基于面元网格化的空间目标光学特性计算方法

为实现复杂结构空间目标光学特性的工程化计算,基于计算几何的面元网格化思想,提出了一种空间目标光学特性计算方法.建立了空间目标标准几何结构、面元网格划分、面元遮挡、面元照度计算的数学模型,设计开发了空间目标光学特性计算软件.针对不同的卫星目标,进行了光学特性的计算,并将计算结果分别与解析法计算结果和试验测量结果进行比较分析,结果表明面元网格化的计算精度优于解析方法,且与试验结果相比其计算偏差小于一个视星等,满足工程应用的要求.     

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.     

多目标优化方法辨识伞弹弹道参数

采用状态重构、多目标优化辨识理论 ,利用低空伞弹全弹道测试坐标数据为信息源 ,使理论计算弹道状态变量 (速度、坐标 )与实测 (或准实测 )弹道状态变量在统计意义上充分逼近 ,辨识出影响低空伞弹弹道的关键参数——阻力系数、主伞充满时间、弹射速度和附加质量系数 .经多枚实弹空投测试数据验证 ,表明此方法的处理结果是一致的、有效的 .     

现代启发式算法理论研究

对模拟退火算法、遗传算法、列表搜索算法和蚁群算法等具有代表性的现代启发式算法起源与发展历史、算法理论研究的主要内容及方法等，进行了系统地总结与综述。对算法研究中出现的一些理论问题进行了讨论。探讨了算法在结构和研究体系上的统一性，并指出了将来研究的主要方向。     

天基红外扫描图像点目标检测算法

针对天基红外扫描型探测器的成像特点(时间延迟积分和半像元错列对准),提出了一种基于自适应背景预测的红外扫描图像点目标检测算法。首先,采用递归背景估计的背景预测模型,利用最速下降法求解滤波系数。其次,对背景去除后的残差图像进行自适应门限探测,并对过门限图像进行双向脉冲匹配以抑制噪声,提取目标。最后,采用蒙特卡罗方法对算法性能进行了仿真分析。实验结果表明:当信噪比大于3时,目标检测概率可达99.5%(虚警1.07×10-2)。算法实时性分析表明:算法处理能力为31.37Mb/s。     

基于三维模型的空间目标视觉位姿测量

传统空间合作目标视觉测量技术的适用范围受合作标志安装情况的限制。以边缘轮廓为合作特征,通过三维结构模型建立合作关系,提出一种适用范围更广的空间合作目标视觉位姿测量方法。方法生成不同观察方位的二维目标特征模板与测量图像进行搜索匹配,采用轮廓方向特征对匹配度进行评价,从最优匹配结果中解算目标位姿参数。采用离线预处理策略和两阶段图像金字塔搜索优化方法对处理过程进行加速。通过数字仿真试验和半实物仿真试验对方法的准确性和稳定性进行了验证,垂直光轴方向位置测量绝对误差优于2 mm,沿光轴方向位置测量相对误差优于0. 7%,姿态测量绝对误差优于0. 2°,单次位姿测量用时小于0. 5 s,能够满足空间目标导航需求。     

深空背景点目标红外序列图像生成

针对空间目标天基探测仿真系统需求,提出了一种基于卫星工具套件(STK)+MATLAB的深空背景点目标红外序列图像生成方法.点目标表面温度计算采用了比节点网络法更高效的等温简化模型以提高仿真效率;由比低分辨率光谱仪(LRS)模型更完备的中段空间实验卫星(MSX)红外星表提供深空背景模型,扩展了探测系统仿真应用领域;同时,建立了以电子数表征的目标背景照度和图像灰度转换模型.图像仿真过程中加入卫星扰动误差、相机测量误差和焦面电子学噪声,仿真生成的图像序列更接近真实物理过程.该仿真方法可以模拟任意时刻、任意指向和任意光学视场4～26 μm的点目标红外图像序列,图像生成实时性好.文章最后给出了某空间目标的红外序列图像仿真实例.     

基于STK的深空背景点目标红外序列图像生成方法

针对空间目标天基探测仿真系统需求,提出了一种基于STK＋MATLAB 的深空背景点目标红外序列图像生成方法。点目标表面温度计算采用了比以往节点网络法计算更高效的等温简化模型以提高仿真效率;深空背景模型采用了比以往LRS（低分辨率光谱仪）模型更完备的MSX（中段空间实验卫星）红外星表的建模方法,扩展了探测系统仿真应用领域;建立了以电子数表征的目标背景照度和图像灰度转换模型。图像仿真过程中加入了卫星扰动误差、相机测量误差和焦面电子学噪声,仿真生成的图像序列更接近真实物理过程。该仿真方法可以模拟任意时刻,任意指向和任意光学视场的4-26μm的点目标红外图像序列,图像生成实时性好,仿真结果更接近真实物理过程。文章最后给出了某空间目标的红外序列图像仿真实例。     

低空伞弹外弹道动力学模型

在一定的假设的基础上 ,将飞行系统 (炸弹与降落伞组成 )看作为变质量的质点弹性系统 ,充分考虑了变质量、附加质量及其引起的作用力 ,给出了作用在伞衣上的横向气动工程计算方法 .借鉴现代控制理论的结构化模型方法 ,建立了低空伞弹自动坠落过程、拉直过程、充气过程及稳定下落过程的结构化模型 ,使计算机编程易于实现 .运用该模型通过空投试验数据验证 ,表明此弹道模型是有效的     

智能化遗传算法

针对遗传算法的收敛速度慢、收敛早熟和概率稳定性差等问题提出一种智能化遗传算法(IGA)。首先，建立描述种群进化的统计特征量，为IGA的算法策略提供决策依据。其次，建立种群的自学习算法、种群的自组织算法与遗传算子操作概率的自适应算法，并将这些算法嵌入最优保存简单遗传算法(OMSGA)，从而构成IGA。最后，从理论上对算法收敛性及效率进行了分析。通过遗传算法标准测试函数的仿真结果证明了算法的实用性和有效性。