运动平台的磁性目标实时定位方法

针对目前基于运动平台的磁性目标定位方法计算过程复杂、实时性差的问题,通过对单点磁梯度张量定位算法的空间微分推导,提出了基于磁场三阶张量的目标定位算法,并通过研究运动平台磁梯度张量与磁场三阶张量的微分数学关系,提出了基于运动平台的磁性目标实时定位方法。该方法可利用运动平台的磁梯度张量观测值实时定位静止磁性目标,不需要求解非线性方程组,计算过程简单,实时性强。最后通过仿真实验证明了该定位算法的有效性,并验证了磁力仪精度和系统基线是影响定位结果的主要因素。     

单水听器浅海匹配场定位研究

声波在水中是一种良好的信息载体,在海洋的开发和军事领域应用十分广阔。利用声波的特性,可以进行水下探测、定位、反演,以及导航等用途。本文研究了利用单个水听器的匹配定位问题和利用匹配场进行海底参数的反演方法,使用计算机模拟仿真理想状况下的声场,通过匹配场获得声源位置。仿真结果显示通过匹配场定位和海底参数反演是可行的。     

水域施工遗失物体的磁法快速探测定位

通过一个使用磁法探测技术对遗失在水下的铁磁性施工器件的快速探测定位的应用实例。介绍了如何使用地面磁力仪在水域勘察施工的方法;如何识别水上船只对磁法测量的干扰影响;利用磁法测量资料对水下场源位置判定的方法;对比分析了对遗失在水下的铁磁性施工器件位置的现场判断、资料处理解释后的认定与探摸验证的结果。通过总结,笔者认为磁法探测技术是寻找水下磁性物体的最有效的方法。     

阵列摄像机测量系统研究与实现

针对特定目标测量的实时性和消除危险性要求,设计并实现了基于阵列摄像机的智能图像实时目标测量系统。该系统综合利用图像预处理和图像判读技术,在改进ViBe等相关算法的基础上,对视频图像进行连续的实时滤波、目标检测和定位实现对目标的智能测量,同时提出基于多路视频信息定位目标落点算法。实验结果表明,该系统精度高、实时性强,具有较高的实用价值。     

目标红外热像的等效辐射-汇聚法数值模拟

为得到红外成像阵列面上的目标辐照强度分布,提出等效辐射-汇聚法.将目标红外成像过程分解为目标表面辐射场的产生和空间传输与红外系统中的汇聚成像两个阶段.采用蒙特卡罗法模拟目标表面的等效辐射形成及其向红外系统的传输过程;利用光学成像位置和光强变换关系确定目标任意点的成像方位及汇聚到成像点的辐照强度.以SDM标准飞机模型为对象,采用该方法模拟获得了不同探测角度下的红外热像,并与从红外成像阵列面发射光线的反向蒙特卡罗方法进行了计算效率的对比.计算结果表明:对于单个探测方位,等效辐射法与反向蒙特卡罗的计算效率相当;而对于多个探测方位,由于目标等效辐射(或辐射传递因子)的独立性和可复用性,相对于反向蒙特卡罗法,等效辐射-汇聚法能够提高计算效率,更便于工程应用.     

水下目标方向的复合增强探测方法研究

为准确搜索到水下目标方向,提出用复合增强探测的方法对目标方向进行搜索。水下目标产生噪声,向水中传播,引起海底振动。采用声呐接收声压信号、矢量传感器接收地震波振速信号,将采集到的数据用复合增强探测的方法进行处理;用Matlab软件进行计算机仿真。实验结果表明,利用该方法可以精确地搜索到水下目标方向。     

基于SIFT特征点的双目视觉定位

提出了一种结合了SIFF特征点的双目立体视觉定位方法.介绍了对尺度、旋转、视角等变化具有良好鲁棒性的SIFT特征向量,利用SIFT特征向量匹配算法在双目视觉系统采集的左、右图片中分别检测目标、获取匹配的目标SIFT特征点.经过空间匹配点选择、标定点坐标计算等步骤获取左、右图片中具有空间位置一致性的目标标定点,并在摄像机坐标系中恢复目标标定点三维信息.实验结果表明,利用该方法进行目标定位具有较强的适应性.有一定的实用价值.     

水中非合作运动磁性目标跟踪及参数估计

针对水中非合作运动磁性目标的跟踪及参数估计问题,提出了一种基于Hopfield神经网络和磁梯度张量定位结合粒子滤波的方法对磁性目标进行跟踪,利用Hopfield神经网络和磁梯度张量定位为粒子滤波算法提供一部分更加优化的粒子,以增加粒子滤波算法中粒子的多样性,能够有效克服粒子退化现象,同时保证动态跟踪的速度和精度,并解决了远场磁定位中信噪比下降的问题.通过模拟仿真和磁性船模磁定位实验验证了算法的有效性,该算法可用于空中磁探潜和港口磁防御以及一般的UXO探测和定位问题,具有一定的军事和民用意义.     

基于模糊评价的未知环境地图构建探测规划

针对未知环境信息的模糊性和不确定性,提出基于模糊综合评价决策的机器人未知环境地图构建自主探测规划方法.该方法将栅格图中的介于已知区域和未知区域边缘的前沿点按距离和可行性进行分类,选取优先级较高的类别中的点作为候选点.根据候选点与当前位置的距离、信息增益和可定位性进行模糊综合评价,以较小的计算代价决定机器人下一步的探测位姿或者某一段路径上的一系列探测位姿,从而完成对未知区域的探测,构建出准确度高的环境栅格图和特征线段图.仿真实验结果表明,该方法提高了自主探测效率,并具有很高的实时性.     

一种基于概率密度的多基阵声测被动定位算法

研究了基于概率密度分析的多基阵声测被动定位方法，并对定位算法和误差进行了理论分析和数值仿真。该方法将单基阵估计的目标方位看成是满足一定概率分布的一种可能的目标位置测量子集，根据每个单基阵得到的目标位置概率，计算目标位置在整个空间的概率密度分布，将概率密度最大点作为目标位置。研究结果表明，该声测被动定位方法的定位精度明显优于几何交叉定位法，具有重要的实用价值，它不仅可直接用于空中运动目标的探测和定位，而且也适用于地面运动目标的探测与定位。     

一种新的磁偶极子反演定位方法研究

针对目前报导的磁定位算法存在多解、计算速度慢等问题,本文根据水下目标磁场的远场分布特征,提出了一种新的磁偶极子反演定位方法,并建立了目标磁场分布的定位模型,同时提出了双标量磁探仪探测定位方法,完成了水下目标磁异常定位仿真计算.仿真结果表明,定位误差在30 m以内的概率达到了96 ％,定位误差在60 m以内的概率达到了100％,当目标处于不同方位时的定位结果均满足要求.该方法克服了现有算法的缺点,定位结果更为准确,可以满足水下目标准确定位的要求,具有较强的实际应用价值.     

水下通信中时差法定位算法的应用研究

为进一步探讨水下声频传感器网络中声频传感器定位的精度问题,以目标位置为研究对象,应用噪音模型实现模拟产生时差法的测量值,采用迭加法,建立目标位置系统偏差的数学模型。通过改变系统方差、测量次数和目标至初始位置的距离等条件,可验证系统偏差的存在。对各模型算法的仿真结果表明,R.Bucher算法的定位精度更高,而最小二乘定位算法所需的传感器节点更少。通过对计算结果的比较分析可得出两种算法的应用条件和适宜范围。     

舰船近场爆炸反射波对气泡射流特性影响

水下爆炸冲击波遇到物面(如船底表面、海底等)将产生反射冲击波,对于近场爆炸,由于爆炸形成的气泡距离物面较近,气泡在运动过程中将遭遇物面反射冲击波.为了探讨反射冲击波对水下爆炸气泡特性的影响,假设冲击前期惯性力起主要作用,依据理想流体势流理论,建立了反射波作用下气泡运动模型,并采用边界积分法求解.在此基础上,给出了舰船近...     

基于背景差分法和显著性图的海底目标检测方法

如何完整地提取视频中低对比度的小目标一直是运动目标检测中的热点和难点,尤其是处理水下移动设备拍摄的海底视频,更是具有很大挑战性。针对海底视频的特点,提出一种结合背景差分法和显著性图理论的弱小目标检测方法。该方法对减去背景后仍不清晰的含有目标的视频帧,采用显著性图理论提高目标的对比度,以利于更好地分割目标与背景;同时,利用单帧视频中最大目标个数的先验知识,来判断视频中是否有目标出现,避免因杂质太多而造成目标的错检,以提高检测系统的稳定性。在此基础上进行了与常规背景差分法的比较实验,结果显示该方法能够更好地检测到不清晰的目标。     

Short-working-distance optical imaging system and method for surface detection of underwater structures

In the surface imaging of underwater structures, long working distance will reduce image quality due to the turbidity of water. To acquire high definition and large field of view (FOV) images for surface detection, a short-working-distance underwater imaging system is proposed based on camera array. A multi-view calibration and rectification method is developed. A look-up table (LUT) method and a multi-resolution spline (MRS) method are applied to stitch array images real-time and seamlessly. Experiments both in the air and in the water are conducted. Strength and weakness of the LUT and MRS methods are discussed. Based on the results, the effectiveness in surface detection of underwater structures is verified.     

时移磁测方法正反演研究

对于地球物理探测技术用于动态监测问题,近年来出现了时移地震、四维重力等新的方法和理论.一个运动的磁性目标,如水下潜艇、火山与岩浆活动、与磁性体有关的滑坡及水利工程的监测等,用高精度磁测技术对其进行探测,探测目标所产生的磁场是空间和时间的函数,这种与时间相关的变化的磁场可以称之为时移磁场.本文以运动磁偶极子为例,研究了时移磁场的正反演问题,正演计算了一个运动磁偶极子在不同情况下的时移磁场,分析了时移磁场的特点,提出了对时移磁场的反演方法,并用理论模型进行了数值模拟,取得了良好的效果.本文探讨的时移磁场的分析及计算问题可用于运动目标的位置分析等实际问题.同时,对磁偶极子模型下的时移磁场的研究结论,也可以推广到其他地质目标的时移磁场的正反演问题.     

由舰船垂向分量磁场获得其三分量磁场的研究

三分量测磁仪使用不便,且造价较高,因此提出一种改进的磁场推算法.该法仅用舰船下方某平面上少量测量点的垂向磁场即可算出测量面下方所需场点的舰船三分量磁场.从理论上证明了该方法的可行性,建立了磁场推算的数学模型,在此基础上进行了船模实验.实验证明该算法可行,具有较高的推算精度,且算法直观,编程简单,计算速度快,可以方便地应用于工程实际,对舰船磁防护的研究具有重要价值.     

应答器未校准情况下的水下长基线定位方法研究

针对应答器未校准情况下的水下长基线定位问题，提出了基于无迹卡尔曼滤波的同步定位与地图创建方法。应用随机地图技术，将自主水下航行器的位置坐标和应答器的位置坐标组成增广状态矢量，以到应答器的距离为测量值，用无迹卡尔曼滤波进行求解。该方法是一种实时在线算法，充分利用了速度和航向信息，克服了非线性方程方法存在的状态矢量维数高、求解易发散的问题，并且对水下航行器的运动方式没有约束。仿真结果表明，它能够抑制航位推算法定位的累积误差，提供水下长期的、误差有界的定位信息。     

Research on Acoustic Localization Algorithm Based on Dual Four-Element Arrays

The passive acoustic locating technology is widely used in military fields.The traditional locating method with single array has low precision of distance estimation,but comparatively high precision of angle estimation.According to the characteristic,the algorithm for acoustic passive localization based on the azimuth angle and geometry position of the two arrays is derived to estimate the target distance,and the simulation for the factors that affect the localization precision also proceeds.The result of the simulation shows the precision of localization estimation with dual arrays is superior to that of single array,and the passive localization algorithm based on dual array can meet the practical demands.     

混合噪声下移动受限水声传感器网络自定位算法

现有的水声传感器网络定位算法需要信标节点辅助定位,测距噪声服从高斯分布,定位成本高,精度低,对此,提出一种混合测距噪声下基于最大后验概率的自定位算法. 首先对受限移动节点的移动模式进行建模以获取节点位置的先验信息,测量节点间距离并基于加性和乘性混合噪声构建似然函数,在贝叶斯框架下将节点位置的先验与似然信息进行融合,通过最大化后验概率得到定位目标函数;然后利用BFGS拟牛顿法对目标函数进行优化求解. 仿真结果表明,相比同类定位方法,所提方法无需信标节点,定位精度高,收敛速度快,且对测距噪声的变化具有鲁棒性.