动轨迹提取阶段采用的先二元速度滤波再能量累积判决的“筛选-确认”解决方案,提出了两点改进方法:一是在“筛选”阶段增加运动速度约束条件,二是在“确认”阶段增加样本均差约束条件,使其在降低虚警概率的同时提高检测概率,从而普遍适用于复杂背景成像条件下运动点目标轨迹的提取.最后,利用实际获取的云层背景图像数据库仿真生成了包含多运动目标的时序图像序列,并以此作为输入信号源分析比较了原算法与改进算法的性能差异.仿真实验结果表明:改进算法在二元速度滤波后候选条痕减少到原算法的50％以下,处理器运行时钟周期数从8.0×106次降低到7.1×106次;最终检测结果显示,改进算法判决门限的合理取值范围增加到20左右,可以实现对多运动目标的实时检测.     

天基照相机监测空间目标定轨方法及精度分析

考虑天基照相机观测中小尺寸空间目标时具有能耗低、精度高以及易于小型化实现等优势,研究了利用天基照相机监测空间目标的轨道确定和可观测性计算方法.分析了太阳同步轨道作为天基监视轨道的优点,结合目前国外的几种天基卫星轨道类型,设计了天基卫星轨道,在此基础上仿真分析了对不同轨道类型空间目标的可见观测弧段.根据目前地基光学观测设备的测轨精度和轨道动力学模型误差,添加了不同的测轨系统误差、随机误差及一定的动力学模型误差,仿真分析了对不同轨道高度空间目标的定轨精度.分析结果表明,采用6天7分钟/两天的天基光学测轨数据对近地轨道的空间目标定轨时,若测轨精度优于30″,动力学模型误差小于50％,则定轨精度与美国编目轨道(TLE)精度相当.采用10分钟/天的天基光学测轨数据对地球同步轨道上的空间目标定轨时,若测轨精度优于10″,动力学模型误差小于50％,则定轨精度在美国编目轨道精度范围内.     

ADS-B数据在空管自动化系统中的处理方法分析

根据当前雷达数据作为空管自动化系统单一监视源的现状,提出了一种在自动化系统接入ADS-B数据后的处理流程以及与雷达数据进行融合的处理办法,根据两种监视源的特点,对数据进行分类处理,对传统算法进行合理、灵活地调整,优化目标融合效果,对于目标融合使用了基于场景的模糊层次分析法,通过验证结果表明,ADS-B数据引入并参与自动化系统的多监视源数据融合后,实现了低空区域及无雷达覆盖区域的监视,系统在雷达数据处理,飞行计划与航迹相关,告警功能都得到了进一步优化.     

基于KPCA的SBR过程监视

序批式反应器生化污水处理系统（SBR）具有复杂的生化反应机理，其固有的严重非线性、持续时间有限、非稳态运行等给其过程监视带来特殊困难。核主元分析（KPCA）方法通过集成算子与非线性核函数计算高维特性空间的主元成分，有效捕捉过程变量中的非线性关系。将KPCA技巧应用到序批式反应器生化污水处理系统，建立了基于KPCA的SBR污水处理过程在线监视策略。在监视暴风雨事件等典型的SBR过程异常状态时，统计指标变化灵敏，诊断及时。与线性PCA相比，显示出更高的过程监视性能。     

汽轮机运行监视技术研究

汽轮机作为电厂三大主机之一,不仅关系到电厂生产工作质量和效率,同时在电厂生产过程中还发挥着巨大的作用。本文通过对汽轮机的运行监视技术进行研究,分析其温度监视、排气压力监视、转速监视、振动监视记忆轴向位移监视五项监视技术,总结出滑定运行和背压确定两项汽轮机运行监视的优化,希望能为广大电厂技术工作者提供参考。     

新型的激光跟踪系统

由康特拉维斯公司设计、制造的PA-A精密激光跟踪系统已运到加利福尼亚州的爱德华空军基地、B-1轰炸机和宇宙飞船试验场地。这种新发明的、纯机动式系统特点是单模脉冲钇铝柘榴石激光器,安装在康特拉维斯电影径纬仪上。此仪器能对空中目标的自动激光跟踪和空间位置的实时单站测量。一台自载的微型信息处理机监视和控制系统的运转参数。     

ISO标准"过程的监视和测量"条款解析

企业为了保证过程的输出能持续稳定地得到预期的结果或达到预期的目标,应针对过程的特性设置监视和测量的项目,通过对过程的实际业绩与预期目的（目标）的差异结果进行监视和测量,及时发现过程存在的问题,最终达到确保稳定提供满足要求的产品的目的。     

双臂空间机器人捕获非合作目标冲击效应分析及闭链混合系统力/位形鲁棒镇定控制

分析漂浮基双臂空间机器人捕获非合作目标所受的冲击影响效应,及捕获后空间机器人和目标组成的闭链混合系统对目标夹持内力和位形的鲁棒镇定控制。将捕获目标过程视为两机械臂末端与目标碰撞前、碰撞过程和碰撞后三个阶段。在碰撞前空间机器人和目标是分离的两分体系统,利用第二类拉格朗日方程建立漂浮基双臂空间机器人系统的动力学模型。在机械臂末端与目标碰撞阶段,基于空间机器人与目标总动量守恒,利用动量定理计算翻滚目标对空间机器人运动状态的冲击影响效应。在碰撞后,双臂空间机器人已捕获翻滚目标并组成闭链混合系统,针对混合系统在碰撞阶段受冲击影响而产生不稳定运动,提出一种鲁棒控制算法对其进行镇定控制,以实现双臂对目标夹持内力和空间机器人位形的协调控制,并达到期望的稳定状态。数值仿真验证了上述控制算法的有效性。     

云杂波成像背景的时序多帧投影抑制

为提高空间目标天基实时监视能力,对美国在空间中段实验卫星上搭载的空间目标在轨检测与跟踪信号处理器采用的基于时序多帧投影策略的MTI (Moving Target Indicator)算法进行了深入研究,并提出了一种基于时序差分标准化最大值投影的云杂波背景抑制算法.系统地阐述了时序多帧投影算法的思想与典型投影算子的设计方法;针对云杂波成像场景,对MTI算子提出了两点改进方法,即引入相邻帧差分算子与次序统计量中值估计算子来提高对云杂波成像背景的抑制能力,增强背景抑制算法的稳健性;最后,利用实际获取的云层背景图像数据库,仿真比较了不同投影算法的性能差异及影响算法性能的主要因素.仿真实验结果表明:对于输入信杂比小于2.0的弱小目标图像,本文算法的输出信杂比达到5.8以上,比MTI算法平均提高了1.0左右,有效解决了云杂波成像背景的弱小目标检测问题.     

基于KPCA的污水处理过程监视

污水生化处理过程的严重非线性给过程监视带来困难.核主元分析(KPCA)可以通过集成算子与非线性核函数有效计算高维特征空间的主元成分,从而有效捕捉过程中的非线性关系.基于KPCA方法构造污水生化处理过程监视策略,可以有效监测污水处理过程中出现的异常状态,与线性PCA监视方法相比,显示出更好的监视性能.     

基于Radon变换的空间目标运动方向检测

基于Stellarium开源天文软件获取的星空背景图像数据,在其上随机添加不同运动方向的小目标,并在不同的帧图像对小目标进行随机方向和大小的位移,模拟空间目标的形态特征和运动特征;在对序列帧图像进行预处理、去除噪声、图像分割、质心确定、图像配准、最大值投影等一系列操作后,生成包含运动目标轨迹和恒星背景目标的图像;之后使用Radon变换对空间目标的运动方向进行检测。实验结果表明,该处理方法和流程不仅能够对单个目标进行运动方向检测,而且能够检测多个运动目标的运动方向,计算得到的空间目标运动方向和实际设置运动方向的绝对误差精度均值为0.022 2°,支持对圆弧状运动轨迹进行分析,并对噪声有一定的抗干扰能力,能够有效地对空间目标运动方向进行精确、准确检测。     

基于快速运动场景下的目标跟踪改进算法

为解决目标快速运动时跟踪算法出现目标丢失和跟踪精度大幅度下降等问题,在现有的Autotrack算法基础上对其进行改进,提出了一种基于快速运动场景下的目标跟踪算法.引入空间正则权重项w对距离目标中心比较远的样本进行相应的惩罚,调整原本的全局响应变化量并将其作为时间正则项.将空间正则项和时间正则项相结合,并引入目标函数中进...     

面向目标空间高灵活性的协作机器人尺寸优化

为提高协作机器人在目标空间内避开实时障碍物的灵活性,提出了一种综合性优化指标并对其关键杆件进行尺寸优化。首先,对优化的协作机器人进行运动学分析,建立数学模型,求解可达工作空间;然后,以拿取任务路径为参考,选取目标空间,定义灵活性综合评价指标为优化目标,运用粒子群算法对关键尺寸参数进行优化设计;对比了优化前后机器人灵活工作点在任务空间内的分布。结果表明,优化后的机器人灵活工作点占比明显增大,验证了该优化设计方法的有效性。     

星空背景数字图像生成方法研究

随着空间监视相机灵敏度的提高,探测到的恒星星等越来越高,而现有基于星表数据的星空背景生成技术已难以满足要求。为了更好验证空间目标检测与跟踪算法,提出一种相机在回路的星空背景数字图像生成方法。该星空背景数字图像生成方法依据光度量与辐射度量的关系,提出恒星成像信号强度计算模型;通过星图软件SKYMAP,对天区内恒星数目及星等进行统计,得到相机观测视场内恒星数目与星等的统计函数;综合恒星成像信号强度计算模型、恒星数目及星等的统计函数与恒星在焦面的成像特性,提出基于全天区统计的星空背景数字图像生成方法。该方法可生成任何星等范围内的星空背景图像。最后,基于相机CCD与光学系统参数,对星空背景数字图像生成方法进行仿真。     

目标造型意象约束的质感与表面工艺选择

应用因子分析法对造型材料质感意象空间进行结构分析,确定目标意象和材料实验样本在材料质感意象空间的坐标位置。引入目标意象契合度的概念,通过计算与目标造型意象的意象空间距离,获取材质样本满足目标意象的契合度,以此得到符合目标造型意象的最佳材质样本,然后运用数量化理论Ⅰ方法得到目标造型意象与不同材料表面处理工艺的回归关系,其结果可直接作为产品概念设计的参考。以金融机具类产品的开发设计为例,证明了该方法的合理性和可行性。