遥测参数数据载荷状态判别集成学习方法

针对载荷单机设备遥测参数维度高、数据量大、存在类别不平衡、无法直观判别单机设备运行情况等问题,考虑到航天任务对可解释性的要求,提出一种基于信息增益参数特征选择和集成学习方法的载荷单机状态快速识别方法。采用统计量性质和信息增益子集搜索方法对遥测数据进行特征筛选降维,通过集成学习模型算法实现载荷单机设备状态的自适应识别分类。所提方法将信息增益的参数分类信息量评价准则和集成学习拟合能力强、类别不平衡下准确率高和抗噪能力强等优点相结合,兼顾模型特征和结果的可解释性,提供了重点参数发现功能。采用科学卫星任务真实载荷遥测参数数据对该方法进行了验证,整体识别准确率高于90%,少数样本亦可准确识别,整体效果可达到在轨任务要求,证明了所提方法的有效性和实用性。     

基于小波配点法的空间机械臂关节轨迹规划

针对平面型空间机械臂关节轨迹优化问题,提出一种基于小波配点法的数值算法。该算法在区间样条小波函数及其导数算法的基础上,对状态变量与控制变量在小波配点上作离散化处理,然后将原最优控制问题转化为以小波系数为优化参数的非线性规划问题,利用非线性规划算法求解该问题得到原问题的解。算法可充分利用小波具有非线性逼近的优点,提高计算精度和效率。对典型问题进行数值仿真,结果表明该算法对空间机械臂关节轨迹优化问题是有效的。     

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。     

基于运载能力评估的固体运载火箭推力向量控制方案比较

从对运载能力影响角度开展固体运载火箭发动机推力向量控制系统比较分析研究。设计了三种采用不同发动机推力向量控制系统的多级固体运载火箭方案,将增广乘子法与共轭方向法相结合,对固体运载火箭上升段弹道进行了优化设计,给出运载能力评估结果。研究表明,起飞质量均为50 000kg,目标轨道均为300km太阳同步轨道时,采用栅格舵和侧喷流作为推力向量控制系统方案,比采用燃气舵和侧喷流作为推力向量控制系统方案,运载能力提高70kg,比各级固体发动机全部采用摆动喷管控制方案,运载能力提高115kg,为固体运载火箭总体方案论证提供理论依据。     

基于颜色及梯度统计特征的结核杆菌目标识别

提出一种基于颜色及梯度统计特征的结核杆菌目标识别算法。首先基于HSV颜色空间进行图像预分割,然后在CIE L*a*b*颜色空间进行自适应分割以提取目标精细几何形状。为了适应背景的复杂变化,基于色调一致性假设对疑似目标进行色调一致性检验并剔除大部分伪目标。为了将重叠粘连目标从伪目标中分离出来,提出两个梯度统计特征,然后结合目标的面积、周长、长宽比、圆形度、粗糙度等形态特征,组成7维特征向量送入贝叶斯分类器进行分类。实验结果表明,本文算法能适应标本、染色及图像背景等复杂变化,目标识别率可达91%。     

基于pLSA模型的人体动作识别

提出一种基于主题模型的人体动作识别方法。该方法首先提取时空兴趣点(STIP,space-time interest point)来描述人体运动,然后提出使用慢特征分析(SFA, slow feature analysis)算法计算兴趣点梯度信息不变量最优解,最后使用概率潜在语义分析 (pLSA, probabilistic Latent Semantic Analysis) 模型识别人体动作。SFA计算的梯度不变量最优解可以表示时空兴趣点固有特征,能够无歧义反映时空兴趣点在空间及时间方向上的信息。同时,针对pLSA隐性主题正确性无法保证的缺点,算法将主题与动作标签“一对一”相关,通过监督方式得到主题,保证了训练中主题的正确性。该算法在KTH人体运动数据库和Weizmann人体动作数据库进行了训练与测试,动作识别结果正确率分别在91.50%和97%以上。     

空间关联与多子区规范化梯度方向直方图的 异源图像匹配

提出一种基于稀疏空域分割与梯度方向直方图的异源图像匹配方法。将图像分为多个子区,计算每个子区的梯度方向直方图;计算直方图的汇聚度,并根据汇聚度计算直方图相似性;采用两步搜索法,寻找与基准图中与实时图直方图相似度最高的窗口即为正确匹配结果。采用仿真图和真实异源图像对算法进行了测试,结果表明,这种方法能够可靠快速实现异源图像匹配。     

战场威胁约束下的纯方位探测单观测站轨迹优化

为保证战场环境下单站纯方位无源探测的精度和观测站的战场生存能力,提出一种战场威胁约束下的单观测站轨迹优化方法。对典型战场威胁进行分析,建立战场威胁和单观测站运动轨迹的数学模型。在此基础上综合考虑单观测站探测精度和所受威胁程度,分别构建精度打分函数和威胁打分函数,得到单观测站的路径选择函数,并对观测站不同轨迹进行评价。仿真结果表明,所提方法能够有效规避战场威胁并提高定位精度,保证战场环境下单站纯方位探测的准确性和可靠性。     

强侧风作用下棚车气动外形优化

铁路通用车型中,强侧风作用下棚车的气动性能最差。利用二维定常不可压缩N-S方程、k-ε两方程紊流模型,采用有限体积法对强侧风作用下棚车气动外形进行了优化研究。结果表明,棚车车顶形状对强侧风作用下棚车气动性能有较大影响,圆弧型车顶的P65型棚车气动性优于“人”字型车顶P64型棚车;棚车侧壁和车顶圆弧采用圆弧过渡比直接连接的效果好,综合考虑棚车气动性能和有效容量两方面因素,建议车顶圆弧和过渡圆弧半径分别取2692mm和500mm。     

LFM脉冲雷达测距偏差分析与估计

研究了线性调频(LFM)脉冲体制雷达由于距离-多普勒耦合效应造成的测距偏差问题。推导、分析了该测距偏差的产生机理,指出了偏差中被大多数研究者遗漏的非线性余项,并分析了该余项与雷达发射信号及目标运动参数的关系;利用无约束优化方法对该偏差余项进行估计。最后,计算机仿真实验验证了分析结论和估计算法的正确性。