红外传感器模型的成像仿真效果分析

红外传感器的建模仿真是信号注入式仿真性能评估中的关键环节。通过分析红外成像系统的工作过程,提出了一种由调制传递函数（MTF）法、基于图像像素处理法以及光线追迹法相结合的红外传感器建模方法;为了定性地对所建立的红外传感器模型进行评估和分析,需要对仿真后的红外图像进行分析和评价,提出了由一、二维直方图和图像傅立叶频谱分析相结合的分析方法,并结合仿真试验结果进行了成像仿真效果分析,验证了模型的可行性,避免了单一分析方法只能评价部分效应成像效果的缺陷。     

海天背景下三维目标红外成像仿真方法研究

通过建立的目标三维模型和场景数学模型,利用光线跟踪技术与图像融合算法,实现了海天背景下指定场景信息的目标红外成像仿真.首先,介绍仿真的主要流程,然后对建立三维目标信息、实现光线跟踪算法、目标红外图像与背景红外图像融合三部分分别进行了讨论,最后给出了实验生成的海天背景下指定位置的三维目标的仿真红外图像.     

简化运动模型的目标图像角跟踪系统设计

光电跟踪系统的非线性滤波问题是影响跟踪精度的重要因素,传统的解决方法一般基于混合坐标系或笛卡尔坐标系完成,算法复杂,实时性不高.本文针对一类基于图像的光电跟踪系统,讨论了直接利用目标测角信息在球坐标下建立简化目标运动模型,并实现稳定跟踪的方法.文章用最小二乘法在球坐标系下建立了目标运动的简化模型,基于蒙特卡洛方法进行了仿真,给出了仿真结果,并与传统的EKF算法进行了对比.仿真结果证明了方法的可行性.     

光电经纬仪跟踪飞行目标的一种仿真方法

在计算机上仿真光电经纬仪跟踪目标的动态过程,可为民航事故分析、日常飞行训练评估、新武器飞行测试等民用、军用领域提供一种有效的手段,具有重要的意义.在分析光电经纬仪跟踪空中飞行目标原理的基础上,提出了用3DSMAX软件仿真光电经纬仪跟踪目标的一种实现方法.结合软件功能建立了仿真模型,以双站交汇跟踪目标直线平飞为例,获得了目标以测量时间为序的跟踪图像序列.用外极线约束法验证了仿真图像序列的正确性,表明该方法完全可以仿真光电经纬仪对目标的跟踪与成像过程.     

基于液晶光阀的数字仿真目标研究

室内检测光电跟踪测量设备的电视系统,关键是提供适合的仿真目标.用液晶光阀作为成像平行光管的目标板,实时显示计算机控制的数字仿真目标图形;在外光源的照射下,平行光管将液晶光阀显示的图形成像于无穷远,提供给被测光电跟踪测量设备.用计算机生成的数字仿真目标可以在形状、大小、数量、背景及对比度等方面满足光电跟踪测量设备的检测需求.仿真目标的形成方便、灵活,克服了原有平行光管目标的固有缺陷.     

融合摄像机位姿信息的模板匹配跟踪算法

针对图像制导目标跟踪系统在跟踪过程中,由于图像旋转、成像视角和目标尺度的变化带来的跟踪漂移问题,提出一种利用摄像机的位姿信息的匹配模板校正和更新方法。根据摄像机与目标的相对位姿信息,建立目标透视成像模型以及不同摄像机位姿情况下的模板校正方程;将校正方程分解为实时图像旋转和模板仿射变换两部分减小模板变换的误差;通过设计与相关系数和距离信息相关的模板更新策略达到适应跟踪系统逐渐接近目标过程中目标的变化。采用基于视景仿真软件Vega Prime产生的模拟飞行视频对算法进行了验证。实验表明所提算法能够适应图像制导跟踪系统在跟踪过程中目标尺度、成像视角以及图像旋转的变化,减小跟踪漂移。     

基于VEGA的光电经纬仪仿真的研究与实现

为了实现计算机对光电经纬仪的仿真,采用了一种基于MultiGen Vega环境开发虚拟现实仿真系统的方法.以光电经纬仪和目标的数学模型为理论基础,通过CREATOR建模工具建立相对应的仿真模型对象,利用VEGA驱动仿真模型,并在VC6.0的编程环境下实现仿真程序的开发.仿真系统全面仿真了经纬仪对空中目标跟踪定位的工作情况,仿真结果表明,和实际数据基本一致,对实际系统的研究具有重要的指导意义.     

大孔径空间探测系统的缺陷分布分析

针对空间光学成像探测系统的口径越来越大,在加工中容易产生局部缺陷的问题,分析了局部缺陷分布位置对于光学系统的影响。基于成像光学系统的调制传递函数给出了缺陷位置分布对空间频率的影响的理论分析。利用Zemax和Matlab软件对一个实际缺陷的调制传递函数特性进行了仿真研究,结果表明:在光学系统中有效避免了局部缺陷对高频的不利影响,可使截止频率提高5%。     

结合三维场景的目标跟踪系统研究

目标光电跟踪系统在航空、航天及军事工程等领域得到大量应用。测试跟踪精度可以采取全数字仿真方法,具有调试方便、成本低、不受天气影响等优点。应用计算机图形学方法产生包含目标、背景光学特性和跟踪系统跟踪轴作用、传感器作用等在内的虚拟场景,是对目标光电跟踪系统进行理论研究的有效手段。基于三维图形图像标准——OpenGL,研究跟踪系统光电传感器视场模拟图像的产生方法,在模拟图像中能够看到对任意轨迹的目标扩展度、姿态变化。利用该虚拟仿真平台,对目标光电跟踪系统的跟踪识别问题进行了一些简单讨论。     

“低慢小”目标的雷达与光电复古探测跟踪方法

针对单一探测方式难以对“低慢小”目标进行全天候探测与跟踪，采用雷达与光电的主被动复合探测技术，结合两者的优势，提高定位精度，实现脉冲多普勒雷达扫描探测引导光电系统精跟踪。首先利用四元数法建立雷达坐标系与光电坐标系的空间配准模型，雷达与光电系统空间配准后，光电接收到目标位置信息视场自动转向目标；当雷达与光电探测到同一目标，通过最小二乘法将雷达与光电探测目标数据进行加权时间配准，最后将配准后的数据采用扩展卡尔曼滤波交互多模型算法(EKF-IMM)进行滤波预测，改善复合探测系统能持续跟踪能力，同时对目标在不同运动状态下具有强适应性。仿真与实验分析表明通过复合探测的方法实现对目标进行探测跟踪，利用EKF-IMM算法降低了噪声干扰，提高了目标跟踪能力及精度，其精度较传统模型提高了7%左右。     

Removing atmospheric MTF and establishing an MTF compensation filter for the HJ-1A CCD camera

The total image modulation transfer function (MTF) comprises imaging system MTF and atmospheric MTF, both of which can produce blurring effects in remote-sensing images. Imaging system MTF, one of the important specifications of the imaging system, is used to characterize the radiometric response of the sensor. Atmospheric MTF, which consists of aerosol MTF and turbulence MTF, usually changes with external atmospheric conditions. To obtain the MTF of the imaging system, the atmospheric MTF has to be removed from the total image MTF. This study aims to determine a method for removing the atmospheric MTF for the charge-coupled device (CCD) camera on-board the Huanjing 1A satellite (HJ-1A). The aerosol MTF and the turbulence MTF in the CCD images were first predicted based on the aerosol optical depth (AOD) derived by dark target and reanalysis of data from the National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research (NCEP/NCAR). Then, the MTFs of the CCD camera were retrieved by removing the aerosol and turbulence MTFs from the total on-orbit image MTFs that were calculated from the linear features on CCD images. For the HJ-1A CCD camera, results show that the MTF values at Nyquist frequency increased by about 10% after the atmospheric MTFs were removed. The total image MTF became degraded by about 50% when AOD was high or turbulence was strong. Furthermore, this study has established an MTF compensation (MTFC) filter for the HJ-1A by modifying the ‘modified inverse filter (MIF)’ approach. Results illustrate that the effective instantaneous field of view (EIFOV) of the restored image improved from 78 to 41 m, while the noise level of the model was well controlled. This research demonstrates that the modified approach is effective for sensors with low MTF values.     

遥感图像恢复与遥感器MTF 在轨检测技术

遥感成像过程受到大气和成像系统中的光学、探测器和电子学子系统等的影响, 引起成像退化作用, 造成图像模糊, 降低了图像中信息的提取能力。图像恢复技术可以改善图像的质量, 提高图像信息提取能力。依据图像恢复技术的要求, 高精度成像系统调制传递函数(MTF) 是高质量图像恢复的基本条件。针对不同遥感器之间、同一遥感器不同时期存在的成像性能变化, 所引起成像系统MTF 变化的实际情况, 介绍了成像过程中系统MTF 在轨运检测方法。着重于介绍刃边法, 对刃边法的原理、刃边法检测对地物景观的要求等进行了详细分析, 对这一方法中有关图像景物的行扫描采样、扫描行的配准以及对所获得的边扩散函数的拟合等关键技术进行了详细介绍, 这些技术是保证较高精度获取遥感图像MTF 的基础。文章在介绍基于成像系统MTF 图像恢复技术后, 通过实验检验了方法的可行性, 结果表明以MTF 在轨检测为基础的图像恢复技术, 可以明显地提高遥感图像质量。     

有源电力滤波器切换跟踪与优化控制

为了提高有源电力滤波器的动态性能, 基于切换系统理论研究其电流跟踪控制问题. 首先, 建立系统的切换动态模型, 根据切换系统理论和空间电压矢量法证明二次稳定性, 并设计相应的切换控制序列. 考虑到控制器的数字化实现, 建立系统的离散切换系统模型, 提出在采样周期内使系统性能最优的切换控制策略. 仿真结果表明, 该控制策略能实现对指令电流的精确跟踪, 降低功率器件的开关频率, 从而有效地提高系统的动态性能.

     

Dynamic model for the system testing process

The approach for estimating and controlling the software testing effort presented in this paper is based on the theory of dynamical systems. The system testing process is modeled by a dynamical system to better understand its behaviour and to assist project and test managers in planning and tracking effort needs.The proposed model is based on worktime effort measurement and has been applied on three industrial software development projects data. In comparison to other models of the literature the worktime based system testing model describes the behaviour of the process more adequately. Consequently, decisions about the duration of system testing can be supported. Previous models from reliability modelling were selected for comparison. However, the emphasis here is placed on industrial experience on effort tracking and control.     

超磁致伸缩微致动器车削加工系统模糊自适应精密位移控制

考虑温度及弹簧非线性的影响,基于非线性压磁理论、扩展的J-A模型及动力学分析,建立超磁致伸缩微致动器车削加工系统非线性动力学模型;研究了前馈径向基函数(RBF)逆控制与多模自适应反馈控制方法.提出了以系统运行时间为开关的多模切换控制方案,在系统初始运行时刻采用PD反馈控制器,当时间达到规定的切换时刻采用自适应模糊滑模反馈控制器,使系统全局具有较高的跟踪精度.     

挖掘机轨迹跟踪的滑模变结构控制

对液压挖掘机工作装置的轨迹跟踪进行了研究。在分析了液压挖掘机工作装置的动力学方程的基础上,针对其复杂的非线性,提出了一种新的液压挖掘机工作装置轨迹跟踪方法,即应用机器人学理论,建立了三自由度液压挖掘机工作装置的拉格朗日动力学模型,设计了带低通滤波器的滑模控制器,利用低通滤波器的滤除高频信号的功能,消除控制信号的抖动,给出沿规划轨迹工作所需的控制量,并给出了控制系统的设计方法。对三自由度工作装置进行了仿真研究,其结果表明,所设计的控制器对设定轨迹的跟踪具有良好的动态特性,对系统的不确定性具有较强的鲁棒性,在存在模型误差和外部扰动的情况下,该方案既能达到高精度快速跟踪的目的,又能消除滑模控制的抖动问题。     

基于超声影像导航的肝癌消融机器人系统的误差传递

建立了基于超声影像导航的肝癌消融机器人系统误差传递模型．该系统主要由超声影像设备、导航 软件子系统、定位装置和穿刺机器人四个模块组成．机器人系统首先通过三维超声重建、术前模型和术中实体的 配准以及定位装置和机器人之间的坐标转换将肿瘤的目标靶点转化到机器人坐标系中,然后再控制机器人运动到 指定的靶点位置进行治疗．首先分析上述流程,指出误差源．然后,利用齐次变换矩阵的微分矩阵建立靶点映射 误差传递模型,并通过仿真实验验证了靶点误差模型的正确性．最后,对系统进行了精度测试实验,实验结果表 明该系统的总体误差小于5 mm,满足消融治疗肝癌的需求,能有效地提高肝癌的治疗效果．     

Adaptive Anti-saturation Tracking Control with Prescribed Performance for Hypersonic Vehicle

For the hypersonic vehicle with external disturbance, input saturation, model parameter uncertainties and prescribed performance constraint, the tracking control strategy is studied in the thesis. Firstly, a prescribed performance function is introduced into the control design by transforming auxiliary variable errors, which guarantees tracking performance of the control system. On the basis of second-order system model of hypersonic vehicle, an adaptive anti-saturation terminal sliding mode (TSM) controller with prescribed performance is presented by using the adaptive control theory and TSM control. The stability theory of the control law is presented by Lyapunov stability theory and the numerical simulations are conducted to indicate the effectiveness of the proposed control scheme.     

利用GPS进行车辆动态定位的自适应模型研究

提出一种GPS动态定位系统模型,并将其应用于车辆的导航定位系统,获得了明显效果.将GPS的误差等效为马尔柯夫过程,采用描述机动载体运动的"当前"统计模型,建立了一种利用GPS对车辆进行动态导航定位的滤波模型及自适应卡尔曼滤波算法.仿真结果表明,应用所提出的强跟踪动态定位模型和算法,与改进前相比车辆导航定位系统的精度、实用性均得到了明显提高.