一种基于声呐信息融合的水下图像增强方法

由于光在水中传输时的衰减和散射效应,使得光学成像细节丢失、对比度下降以及颜色偏移失真,导致水下图像雾化。因此在光线条件较为恶劣情况下,水下高性能相机对目标的有效捕捉范围较小,水下光学成像系统通常很难达到令人满意的成像效果。而声呐利用声波在水中传播衰减较小的特点可以进行更远距离的探测。因此,当水下目标距离光学探测设备较远而不能进行准确光学成像来捕捉目标时,可利用声呐采集得到的信息与光学图像进行融合,实现图像增强,提高成像效果。文章提出了一种基于声呐信息融合的水下图像增强方法,首先对水下光学图像分两步进行预处理,即基于暗通道先验模型的去雾增强和自适应图像增强,再使用声呐信息对水下图像进行局部增强,明显提高水下环境中所要探测目标的对比度与可识别度。     

无缆自治水下机器人运动控制技术研究

针对无缆自治水下机器人满足不同任务要求下的运动控制进行了研究。引入极大似然参数估计算法获取水下机器人水动力系数,并在此基础上搭建起6自由度运动仿真系统。通过改进传统水下机器人体系结构中的推力器布置方式、推力分配策略、运动控制方法和船位推算算法,使得无缆自治水下机器人的运动控制系统在保持原有精确定位功能的同时也能完成远距离高速航行等任务,从而解决了高速航行给无缆自治水下机器人带来的一系列问题。海上进行的速度控制、位置控制和长航程导航试验,验证了无缆自治水下机器人在所提出的运动控制系统控制下可以满足任务需求,具有一定的工程应用价值。     

倒谱和复倒谱在被动声纳目标识别中的应用

基于声纳员的感受被动声纳可以认为是一个发声体,这个发声体可以表示为激励噪声源与发声体冲激响应的卷积。在这种情况下,使用倒谱和复倒谱的形式分析被动声纳目标噪声的时域特征,得到的目标特征不够明显,因此提出了利用指数倒谱和指数复倒谱的频谱特性来提取目标噪声的特征,进行分类识别。设计了BP神经网络分类器,利用实测数据对三类目标进行分类。分析比较了两种方法的分类结果,验证了基于倒谱和复倒谱的指数运算的被动声纳目标特征提取方法的可行性。     

基于模型的水下机器人视觉悬停定位技术

根据7000米载人潜水器水下作业的需要和特点,提出了一种基于单目视觉位姿测量原理的水下机器人悬停定位方法,构建了包含水下目标识别与跟踪、三维位姿计算及水下机器人控制三项关键技术的水下演示实验系统。以自行研制的水下机器人控制系统实验研究平台为实验载体,以4个按正四面体分布的小球构成的合作目标为观察目标,在室内实验水池中实现了水下机器人悬停与定位演示实验。实验结果显示,系统能够弓I导机器人运动到指定位姿并实现稳定的悬停和定位。该项研究为基于模型的单目视觉三维位姿测量技术开辟了水下机器人应用新领域。     

自主移动机器人视觉信息处理技术研究发展现状

视觉系统是自主移动机器人感知外界环境的主要手段之一.本文介绍了自主移动机器人视觉系统的基本组成以及不同类型的机器人视觉系统的主要特点,并结合自主移动机器人视觉系统的发展趋势,比较详细地介绍了基于 ASIC、DSP、FPGA、视觉芯片等技术的嵌入式视觉信息处理单元的主要特点及研究发展现状.本文最后提出了实现具有较强实用性的自主移动机器人视觉系统所需要解决的高实时性、通用性和适应性等若干关键问题.     

用于声呐图像处理的侧抑制模型改进算法

以声呐图像边缘增强为背景,将侧抑制理论引入声呐图像处理中来。展开了侧抑制模型算法分析及优化研究,探索侧抑制算法模型的改进算法,仿真和实际声呐图像处理效果显示,改进算法处理图像边缘更加清晰,噪声抑制更加明显,可以提高图像声呐目标轮廓提取以及分类识别的准确率。     

基于水下光电成像系统研究计算机仿真技术

在引入小角度近似原理的基础上构建相关的理论模型,对水下光电成像探测系统计算机仿真技术进行一定程度的研究。从接收信号分类、系统结构模型、信号以及前向散射辐射量等方面入手,构建信号辐射演算模型。由于散射光的客观存在,在距离相对恒定的情况下,对水下成像面各要素的信号辐射量的量化、后向散射辐射量等方面展开了讨论,并进行计算机的相关仿真技术研究。     

水下小目标合成孔径声呐层析成像技术研究

水下小目标精细成像对于正确识别水下目标具有重要意义。目前,多波束成像声呐和条带合成孔径声呐是获取水下小目标图像的主要手段。水下目标的判别主要利用了目标图像的亮点特征,即使是同一目标从不同方位观测时得到的结果也可能差异较大,这给快速识别确认目标带来了困难。为解决该问题,提出了利用圆周合成孔径声呐对水下小目标进行水声层析成像信号处理方法,提高了声呐的多角度融合观测能力。仿真及试验数据处理结果表明,合成孔径声呐层析成像方法能够获得目标外形轮廓精细特征,有利于水下小目标的正确识别。     

Landmark configuration for absolute positioning of autonomous vehicles

Landmark navigation is a common positioning method of material handling vehicles operating in industrial environments. The position is calculated based on relative measurements to landmarks, the locations of which are known in advance. This paper presents a nonlinear optimization model used to determine the position of the minimum number of beacons required by a shop floor to guarantee accurate and reliable performance of AGVs. This position is based on guidelines developed by a previous error analysis study. The model is later converted to a binary linear programming model which is used as a lower bound to a heuristic solution procedure. Finally, two examples are used to illustrate the procedure.     

基于FLANN的动态称重法

根据“逆模型”的思想 ,利用神经元网络良好的逼近能力 ,基于函数联接型神经网络 ( FLANN)的传感器动态补偿方法和最小二乘法 ,提出了一种车辆动态称重解决新方法     

基于PLC的水听器回转扫描控制系统的设计及实现

基于PLC的网络控制系统因其良好的性能已经得到了广泛应用.为了实现控制系统远程操作的要求,采用网络控制和PLC相结合的方式,设计和实现了具有网络控制功能的水听器回转扫描控制系统,并详述了其系统组成及软件设计流程．     

智能自主寻迹小车测控系统的研究与设计

智能小车的测控系统是小车设计中的关键技术之一,灵敏完备的测控系统可以有效提高智能小车运行的稳定性,介绍了智能自主寻迹小车测控系统的整体架构和软硬件设计过程。以飞思卡尔M9S12XS128微处理器作为小车的控制核心,采用红外光电传感器采集路径信息,微处理器根据路径信息和小车当前状态采用脉冲宽度调制(PWM)方式对驱动电机和舵机进行控制。优良的控制算法对智能小车寻迹的准确性和稳定性起着关键的作用,文中采用模糊比例-积分-微分(PID)控制策略对直流电机的转速进行控制,利用双P控制算法控制智能小车舵机的转向;测试结果表明,智能小车运行快速平稳,能够自主准确寻迹。     

Hydrodynamics numerical investigation of hoistable masts for underwater vehicles

Hoistable masts are key systems of underwater vehicles. The hoistable mast enables a underwater vehicle to penetrate the sea surface and exchange information with little risk of being detected. It is very important for researching the hydrodynamic behaviour of flow pass hoistable masts in order to reduce the production of visible, electro-optic, infrared, radar cross section wake and hydroacoustics signatures. Using the unsteady incompressible Navier-Stokes equation as the governing equation, the large eddy simulation (LES) model is implemented to investigate the shedding of vortices, the flow pattern of turbulence, the unsteady pressure fluctuation and the time history of the lift coefficient and drag coefficient of hoistable masts with various mast shapes and various arrangements in this paper. Combining the FFT, combined time-frequency transform and wavelet power spectrum analysis, the characteristics of unsteady pressure can be obtained in both time and frequency domain. It shows that the main frequency of pressure fluctuation is near the frequency of vortex shedding in time domain using the FFT method. It can be inferred from the combined time-frequency transform that the unsteady pressure fluctuation has obviously the peak value and second peak value in time domain. It could indicate that the fluctuation power varies from the fluctuation frequency through the power spectrum analysis. By the data analysis, it shows that the vortex shedding is the dominant cause of the periodically pressure fluctuation. And the interaction pattern of wake and interplay between wake and the walls of masts under different arrangements are also discussed in this paper.     

基于多波束测深声呐的海底气体泄漏实时报警系统

随着人们对海底油气资源的开发,在海底铺设的管道越来越多,海底管道泄漏风险日益增加,亟需高效、实时的检测方法。文章利用自主式水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle, AUV)平台,搭载多波束测深声呐与基于VxWorks的嵌入式处理单元,设计了一套水下气体泄漏自动检测系统,将多波束测深声呐采集的水体图像数据传送给嵌入式处理单元,采用模板匹配方法对图像数据进行处理,完成对海底管道气体泄漏点的实时检测。湖试和海试都验证了该系统方案的有效性与先进性。     

基于径向基神经网络的水下振动物体辐射噪声级别分类研究

运用径向基神经网络，利用水下振动物体内表面加速度信号对其辐射噪声级别进行分类．达到判断其声隐身性的目的，该方法的运算量较传统方法大大降低，极大地提高了计算速度。实例表明，该方法能较准确地对水下振动物体辐射声场声压级别进行分类。进而对其推广应用于潜艇提供了较好的依据。     

水下探测中继平台系统研究

水下升降中继控制系统能够依照控制策略实现天线仓的升降过程,通过水声通信机、卫星天线实现潜标与远程指挥机的周期性数据上传及指令下载。设计了系统的结构与通信方案,解决了水下小型排缆绞车、深水直流小功率电机、升降控制策略及通信协议等关键技术问题。介绍了锚系系统设计方案、工作流程、每个结构部分的功能需求及系统应用;通过预先设定的中继控制仓时间表,控制天线仓的升降,完善可靠的升降控制过程及通信协议,为系统功能的实现提供了条件。     

Method for tracing the position of an alien object embedded in a random particulate medium

We have developed a new technique based on light scattering experiments for tracing an alien particle with deterministic potential in a random collection of particles. We have shown that, via a sequence of measurements of light scattered to a far field of a scattering collection, it is possible to locate the center of the alien particle. The analysis of the stability of reconstruction is provided, and it is demonstrated via simulations that the results are stable for sufficiently large wavelength of the incident light and in cases when the size of the alien particle is comparable with the size of the typical particle in the collection.     

一种基于谱减的声纳噪声自适应消除方法

噪声自适应消除是声纳信号处理的重要研究内容之一.传统的噪声自适应抵消算法需要单独的阵列(阵元)以获得不含期望信号的参考噪声信号,这在实际工程应用中往往是不现实的.提出在不增加阵元的情况下,通过相邻两个阵元输出信号进行加权处理,合成一路不包含给定方向信号的噪声信号;同时,借鉴语音信号处理中普遍应用的谱减降噪处理方法,达到...     

Multi-stage optimization method for air-intake system of hovercraft based on autonomous optimization

Abstract

In this study, an optimal structural design program was designed and developed for Computational Fluid Dynamics based on self-optimization, effectively reducing the time required for structural optimization. Through experimental design using this program, the effects of various design variables on the optimization objectives were evaluated, and an adaptive simulated annealing algorithm was used for global optimization. Furthermore, response surface methodology and a nonlinear quadratic programming algorithm were utilized to obtain a global optimum solution after repeated iterations. Moreover, using a hovercraft air-intake system as the optimized object, the total pressure loss of the system was completely optimized by using a porous medium model and Matlab analysis program, and the accuracy of the structural design optimization program was validated. After the global optimization, the total pressure loss of the air-intake system was reduced by 20.5% compared to the original model. An average nonuniformity of 4.36% of engine inlet speed and 5% local nonuniformity of 11.19% satisfy the design requirements of the hovercraft engine. This method can be directly applied to engineering optimization problems as well as multiobjective optimization tasks after improving the relevant methodologies.     

基于PXI的无人机机载计算机校准系统

阐述了基于PXI总线方式的某型无人机机载计算机校准系统的总体设计方案，描述了系统的硬件组成，讨论了系统的软件设计。该系统设计先进，自动化程度高，具有良好的扩展性与通用性，为无人机机载计算机综合计量校准提供了便捷、有效的测试手段。