无人机多机动目标自主探测与跟踪

无人机机载相机图像中机动目标尺寸较小而且会发生显著变化,加上大量的背景噪声干扰,给目标探测和跟踪带来很大困难.针对这些问题,本文提出了一种在无人机机载相机图像序列中自主探测与跟踪多个机动目标的方法.首先,提取目标的图像数字特征并采用级联分类算法进行特征分类,得到目标的强分类器,对目标进行自主探测搜索.然后,基于全局最优关联算法对探测回波进行关联滤波,实现对多个机动目标的跟踪与识别,其中最优关联代价矩阵融合了距离和方向信息,提高了关联和跟踪的鲁棒性.将无人机航拍图像序列中的地面坦克作为目标进行实验,结果表明本文算法可以实现对多个机动目标的自主探测和跟踪,并具有较好的跟踪鲁棒性.     

机载多传感器目标识别算法研究

主要目的是以机载探测设备为平台,针对机载探测设备自身特性,来设计一种更为有效的融合算法,来对敌机中的危险目标进行识别,在主要方法上运用神经网络技术、Dempster--Shafer（D—S）证据理论将来自于机载SAR雷达、机载前视红外搜索跟踪系统（IRS）,电子支援措施（ESM）等探测设备多次观察所得到的数据,进行实时的时域和空域融合,对于来自于地面的电子情报（ELINT）的信息使用主观贝叶斯方法来同机载系统融合后的信息进行融合,从而达到准确的目标识别;最后通过实例仿真证明该算法适合于不同类型传感器不同格式信息之间的融合,其不仪能够适合于复杂的信号环境,并且在观测噪声比较大时,具有优良的性能和广泛的适应性。     

一种基于比特量化的GPS并行码捕获算法

针对GPS L1信号的软件接收机(SDR)的快速捕获问题,设计了GPS信号并行码相位搜索捕获的优化算法.首先分析了FFT并行码相位搜索捕获的理论模型,由本地C/A码功率谱频谱分布特点,使用前半频域范围内的信息,进行算法的初步优化;在此基础上采用比特量化方法量化数据信号,使单个计算机储存单元存储多路二进制量化数据,实现对多路数据的并行处理.实验证明改进的并行码相位搜索捕获算法极大地提高了捕获速度,是改进前的5倍,尽管有较少信号强度的衰减,但不影响捕获的正确性,实现了GPS信号的快速捕获.     

一种基于压缩感知的水下目标被动测距方法

基于目标空间域的稀疏性和聚焦波束形成的机理,提出了一种基于压缩感知的水下目标被动测距方法.首先,按照先方向后距离的方法对整个搜索空间进行网格划分;其次,根据球面波传播的均匀线列阵声纳接收数据模型,针对空间每个搜索方向按均匀距离间隔构造了每个方向上完备的阵列流形,并将其作为对应方向上压缩感知的感知矩阵,结合压缩感知理论数学模型,构建了对应方向上水下目标信号估计的凸优化模型;再次,采用基追踪算法对凸优化模型进行求解,计算出每个搜索方向、距离上目标信号的能量;最后,通过搜索整个空间的信号能量峰值,实现了水下目标被动测向与测距.仿真分析表明,该方法在距离估计上具有较高的聚焦性,可有效解决传统聚焦波束形成技术距离分辨率低的问题,能够实现对水下多个互不相干窄带目标信号的被动测向和测距.     

基于激光差频扫描的水下三维图像显示技术

水下三维视觉技术是深海探别与作业中的关键通用技术之一.本文介绍了目前水下三维图像探测的主要技术及发展现状,提出了激光差频扫描三维图像信息高速获取技术,以及实时显示深度信息的人机交互界面方法.激光差频扫描三维视觉技术具有高速采集三维目标图象信息的能力,在水下作业时能实现实时控制、在二维图象中能实时显示目标深度信息,适于水下实际应用.     

一种用于微弱GPS信号处理的快速捕获方法

微弱GPS信号的捕获处理将使运算量急剧增加,传统的方法难以实现快速捕获以保证信号处理的实时性.针对解决捕获微弱信号问题,根据GPS的C/A码本身的相关特性和计算机基本运算的时间特性,提出了一种改进的快速串行搜索和FFT搜索捕获方法,在同等精度下,大量减少运算量,提高捕获速度,保证了高灵敏度GPS软件接收机的实时性.仿真结果表明,对不同载噪比的GPS中频信号数据应用改进的串行搜索捕获法可以节省时间近40%,满足微弱GPS信号的快速捕获要求,为设计提供了依据.     

基于相关和小波分析的激光水下目标检测研究

在激光水下目标探测中，由于海水这一特殊的环境，目标反射回来的回波信号中存在大量的散斑噪声，不利于目标检测。该文利用局部相关特性建立起一种信号的广义空间相关模型，再利用三重相关峰值检测原理和通过对信号的二进小波变换，利用小波变换的局部模极大值在不同尺度下的传播特性，对目标进行检测和定位。实验表明这种基于背景相关分析和小波的目标检测定位方法在激光水下目标探测中可有效检测和定位目标。     

面向搜索跟踪任务的小型无人机云台补偿控制

在地面目标搜索任务中,无人机与传感器设备的安装交联和无人机的六自由度运动会使得无人机探测路径与飞行路径之间产生差异．因此,针对耦合作用给搜索任务带来的消极影响,将无人机本体的姿态测量信息引入到对云台的控制中,保证飞行路径与探测路径的协调．同时,针对目标跟踪任务,对因为无人机与目标的相对位置变化对实时捕捉目标造成的不良影响进行补偿,使摄像机对目标的凝视更稳定、更准确．最后,通过仿真实验验证该云台控制方法的有效性．     

改进RRT算法在未知三维环境下AUV目标搜索中的应用

针对未知水下环境下的自主水下航行器（autonomous underwater vehicle,AUV）目标搜索问题,传统方法搜索速度慢且以解决二维平面下搜索问题为主,本文提出了一种基于改进RRT (rapid-exploration random tree)的未知三维环境目标搜索算法。在搜索方面,分别建立了包括目标存在概率地图、不确定度地图、区域遍历度地图在内的实时地图并设定其更新规则,根据搜索目标建立决策函数;在局部规划方面,将滚动规划与改进RRT算法相结合,规划出到搜索决策点的路径。二者的结合,实现了AUV在三维空间下在线实时搜索。仿真表明,该算法具有较强的遍历能力,提高了三维空间下目标搜索的速度。     

基于分层聚焦方法的地面和地下目标分辨

文章建立了反映机载条件下进行地下目标探测活动的半空间电磁波传输模型,提出了基于目标成像过程中信号分配处理原理的分层聚焦方法,用于区分地面和地下具有相同回波时间的多个目标,并将其扩展应用于目标的地下深度定位,同时还提出了这种方法不适用于自由空间中不同高度目标的分辨,最后给出了将这种方法用于从地表杂波中提取地下目标信息的良好前景;仿真结果表明,在对回波信号处理进行处理的过程中运用分层聚焦方法以后,具有相同回波时间的不同目标得到了正确的分辨.     

空气中高速运动声源激发的浅海水下信号仿真

对空气中快速运动声源激发的水下声信号建模和仿真，对于水下探测空气中运动声源有非常重要的意义。针对空气中快速运动声源激发的水下声信号仿真问题，该文从波动理论出发，给出一种快速仿真方法。该方法通过修改常用的快速场声传播模型。可对声源运动轨迹通过接收器正上方时的水下接收信号进行仿真，该方法具有实现简单、计算速度快的优点。用该方法对空气中快速运动声源激发的水下声信号进行了仿真计算。结果表明：空气中高速运动声源激发的浅海水下声信号有快速的幅度起伏，大的频移，且信号频谱出现多峰特性。     

Change Detection of Han Hangu Pass World Heritage Site based on PALSAR-1 Remote Sensing Images

Due to its data acquisition capacity in all\|weather and all\|time conditions,Synthetic Aperture Radar(SAR) technology has been a valuable tool in change detection,implying the potential in various applications.In this paper,we jointly applied SAR coherent information and intensity information for the change detection (primarily caused by the demolition behavior in 2010~2011)in the study site of Han Hangu Pass (a World Heritage site)using seven PALSAR\|1 remote sensing images acquired in the period from 2007 to 2011.Results show that the two change detection methods,either based on coherent information or intensity information,yielded reliable results,with the detection probability of 0.868 and 0.697,respectively,in conjunction with the false\|alarm probability of 0.385 and 0.197.The comparison related to two methodsindicated that the coherence of PALSAR\|1 was more sensitive to the surface change than the other owing to its higher signal\|to\|noise ratio.Limited by the negative impacts of speckle and low\|median resolution,the application of intensity\|based change detection using PALSAR\|1 still remains problematic.     

基于前视声呐的水下目标检测算法研究

水声目标检测就是从水声取目标信息并进行识别,而有效的水声标检测在现代化的海洋开发中有着十分重要的作用;首先,介绍了水声目标检测所采用的设备,以及该设备的工作方式,并搭建试验场景进行水声回波的采集;其次,对水声标检测算法进行了研究,比对不同的滤波算法可知,中值滤波方法的去噪效果更佳;进行了灰度直方图分析,对目标的灰度范围进行了增强处理;对图像分割算法进行了研究,设计了一种自适应迭代分割算法,对比其他方法有着更好的处理效果;对分割后的图像进行连通域查找,目标筛选,从而识别出待检测目标;试验结果验证了该水声目标检测算法在对水下目标的检测识别上的有效性。     

The water-tank test of a novel underwater positioning system based on sensor networks

To provide highly precise position information for the navigation of an autonomous underwater vehicle (AUV) in a large area, we are developing a new underwater positioning system based on sensor networks. In this system, we set many standard stations on the sea surface and use a sound global positioning system (GPS). To lower the cost of nodes and simplify signal processing, we have proposed a new method based on sound propagation loss (SPL).This study describes a new information integration method to solve two problems: (1) the transmission path of the sound may be blocked by some obstacle; (2) the underwater nodes may get broken.     

机载激光雷达测深技术与应用研究进展

近年来机载激光雷达测深技术得到了快速发展,并在近岸海域、河道水深测量以及水下地形地貌测绘等领域发挥了重要作用。详细分析了国内外机载激光雷达测深系统的发展历程,探讨了机载激光测深数据处理和应用方面的研究进展,以及当前机载激光测深技术发展和应用中的问题,最后展望了未来的发展趋势。为机载激光雷达测深技术研究与应用者提供了详细的参考资料。     

航空影像辅助下的城区机载LiDAR汽车目标检测方法

机载激光雷达(LiDAR)技术的出现为地面汽车目标检测提供了新的途径。为了从机载LiDAR点云数据中提取汽车对象,根据不同地物的属性特征,提出了一种航空影像辅助下的城区机载LiDAR汽车目标检测方法。首先利用形态学开重建滤波完成地面和地物的分类,然后在地物点的基础上结合正射影像,通过归一化植被指数(NDVI)特征完成对植被和非植被地物的初步分类,最后在非植被地物的基础上,根据地物对象的形状特征及高程信息完成汽车和建筑物及阴影植被等非汽车对象的分类,从而完成汽车目标的提取工作。3个实验区的计算结果表明:该方法能有效从LiDAR点云中提取汽车目标,正确度和完整度的均值分别为95%和85%,满足实用性要求。     

基于最佳邻域重构指数的水下高光谱目标检测

水下机器人仅通过传统光学相机获取图像很难在复杂水下环境中或目标物具有保护色的情况下检测到目标,而通过高光谱技术进行水下目标检测可以改善这一情况;由于直接运用传统高光谱检测方法难以满足水下机器人对水下目标检测的要求,提出了一种基于最佳邻域重构指数(ONRIF)的高光谱目标检测方法,该方法通过线性重构的思想进行邻域寻优,选出信息量高且波段相关性低的波段组合,并使用所选波段的融合图像进行目标检测;结果表明,与直接对原始水下海产品高光谱图像进行检测相比,该方法在保证检测效果的前提下,大量减少了检测时间和数据冗余程度;还提出了一种在相同环境下对同类目标物的单波段快速采集检测方法,大大提高了采集数据的速度,可以满足水下机器人对海产品检测的需求.     

多目标检测并行处理软件的设计

在水下目标检测和跟踪系统中,多目标检测算法起着重要的作用,AIC算法是最具代表性的方法。为了满足目标检测对高速实时并行处理技术的要求,针对水下阵列信号处理的实际应用,采用有效的并行算法和并行结构来减少运算量,设计并研制了一种基于4片ADSP-TS101S的多处理器并行实时处理系统。经过对算法的运算时间和目标检测的性能进行分析,表明该系统提高了处理效率,解决了阵列信号处理中大运算量的高速实时处理的问题,具有良好的目标检测性能和实时处理能力,满足工程实际需求。     

水下传感器网络节点定位信号检测的设计

针对水下环境的特殊性和水声定位系统的要求,为降低检测水声定位信号的复杂度和硬件资源消耗,能够准确检测定位基站发射的水声定位信号,为目标基站的定位提供实时、快速的时延信息,根据水声定位信号的特点,采用码元匹配检波和编码定位信号相关的方法,确定水声定位信号的到达时间,并以FPGA为平台利用VHDL语言对水声定位信号的检测设...