地理空间情报中遥感影像压缩处理系统的设计

遥感影像作为地理空间情报的重要组成部分.在情报分析与作战指挥中发挥了越来越重要的作用.针对海量影像数据快速漫游和压缩存储的问题,在借鉴瓦片金字塔数据模型基础上定义了XML标准的通用数据模型,并采用三缓存交替工作机制调度数据,设计一个开放性的遥感影像压缩处理系统,实现了对大规模遥感影像数据的正常浏览并有效节约了硬盘资源.     

网络化战场环境下多无人机调度问题

针对网络化战场下无人机(UAV)跨区飞行、信息共享等特点扩大了任务区域与规模而引发任务分配难题,对无人机运动及通信特性、任务时间窗约束和初始战场布局等因素建模,根据目标属性对其分组以降低问题复杂度,应用优化算法得到初始解,随后进行全局交换、删除及插入等调整得到最终调度方案,由此搭建快速求解多UAV任务调度的通用算法框架。最后应用遗传算法验证,仿真结果表明:该框架在解决多无人机大规模任务分配时具有较好的时效性和适应性。     

基于压缩感知的无人机图像组合去噪方法

针对无人机图像中存在的多种类型噪声干扰的情况,提出了一种基于压缩感知的无人机图像混合去噪方法。利用移动窗口平滑处理含噪图像中脉冲噪声,并去除该类噪声对图像稀疏性的破坏;对粗去噪图像进行稀疏表示,利用高斯观测矩阵对其测量,通过正交匹配追踪算法重构得到去噪后图像。实验结果表明,该算法改善了基于压缩感知图像去噪方法对含有脉冲噪声去噪效果差的问题,提高了去噪图像的峰值信噪比和视觉效果。     

基于前方交会的无人机对目标定位方法

针对目前无人机基于前方交会对目标定位精确度低,提出了一种基于前方交会的无人机航摄影像定位方法。对所有航摄影像进行特征匹配,得到影像间关系。提出航线定向与坐标系建立法,来实现像空间辅助坐标系的自动建立。提出了基于图像变换关系的前方交会法,来实现目标点的三维定位。实验结果表明该方法能够自动解算航向,并且定位精准度较高。     

质量图引导的干涉合成孔径雷达图像相位解缠算法

干涉合成孔径雷达测量在数字高程数据获取等遥感领域得到广泛应用,相位解缠是干涉测量中的关键步骤。运用基于质量图的马尔科夫随机场建模方法将相位解缠问题转化为能量最小化问题,通过序列树权值信息传递算法对所建立的马尔科夫随机场模型进行求解。论文提出通过最小方向线性插值方法对相位图像中质量较差的区域进行修复,即根据质量较差的像素点所处的位置,利用最短的方向对质量差的像素点进行插值修复,以获得完整的解缠结果。实验结果表明:相对于不采用质量图的方法以及Goldstein枝切法等解缠算法,所提出的算法能够完成复杂真实地形对应的相位图像解缠。     

城市环境下单无人机测向定位航迹优化算法

为解决单架无人机在城市环境中对辐射源目标的定位问题,提出了一种基于环境预测法的单无人机测向定位航迹优化算法。使用交互多模型-扩展卡尔曼滤波进行视距和非视距信号混合环境下的目标估计。结合估计的目标位置和城市地理信息模型,基于视线追踪法求解信号遮挡区域和多径信号干扰区域。在滚动时域控制算法框架下生成无人机预测轨迹,以最大化Fisher信息矩阵行列式为测向定位评价准则,考虑建筑物障碍以及其对信号的遮挡和反射效应对无人机测向定位航迹的影响,控制无人机选择最优航向飞行。仿真结果表明,该方法能够使无人机在存在障碍、信号遮挡和多径干扰的环境下实现对目标的高精度测向定位,为解决城市环境下的单架无人机测向定位问题提供了新思路。     

GPU上高光谱快速ICA降维并行算法

高光谱影像降维快速独立成分分析过程包含大规模矩阵运算和大量迭代计算。通过分析算法热点,设计协方差矩阵计算、白化处理、ICA迭代和IC变换等关键热点的图像处理单元映射方案,提出并实现一种G-Fast ICA并行算法,并基于GPU架构研究算法优化策略。实验结果显示:在处理高光谱影像降维时,CPU/GPU异构系统能获得比CPU更高效的性能,G-Fast ICA算法比串行最高可获得72倍加速比,比16核CPU并行处理快4~6.5倍。     

基于时间序无圈有向图的多准则优化成像调度

合理有效地利用遥感卫星资源获取更多高质量影像数据是卫星成像调度的重要工作。提出了一种新的成像调度解决方案。应用图论相关理论,建立卫星成像时间序无圈有向图模型,利用多项准则作为衡量标准对不同成像路径进行评价,提出时间序多准则最短路径算法求取优化成像路径。理论分析和实验表明,该解决方案可以在较短时间内获得多条pareto优化成像路径,具有良好的调度性能。     

运用跑道平面结构化线特征的固定翼无人机视觉导航算法

针对固定翼无人机在着陆阶段的位姿估计的问题,提出运用跑道平面结构化线特征的无人机视觉导航算法。利用单台固连在无人机上的前视相机对跑道区域进行成像,自动提取结构化线特征。在无人机降落前期利用完整的结构化线特征配置解算出无人机的六自由度位姿参数(偏航角、俯仰角、滚转角、纵向位置、横向位置、高度),并在无人机降落到较低高度时,利用退化的结构化线特征(跑道边缘)解算出无人机的关键位姿参数(偏航角、俯仰角、横向位置、高度)。三维实景仿真实验证明,在距离机场200 m处,无人机的距离参数精度小于0.5 m,角度参数精度小于0.1°。     

基于蒙特卡洛法的无人机飞行冲突解脱安全评估

冲突解脱技术是无人机与有人机共域飞行的前提保障。针对目前缺少对冲突解脱技术安全评估的方法,提出运用蒙特卡洛法对飞行冲突进行仿真模拟,得出冲突解脱算法的安全效率。提出基于改进蚁群算法的冲突解脱技术,实现无人机的飞行冲突解脱;利用蒙特卡洛法,对飞行冲突过程进行大规模仿真,计算冲突解脱效率,与基本蚁群算法进行对比,并从安全角度对结果进行分析。提出的思路可为未来无人机空域运行安全评估体系的构建提供一种理论参考。     

无人机地形预处理低空突防轨迹规划技术

针对无人机低空突防飞行问题,提出了一种基于飞行器最大过载约束、爬升角约束和速度约束的数字地形直接平滑技术,设计了多步判断逻辑和山峰保护逻辑以提高平滑收敛速度和对山峰的保护,生成满足无人机飞行性能约束的安全可飞行曲面;在此曲面上进行轨迹规划,避免了复杂的轨迹可飞性和安全性处理工作,提高了轨迹规划效率;利用正交配点法将无人机轨迹规划问题进行离散化,转化为非线性规划问题,并利用序列二次规划方法进行攻击轨迹求解。仿真表明,该技术能快速生成可飞行的攻击轨迹。     

基于改进TOPSIS模型的区域防空重点保卫目标优选与排序

根据区域防空重点保卫目标优选的依据和原则,确定了影响保卫目标重要程度的主要因素,建立目标属性矩阵,并运用层次分析法和熵权法进行组合赋权,利用改进逼近理想解的排序法模型对保卫目标的重要性进行了定量分析。实例分析表明该方法合理有效。     

无人机自动驾驶仪微分控制分析

本文根据某型无人机在常值干扰力矩的作用下,飞机姿态角存在静差,并产生振荡这一现象,提出了在某型无人机中加入角速度陀螺的设想,并以纵向俯仰角为例,根据飞机纵向短周期运动方程和自动驾驶仪的控制律,利用根轨迹法对控制系统进行初步的理论分析,为某型无人机加入角速度陀螺,提供了理论依据。     

基于逾渗理论的无人机网络覆盖性能的研究

实现并维持网络覆盖是部署无人机网络的基本目的。然而,网络结构复杂,在无人机网络中实现并维持网络全覆盖是一项挑战工作。为此,对无人机网络覆盖性能进行研究,并利用逾渗理论推导实现覆盖的临界节点密度。对无人机在地面上的覆盖区域进行正六边形和正方形的近似处理,利用六边形棋盘和正方形棋盘对监测进行网格化,并结合逾渗理论,推导实现对监测区域进行全覆盖的临界节点密度。通过仿真实验,证实了所推导的临界节点密度的准确性。     

一种顾及像元邻域信息的高光谱影像异常目标探测方法

现有的高光谱遥感影像异常目标探测方法仅利用光谱特征信息探测场景内可能存在的异常目标,然而伴随着高光谱遥感传感器空间分辨率的提高,像元间的相关性信息逐渐不可忽略,为此提出了一种顾及像元邻域信息的高光谱遥感影像局域异常目标探测方法。该方法首先利用随机场模型可有效描述像元的邻域相关性信息的特点,建立适应高光谱遥感影像高谱段特点的多阶邻域相关性随机场模型。然后,在该模型基础上定义势能函数,缩小待探测区域。最后,使用该模型将邻域信息引入到背景统计特征信息中,根据目标与背景统计特征的差异建立异常探测算子。实验证明:该方法克服了传统异常探测方法仅利用光谱信息的不足,与现有方法相比,不但可以有效和快速地探测单像元目标,而且探测大异常目标的效果也更好。     

基于卫星编队序列图像的摄影测量

在现代卫星摄影测量中,由多颗小卫星组成的卫星编队具有比单颗卫星更优越的性能,能提供更高的空间分辨率和时间分辨率。卫星编队拍摄的序列图像可组成多轨道区域网,通过区域网光束法平差解算就可以获得目标点坐标。介绍了几种适于卫星摄影测量的卫星编队,讨论了影响卫星摄影测量精度的几个因素,给出了仿真实验结果,所得结论可为发展基于卫星编队的摄影测量提供参考。     

用速度平差法求解目标运动要素的改进方法

用速度平差法求解目标运动要素是潜艇作战中常用的目标运动要素求解方法.通过全面分析该算法的原理和求解过程,运用典型数值分析、数学归纳等方法,论证了目前速度平差法应用中求解过程的不完整性及漏根的根源,结合潜艇鱼雷攻击实际,采用迭代法和数轴验根法,提出了新的求解办法,提高了目标运动要素解算的可靠性和效率.     

无人作战飞机近距对抗占位策略与方法

针对无人机作战中前置追踪占位法存在导弹发射条件苛刻且目标机动时成功率锐减和离散对策占位法应用局限性较大等问题,提出一种无人作战飞机近距对抗占位策略与导引方法。该占位策略为解算无人机近距对抗占位的伪跟踪点,并设计一种三维变结构导引律,引导无人机完成近距作战占位机动。仿真结果表明,该占位策略与导引方法快速有效,满足无人机近距对抗时的战术指标要求。     

基于垂直阵列的相干信源二维测向新方法

针对远场窄带相干信源的二维DOA估计问题,提出了一种基于垂直阵列的解相干算法,利用垂直阵列模型特性,在3个线性子阵列进行分维处理运算。在每一个维度,运用空域平滑算法构建数据协方差矩阵实现解相干,并结合ESPRIT算法分别估计信源与各线阵的夹角,利用其中一个角度来组合其他两个角度,实现参数配对。仿真实验结果显示,相较于空域平滑DOA矩阵法,算法的稳定性、估计精度都较高,适用于低信噪比和短快拍情况。     

基于跑道平面结构化线特征的固定翼无人机视觉导航算法

针对固定翼无人机在着陆阶段的位姿估计的问题，提出了一种基于跑道平面结构化线特征的无人机视觉导航方法。结构化线特征包括跑道平面上的跑道边缘及共面的垂直于跑道边缘的单条合作标志线。利用单台固连在无人机上的前视相机对跑道区域进行成像，自动提取结构化线特征。在无人机降落前期利用完整的结构化线特征配置解算出无人机的六自由度位姿参数(偏航角、俯仰角、滚转角、纵向位置、横向位置、高度)，并在无人机降落到较低高度时，利用退化的结构化线特征(跑道边缘)解算出无人机的关键位姿参数(偏航角、俯仰角、横向位置、高度)。三维实景仿真实验证明，在距离机场距离为200m处，无人机的距离参数精度为<0.5m，角度参数精度为<0.1°。本文的方法充分考虑到无人机自主着陆过程中的成像特点，具有自动化程度高、工程实用性好的优点。