基于核相关滤波的TLD跟踪算法的研究

对TLD跟踪算法进行改进,以提高在跟踪目标发生尺度变化或被遮挡时的跟踪性能. 首先使用KCF跟踪器替代TLD算法中原有的中值光流跟踪器,并在特征提取时增加目标的Lab颜色特征,在寻找目标位置时引入尺度估计,在模型更新阶段引入跟踪状态判别机制,通过设定跟踪器中输出响应最大值阈值、APCE阈值及检测器中随机蕨分类器阈值来判断跟踪器跟踪结果的可靠性,改善跟踪器在尺度变化、出现遮挡、光照变化等情况下的跟踪效果. 针对TLD算法中的检测器,为了减少大量无意义的窗口,提升算法在存在遮挡时的精确性,在检测之前使用Kalman滤波预估出目标位置,在预估位置周围使用改进的级联分类器更精准地定位目标,改进的级联分类器的前两级仍采用方差分类器和随机蕨分类器,第三级则采用改进的KCF跟踪器. 在OTB-50数据集上的实验结果分析表明,该算法跟踪性能优于其他算法,能够满足实时性.     

Low-Power Operational Amplifier for Real-Time Signal Processing System of Micro Air Vehicle

A low-power complementary metal oxide semiconductor(CMOS) operational amplifier (op-amp) for real-time signal processing of micro air vehicle (MAV) is designed in this paper. Traditional folded cascode architecture with positive channel metal oxide semiconductor(PMOS) differential input transistors and sub-threshold technology are applied under the low supply voltage. Simulation results show that this amplifier has significantly low power, while maintaining almost the same gain, bandwidth and other key performances. The power required is only 0.12mW, which is applicable to low-power and low-voltage real-time signal acquisition and processing system.     

基于改进核相关滤波算法的目标跟踪

针对核相关滤波算法仅使用一种特征表达进行目标追踪,使其在一些场景中跟踪效果不佳的问题,提出了一种多特征融合的核相关滤波跟踪方法。采用31维的方向梯度直方图特征、58维的局部二值模式特征和1维的灰度特征进行融合。该算法选择在特征层进行特征融合,先将方向梯度特征和局部二值模式特征并联融合,再将融合后的特征串联融合灰度特征,形成新的特征表达。在OTB(Object Tracking Benchmark)数据集上进行了测试,结果表明,该算法具有更好的跟踪效果。     

自适应特征融合的核相关滤波目标跟踪算法研究

在核相关滤波目标跟踪算法中,为了克服采用单一特征导致的特征表达不足,以及采用线性插值模型更新策略造成模型漂移的问题,提出了一种自适应特征融合和模型更新的核相关滤波目标跟踪算法. 首先使用主成分分析法对方向梯度直方图特征和颜色名特征进行降维,以提高算法的运行速度; 其次计算两种特征的响应图,用所得响应图的峰值与平均峰值相关能量值的乘积来计算响应图权重,实现响应图的加权融合,从而获得目标位置; 最后根据两帧间颜色名特征的相似度调整模型更新速率. 在OTB-50数据集上的实验结果分析表明,该算法跟踪性能优于其他算法,能够提高处理速度.     

微型飞行器气动布局及关键技术研究

在低雷诺数条件下,小尺度微型飞行器的有效飞行问题仍面临许多挑战。介绍了微型飞行器的主要特征和典型布局形式,分析了微型飞行器发展所需的关键技术和面临的技术挑战,提出了开展我国微型飞行器研究的建议及可借鉴的国外经验。     

Implementation of VxWorks in autopilot for micro aerial vehicle based on PXA255 and FPGA

The overall hardware construction of autopilot within micro aerial vehicle is presented.The boot process of VxWorks real-time operating system as well as the conception and function of board-support package(BSP)is described.And the transplantation process of the VxWroks operating system into the hardware platform mentioned above is highlighted.It is shown from the final results that VxWorks has high stability and real-time performance,ensuring accurate flight control and a smooth flight of the micro aerial vehicle.     

基于模糊神经网络的电力巡线无人机避障技术研究

随着国民经济持续稳定快速发展,,输电线路的巡检工作量日益加大,传统人工巡检已经不能满足当前输电线路巡检的需求。无人机电力巡线能够较好弥补人工巡检的不足,提高电力巡检作业的工作效率。为了获得精确的无人机与输电线路、杆塔以及附近障碍物的距离信息,采用了多传感器融合技术,通过对巡检过程中可能出现的障碍物进行建模,建立最小安全空间模型和输电线路周围电场模型,提出基于模糊神经网络的方法,对无人机电力巡线的避障技术进行了研究。仿真结果表明,该方法可以有效实现无人机在电力巡线中对障碍物的躲避。     

微扑翼飞行器位置控制研究

研究了微扑翼飞行器位置控制系统设计.在完成气动力计算模型和运动参数(拍动平面夹角、拍动频率、拍动幅值、旋转幅值)对气动力影响基础上,建立了微扑翼飞行器纵向动力学模型,采用了切换控制策略,选择拍动平面夹角和拍动幅值作为控制参数,利用位置误差和速度误差线性组合作为反馈信号,计算平均力,确定切换参数,完成控制规律设计.对爬升和水平飞行的控制进行了仿真实验.仿真结果表明,在切换控制策略下,Y方向上经过0.13 s后进入平飞阶段,Z方向上经过5 s后进入平飞阶段,在一定的误差范围内,所设计的控制规律可以实现位置控制.     

Human-Robot Interface for Unmanned Aerial Vehicle via a Leap Motion

The unmanned aircraft vehicles industry is in the ascendant while traditional interaction ways for an unmanned aerial vehicle (UAV) are not intuitive enough. It is difficult for a beginner to control a UAV, therefore natural interaction methods are preferred. This paper presents a novel interactive control method for a UAV through operator''s gesture, and explores the natural interaction method for the UAV. The proposed system uses the leap motion controller as an input device acquiring the gesture position and orientation data. It is found that the proposed human-robot interface can track the movement of the operator with satisfactory accuracy. The biggest advantage of the proposed method is its capability to control the UAV by just one hand instead of a joystick. A series of experiments verified the feasibility of the proposed human-robot interface. The results demonstrate that non-professional operators can easily operate a remote UAV by just using this system.     

电视制导无人机导引律研究

电视制导无人机是目前国际上一项热门研究课题，它不仅要求攻击精度高，而且要求命中目标时姿态最佳，以达到最大毁伤效果，同时电视导引头采用小型化结构，其框架角受到限制，容易发生碰框，影响对目标的精确跟踪。鉴于以上因素，提出一种修正比例导引律——在纵向采取考虑无人机命中角约束和俯仰框架角约束的修正比例导引律，在横侧向采取考虑方位框架角约束的修正比例导引律。仿真结果表明提出的导引规律能满足电视制导无人机的战技指标要求。     

基于视频序列的车辆检测与跟踪算法研究与应用

提出了一种基于区域的模板匹配跟踪算法,针对复杂场景中目标被干扰、遮挡等情况,提出了一种基于遮挡判断和运动轨迹预测的抗遮挡跟踪算法,可实现对被干扰或遮挡的目标进行有效跟踪,文中给出仿真结果,证明了该算法的有效性和实用性.     

高空无人侦察机生存力仿真研究

文章分析了高空无人侦察机的敏感性、易损性与生存力之间的关系.建立了高空无人侦察机生存力模型.通过仿真对高空无人侦察机生存力及主要影响因素--高空无人侦察机的航路捷径、飞行高度、飞行速度及雷达散射截面积RCS进行了研究.仿真结果表明,高空无人侦察机生存概率随航路捷径的增大、飞行高度的增高、飞行速度的提高及RCS的减缩呈阶梯状增加;而在相同生存概率的条件下,上述的生存力增强措施均能增加高空无人侦察机的突防距离.     

一种基于ResNet网络特征的视觉目标跟踪算法

针对复杂场景下目标容易丢失的问题,提出了一种基于深度残差网络（ResNet）特征的尺度自适应视觉目标跟踪算法.首先,通过ResNet提取图像感兴趣区域的多层深度特征,考虑到修正线性单元（ReLU）激活函数对目标特征的抑制作用,在ReLU函数之前选取用于提取目标特征的卷积层;然后,在提取的多层特征上分别构建基于核相关滤波的位置滤波器,并对得到的多个响应图进行加权融合,选取响应值最大的点即为目标中心位置.目标位置确定后,对目标进行多个尺度采样,分别提取不同尺度图像的方向梯度直方图（fHOG）特征,在此基础上构建尺度相关滤波器,从而实现对目标尺度的准确估计.在视频集OTB100中与其他6种相关算法进行了比较,实验结果表明,所提算法取得了较高的跟踪成功率和精确度,能够较好地适应目标的尺度变化、背景干扰等复杂场景.     

响应和滤波器偏差感知约束的无人机目标跟踪算法

针对无人机视觉跟踪任务中目标外观变化大、视野角度多变问题,提出基于响应和滤波器偏差感知约束的无人机实时目标跟踪算法.该算法根据视频帧间响应差和滤波器变化的一致性,通过建模前后帧响应差和滤波器的变化,建立基于响应偏差感知和帧间滤波器偏差约束机制的目标函数,学习目标的外观变化和滤波器的帧间变化.引入辅助变量构建优化函数,采用交替方向乘子法（ADMM）将计算目标问题转化为求相关滤波器和辅助变量的最优解.采用跟踪准确度和成功率指标,将所提算法与其他9种算法在DTB70、UAV123@10 fps和UAVDT等3个无人机视频数据库上进行对比实验.实验结果表明,所提算法对遮挡、形变、角度变化等干扰属性均具有良好的鲁棒性,跟踪平均速度达到39.0帧/s,能够有效跟踪无人机目标.     

缺少控制点的无人机遥感影像几何畸变校正算法

针对无人机遥感影像存在多种几何畸变,设计了缺少地面控制点的无人机遥感影像几何校正算法。在改进角点匹配算法的基础上,提出以分块的方式提取图像中心区域角点作为基准控制点对另一幅图像进行几何校正的算法。该算法先以两个图像A和B中心点连线的中垂线划分重叠区域为K1和K2两块,取图像A上靠近中心点的重叠区域块K1A为基准,选取K1A内有效角点为基准控制点,以图像B上对应的角点为待校正控制点;然后求出基准控制点和待校正控制点间的多项式对应关系式,校正重叠区域块K1B上的每个像素,以类似的方法校正另一块重叠区域K2。实验结果表明,通过算法校正后的无人机遥感影像,几何畸变残差明显减小。     

Design of an Integrated SITL and HITL Simulation System for the Control of a Loitering Aerial Vehicle

An investigation into the aircraft flight simulation and control system is presented in this paper. The study was firstly focused on the establishment of an integrated hardware-in-the-loop(HITL) platform for aircraft flight simulation based on MATLAB/Simulink+dSPACE. The platform combines the abundant software and hardware resources of dSPACE simulation platform to simulate the flight attitude of an aircraft in six-DOF (degree of freedom) motion. Based on the platform,the study was then focused on the fligh...     

一种有效的交互式多模型自适应跟踪算法

从减少系统模型噪声和量测噪声入手,引入自适应机动模型和新息滤波器对IMMA 进行改进,提出新息滤波交互式多模型自适应算法(IF-IMMAA),理论分析和仿真表明新算法的有效性.     

Robust Visual Tracking with Hierarchical Deep Features Weighted Fusion

To solve the problem of low robustness of trackers under significant appearance changes in complex background, a novel moving target tracking method based on hierarchical deep features weighted fusion and correlation filter is proposed. Firstly, multi-layer features are extracted by a deep model pre-trained on massive object recognition datasets. The linearly separable features of Relu3-1, Relu4-1 and Relu5-4 layers from VGG-Net-19 are especially suitable for target tracking. Then, correlation filters over hierarchical convolutional features are learned to generate their correlation response maps. Finally, a novel approach of weight adjustment is presented to fuse response maps. The maximum value of the final response map is just the location of the target. Extensive experiments on the object tracking benchmark datasets demonstrate the high robustness and recognition precision compared with several state-of-the-art trackers under the different conditions.     

微型扑翼飞行器机翼气动特性研究

依据微型扑翼飞行器产生升力和推力的机理,设计了一套能够快速、有效求得扑翼飞行器机翼气动特性的计算方法。计算程序通过V isual Basic和Fortran语言混合编程来实现,核心部分是利用改进的片条理论方法估算扑翼机翼的气动性能。计算结果与在西北工业大学微型飞行器专用风洞中所进行的吹风试验结果吻合良好,证明了该方法的正确性和有效性。在此基础上,研究了不同机翼平面形状、不同展弦比、不同上下扑时间比对微型扑翼飞行器机翼气动性能的影响,这些参数对微型飞行器的设计有一定的指导和参考意义。     

攻击型无人机鲁棒导引律研究

文章研究了攻击型无人机鲁棒导引系统,采用对干扰和摄动具有自适应能力的滑动模态变结构控制方法设计了攻击型无人机滑模导引规律.针对用于消除颤振的伪滑动模态不能实现精确跟踪的缺陷,对滑模导引规律中颤振消除进行了优化设计,引入系统运动状态轨迹接近角变量,使消除颤振的伪滑动模态边界层宽度随着系统状态到达滑动模态而逐渐减小为零,从而达到了既能消除颤振又能实现精确跟踪的设计目标.通过仿真验证了该导引规律具有攻击弹道平缓、抗目标机动扰动能力强、鲁棒性好、制导精度高的优点.