声光阵列协作的运动目标轨迹预推方法

针对感知平台利用GPS导航和 PIR阵列进行目标轨迹预推精度低，实用性差的局限性，提出了一种利用声导引技术 进行精确定位，4感知平台 PIR阵列构成正方形感知模型实现目标运动轨迹测量的方法，在该研究中，单感知平台由8个PIR传感器组成静动系感知阵列，1个扬声器和 4个麦克风组成声阵列，通过延时估计算法得到各麦克风相对声信标的距离和方位，将感知平台精确导航到预设点，获取感知模型中32路传感器角度信息进行融合，再结合自身坐标信息及检测目标时间信息通过轨迹预推算法推导出准确的运动轨迹， 实验结果表明，该方法有效弥补了仅利用GPS实现单一定位且精度低的不足，同时突破了已往单感知平台进行轨迹预推的方法，具有较大的理论意义与实际应用价值。     

三角形模型的动态PIR目标轨迹预推算方法

针对热释电被动红外传感器(passive infrared sensor,PIR)阵列构建的四边形模型在目标轨迹测量方面的局限性,提出了利用搭载动态PIR阵列的三感知平台构建三角形感知模型实现对运动目标轨迹测量的方法。单感知平台由4路PIR传感器组成,相邻传感器水平方向间隔90°均匀分布,PIR转速为10°/s。首先将三感知平台布撒为三角形感知模型,然后对三感知平台上PIR传感器在转动过程中感知到的角度信息进行筛选,最后将筛选后的有效信息结合感知平台自身坐标信息和时间信息,根据相应轨迹预推算法推导出准确的目标运动轨迹和运动速度。实验结果表明,该方法突破了四感知平台的几何形状限制,降低了成本,将预推轨迹的精度从1.5 m提高到了1 m,具有较大的理论意义与实际应用价值。     

PIR单节点阵列目标轨迹预测和定位技术

针对提高单节点PIR阵列探测和感知能力,减少网域探测成本投入,提出了利用PIR单节点阵列实现对目标轨迹预推。在该研究中,为了简化结构,同时提高单节点功能,仅使用四个双元热释电红外传感器组成一个单节点阵列,同时,利用PIR处于静止状态,测得目标的运动方向及目标距节点距离,并在PIR转动状态,测得运动目标被探测到时的角度和时间,利用测得数据便可实现单节点目标运动轨迹的预推,并经过该节点对目标的不断探测,得到新数据,从而对轨迹进行逐步修正,增加轨迹预推的可靠性。经实验证明,该方法突破已往多节点定位和轨迹预推,同时创新地提出了仅使用四个PIR传感器的单节点阵列,代替先前四动四静共八个PIR传感器,极大降低探测成本的投入,具有很高的实用价值及可靠性。     

基于激光信息和射频识别的运动轨迹跟踪研究

为提高运动轨迹跟踪精度,设计了基于激光信息和射频识别的运动轨迹跟踪方法,首先将射频识别阅读器与激光传感器采集数据进行速度估算处理,并利用加权因子对激光传感器估算速度进行平滑处理,然后通过相似度对比方法匹配激光传感器与射频识别阅读器获取的运动目标速度,采用粒子滤波算法融合激光传感器与射频传感器获取的运动目标速度,通过粒子滤波的预测、更新与重采样三个阶段实现准确的运动目标轨迹跟踪,最后实验结果表明,该方法对目标的运动轨迹跟踪精确度高达99%。     

一种动静PIR相结合的目标定位方法

针对目前热释电红外(PIR)传感器在静态人体 检测方面的局限性,提出了一种在动态下利用多PIR传感器、 动静相结合对人员目标进行检测、测向与定位的方法。研究中,感知节点上的静态PIR传感 器对人员目标进行 测距,动态PIR传感器以10°/s的速率对监控区域往复式扫描,变被动为“主动”。当人员 目标与PIR传感器的探测视线 相交时,通过帧差法得到目标的角度值,融合多个传感器的测量值进行交叉定位,实现了在 探测区域对整 个目标事件过程的有效数据采集。实验证明,本文方法能很好地对不同状态下的人员目标进 行检测定位,具有实用价值。     

PIR的多节点目标多次定位研究

为了充分利用热释电传感器（PIR）的被动探测特性,拓宽热释电传感器在目标定位领域的应用。在峰-峰值时间差测距方法的理论基础上,提出了一种利用PIR针对运动目标（人体）的定位理论,并针对单节点实现目标定位存在定位盲区的不足出发,设计巧妙的机构实现多节点目标多次定位。根据感知节点最优布设原则,以双节点的最优布设为例展开讨论,找出不同节点下的最优布设模型。通过对双节点最优布设模型下对运动目标多次的探测实验表明,利用多节点实现运动目标探测区域多次定位的理论是有效和正确的。该方法打破了热释电传感器硬件常规使用方式,进一步提升了PIR的使用范围。     

光电检测传感器阵列在运动物体检测中的应用

本文构建了一个光电检测传感器阵列,基于覆盖理论和卡尔曼滤波算法,该阵列具有采集和处理阵列覆盖区域中所感知对象信息的功能,即检测和描述感知对象的存在、运动及其运动轨迹等情况。     

PIR传感器网络中行为轨迹重构的几何代数方法

基于高密度、低成本的PIR（Passive Infrared Detector）被动式红外探测器传感器进行人群行为轨迹的定位与重建是人群行为分析的重要方向.PIR传感器通过0-1响应确定附近是否有行人通过,并通过不同传感器响应序列的时空序列关系实现对人群行为轨迹的识别与跟踪.已有PIR传感器网络分析方法多从群体行为视角揭示人群运动的统计特征,在行为估算精度、不确定性等方面仍存在诸多问题.本文针对PIR传感器网络中个人行为轨迹的重构问题,引入几何代数工具,实现PIR传感器网络拓扑、时空响应数据序列和行为轨迹的代数化统一表达,进而以传感器响应的时空关系为基础进行网络连通性的判定.基于几何代数算子构建轨迹路径的延拓与扩展规则,并集成传感器对轨迹的时空响应关系构建基于PIR传感器网络响应序列数据的行为轨迹重构算法.最后以MERL实验室连续观测数据为案例,论证了方法的合理性与有效性.     

基于光电跟踪系统的联合Kalman滤波器算法研究

传统光电跟踪系统中,采用单传感器方式进行目标跟踪存在跟踪不稳定及传感器切换时跟踪精度大幅度下降等问题.利用融合光电跟踪系统多个传感器信息可以提高系统性能的特点,研究了采用联合Kalman滤波器的融合算法.首先对各传感器获取的目标轨迹数据进行局部滤波,然后由全局滤波器对各局部滤波器的目标轨迹估计进行融合处理,得到目标状态估计的更新.实验仿真结果表明,该融合算法实现了目标的稳定跟踪,其跟踪精度高于传统单传感器跟踪模式,并且有效地解决了传感器失效造成的跟踪精度严重下降问题.     

多通道信息融合技术在故障诊断中的应用

目前的轴承故障诊断中,较多的是对单传感器信号的处理,不能充分利用多传感器测量得到的大量有价值信息.针对这一问题,本文提出了一种信息融合模型.该模型通过设置不同传感器的权重值来融合多个传感器的信号,以达到充分利用传感器信息的目的.通过一个轴承故障诊断的例子,证实本模型具有实现简单、准确率高的优点,在轴承故障诊断中具有一定...     

Active-vision-based multisensor surveillance - an implementation

In this paper, a novel reconfigurable surveillance system that incorporates multiple active-vision sensors is presented. The proposed system has been developed for visual-servoing and other similar applications, such as tracking and state estimation, which require accurate and reliable target surveillance data. In the specific implementation case discussed herein, the position and orientation of a single target are surveyed at predetermined time instants along its unknown trajectory. Dispatching is used to select an optimal subset of dynamic sensors, to be used in a data-fusion process, and maneuver them in response to the motion of the object. The goal is to provide information of increased quality for the task at hand, while ensuring adequate response to future object maneuvers. Our experimental system is composed of a static overhead camera to predict the object's gross motion and four mobile cameras to provide surveillance of a feature on the object (i.e., target). Object motion was simulated by placing it on an xy table and preprogramming a path that is unknown to the surveillance system. The selected cameras are independently and optimally positioned to estimate the target's pose (a circular marker in our case) at the desired time instant. The target data obtained from the cameras, together with their own position and bearing, are fed to a fusion algorithm, where the final assessment of the target's pose is determined. Experiments have shown that the use of dynamic sensors, together with a dispatching algorithm, tangibly improves the performance of a surveillance system.     

位移矢量一致下的多飞行器三维轨迹跟踪识别

合作靶标点三维轨迹的跟踪识别是实现室内环境中多飞行器位姿估计的关键,为此,提出了一种基于时空一致条件下的多目标三维轨迹跟踪识别算法。该方法包括运动轨迹跟踪与识别两部分,对于合作靶标点三维轨迹跟踪,提出了一种基于运动目标位移矢量一致的数据关联方法,该方法首先利用运动平滑性假设计算得到的数据关联概率值,结合匈牙利算法求解得到目标的数据关联关系,然后在贝叶斯滤波框架下实现合作靶标点的三维轨迹跟踪。对于合作靶标点的三维轨迹识别,又可以分为粗细两部分,利用运动轨迹Hankel矩阵的秩实现运动轨迹的粗识别,利用运动轨迹之间的Hausdorff距离实现运动轨迹的细识别,最终实现对每一个飞行器的轨迹识别与注册。实验结果表明,在三维测量手段为机器视觉,测量空间大小为2 m×2 m×2 m,提出的多目标跟踪算法的三维轨迹跟踪误差小于4 mm（3σ）时,轨迹识别正确率为100%。因此,所提出的算法可以有效地实现多飞行器上合作靶标点三维轨迹的跟踪识别。     

掠地弹全弹道速度测量数据处理方法

分析了掠地火箭弹全弹道运动规律,给出了不同弹道段的多项式数据模型,基于变量差分法确定多项式阶数,由最小二乘法计算多项式系数。采用正交多项式进行平滑、滤波、预测及数据合理性检验,并通过径向速度修正和数据融合,得到更高精度的测速数据。在此基础上开发了数据处理软件,对实弹射击采集数据进行了处理。试验结果表明,该算法平滑滤波后数据误差明显降低,数据精度有较大的提高。因此,该数据处理方法是有效的。     

基于理想弹道的全捷联弹药视线角估计方法

针对惯性测量元件不能满足低成本制导弹药作战需求问题,提出一种基于理想弹道的全捷联激光半主动末制导弹药视线角估计方法。该方法根据弹目相对运动模型及导引头量测模型建立非线性滤波系统;针对弹体运动参数在末制导段变化范围较小的特点,通过分析弹体运动参数对系统不确定性的影响,将理想弹道弹体运动参数标准值作为滤波系统参数;利用激光半主动导引头量测信息,结合容积卡尔曼滤波对弹目视线角进行估计。数字仿真实验结果表明:在小扰动条件下,弹目视线倾角与偏角末制导段的均方根误差分别为0.182与1.668,其最大估计误差分别为0.259与2.913,具有较好的估计精度与鲁棒性能。     

热释电红外信号人体运动特征识别

根据人体在热释电红外(PIR)探测器的检测区域内沿不同路径和不同方向运动时信号在时域及频域的分布特点,提出一种基于单只PIR探测器信号的人体运动特征识别方法。首先提取人体PIR信号的频谱和短时频谱能量特征;然后进行主元分析(PCA)特征降维,根据典型相关分析(CCA)进行特征融合;最后采用最小二乘支持向量机(LS-SVM)方法进行分类识别。实验以不同人体、不同运动方式的PIR探测器数据为研究对象。分析结果表明,提出的特征提取、特征融合及识别方法能有效地对人体运动特征进行识别。     

运动检测与定位的热释电红外传感新方法

针对人体目标运动检测与定位,提出了一种新型的热释电红外感知方法,采用递阶的体系结构对菲涅尔透镜的视场(FoV)进行空间调制。首先,对单个传感器节点上的多个热释电红外(PIR)传感器及其菲涅尔透镜的FoV进行环形调制编码,实现单自由度的FoV细分;然后,利用相邻的3个传感器节点相互协作定位。实验表明,该方法具有计算简单、鲁棒性好等优点。     

空间非合作目标半物理仿真地面验证系统

针对非合作目标线阵雷达成像点云数据获取过程中在轨验证试验成本高、空间环境复杂和控制难等问题,以非合作目标三维重建数值模拟为基础,研制模拟空间服务航天器绕飞采集过程半物理仿真地面验证系统。采用KUKA六轴机械臂搭载缩比卫星模型,还原非合作目标的运动状态,并利用三轴精密转台搭载线阵扫描雷达实现非合作目标可测部位数据采集,通过综合控制系统完成目标扫描及数据处理。利用该半物理地面验证系统,开展缩比比例为1∶10的非合作目标多视角数据采集试验;通过建立分辨率精度评估、吻合度评估和实际运动与控制运动的误差分析准则,进行评估试验。试验结果表明:该系统可以有效获取多视角状态下非合作目标的点云数据,根据点云数据测量计算的目标章动运动角度与目标真实运动角度误差在4%以内,可为未来空间在轨操控与三维重建技术提供真实的技术数据参考。