面向航天领域的模型驱动软件设计开发方法

针对航天嵌入式任务关键软件特点,研究基于AADL模型,实现对其结构模型、行为模型、故障模型和执行模型的多维度描述。通过构造其代码规则模板,实现从模型到源程序的自动化映射,降低编程工作量。研究将AADL模型转换为故障树模型和时间自动机模型,分析验证软件安全性与可调度性;通过构建航天领域模型库,支持大规模软件复用。最后,基于所开发的航天型号软件模型驱动开发平台,对航天飞行器GNC系统的软件开发进行了初步验证,结果表明模型驱动的软件开发方法能有效提高航天型号软件开发效率和质量。     

一种卷积神经网络非合作目标姿态测量方法

针对空间非合作目标姿态测量问题，提出一种基于卷积神经网络的非合作目标姿态视觉测量方法。该方法先设计特征提取网络并利用公开数据集进行预训练，用少量实际目标图像进行迁移学习，实现非合作目标图像高层抽象特征的自动提取；再设计基于回归模型的姿态映射网络，建立图像高层特征与三轴姿态角之间的非线性关系，实现非合作目标的姿态测量。实验验证了两类特征提取网络测量精度和参数量大小，测量精度可达 0.711° (1σ),表明了“单目相机+卷积神经网络”方法的可行性。     

基于有限数据的动力学系统建模与仿真

提出了一种动力学系统特性的建模与仿真方法，它使用均匀设计法选择试验点，构造多项式模型建立模型框架，通过逐步回归分析确定模型的具体形式，并基于此模型实现对系统特性的仿真。结果对比表明，该方法能够通过少的试验得到精确的模型，是一种有效的建模与仿真法。     

基于卫星ATM传输系统的LDPC码构造方法研究

在卫星ATM传输系统中,由于信道的高误码率,要求对ATM信元进行有效的误码保护。LDPC码是一种性能优越的纠错码。文章针对卫星ATM传输系统构造了一种新型的非规则LDPC纠错码,并对规则和非规则LDPC码进行仿真对比。仿真结果表明,对小于6个ATM信元进行纠错保护时,非规则LDPC码和规则LDPC码具有相似的性能;当被保护信元数超过6个时,非规则LDPC码具有更优越的性能。     

基于梯度方向分布的图像质量评估及其应用

根据人类视觉系统的性质,提出了一种基于局部梯度方向分布的全参考图像质量评估算法。该算法利用图像的方向梯度直方图和信息熵理论提出图像结构规则度的有效表达方式,并结合结构规则度和亮度信息表征图像的质量,实验结果表明,所提算法能够有效评估多类干扰图像的质量,与人眼感知效果保持较高的一致性,适用于多领域应用。     

实测数据的降秩空时自适应处理方法

在实际非均匀环境中，机载雷达数据的非均匀性会恶化杂波协方差矩阵的估计，严重地降低了空时自适应处理器的性能。本文首先用非均匀检测器在非均匀环境下选择辅助距离门，来估计样本协方差矩阵。而后讨论了基于广义旁瓣相消器结构上的两种降秩空时自适应处理方法：主分量法和互谱法，这两种方法都是利用杂波和干扰的低秩属性，用依赖于采样数据的转换矩阵来构造空时自适应滤波器。最后对从Mountain Top计划测得的数据，应用上述两种降秩方法对其进行了分析。仿真实验表明了这两种方法的可行性，减少了计算量，并提高了有效可测收敛性，可有效地提高空时自适应处理器的性能。     

登月舱软着陆的非线性神经元控制

本文针对登月舱软着陆过程的控制问题，提出了一种非线性动态逆与状态反馈控制相结合的神经元控制系统设计方案。该方案包含两分：（１）借助前馈神经元网络通过学习逼近任意非线性映射的能力，建立被控系统的非线性动态逆神经元模型，用神经元网络实现被控非线性系统的线性化；（２）在线性化模型的基础上构造系统的神经元最优状态反馈控制器。本文给出的仿真结果显示出神经计算学在航天飞行器控制问题中所具有的潜在能力。     

基于系统函数优化的非规则天线阵列综合孔径辐射计亮温反演算法

为改善非规则天线阵列综合孔径辐射计反演图像质量,提出了基于系统函数优化的亮温反演方法。通过优化非规则天线阵列的系统函数,消除单元天线非规则排列对系统性能的影响,并在优化过程中引入正则化,稳定反演图像。为补偿正则化引起的反演图像质量损失,在反演算法中引入了迭代运算。仿真结果表明:所提出的反演算法能有效改善非规则天线阵列综合孔径辐射计的亮温反演图像质量,可应用于基于小卫星编队的分布式综合孔径遥感图像反演中,并能为基于小卫星编队的分布式综合孔径阵列优化提供理论基础。     

执行器故障下的运载火箭非奇异终端滑模容错控制

针对存在未知外部干扰和执行器卡死故障的运载火箭，提出了一种基于非奇异终端滑模面的姿态跟踪控制算法。首先，建立了考虑干扰和执行器卡死故障的运载火箭姿态控制系统多输入多输出系统模型；然后定义了运载火箭姿态跟踪系统模型，针对定义的模型，设计了一种非奇异终端滑模面，使得系统在执行器故障情况下仍能较为精确地跟踪参考信号。基于李雅普诺夫函数证明了运载火箭姿态跟踪控制系统的稳定性和有限时间收敛特性。数值仿真检验了本文基于非奇异终端滑模运载火箭姿态跟踪控制算法的有效性。     

基于Contourlet区域对比度的遥感图像融合算法

为综合利用多传感器遥感图像之间的信息，提出了一种基于contourlet变换的遥感图像融合算法。Contourlet是近年发展起来的一种多尺度几何分析工具，比小波变换更适合对图像等二维信号进行处理。算法的思想是将源图像分别进行contourlet变换，在contourlet域完成图像信息的融合，最后通过逆变换得到融合结果。根据分解系数特性，首次提出了contourlet域的区域对比度作为高频子带的融合规则，系数选择更符合人类视觉系统的要求，使得融合图像更有意义。低频子带采用基于区域能量的加权平均作为系数融合规则，在充分保留图像主要信息的前提下进一步增强了算法的稳定性。实验结果表明该算法在性能上明显优于PCA及小波图像融合等传统算法，且能够有效增强源图像的对比度和细节信息。     

The Perception and Content of Cast Shadows: An Interdisciplinary Review

Abstract

Recently, psychologists have turned their attention to the study of cast shadows and demonstrated that the human perceptual system values information from shadows very highly in the perception of spatial qualities, sometimes to the detriment of other cues. However with some notable and recent exceptions, computer vision systems treat cast shadows not as signal but as noise. This paper provides a concise yet comprehensive review of the literature on cast shadow perception from across the cognitive sciences, including the theoretical information available, the perception of shadows in human and machine vision, and the ways in which shadows can be used.     

基于磁力计、IMU和单目视觉的自主定位方法

基于单目视觉与惯性测量单元(IMU)融合的SLAM(simultaneous localization and mapping)技术,具有硬件成本低、体积小和消耗计算资源少等优点,在移动机器人导航系统中得到了广泛的应用。单目视觉SLAM系统主要通过求解对极几何来解算位姿,但当平移为零时(仅存在姿态旋转运动),存在解算漂移的问题。通过将磁力计的数据融合到单目视觉SLAM算法中,不但可以解决纯旋转情况下姿态解算漂移问题,还可以提高解算精度。物理仿真实验的结果表明,与传统的SLAM算法相比,本文提出的基于磁力计、IMU和单目视觉融合的算法具有精度高、鲁棒性好的优点。     

视觉导引的无人直升机自主着舰系统仿真

对于无人直升机着舰问题,提出了基于视觉导引的自主着舰方案;建立了一套无人直升机自主着舰仿真系统;建立了舰船运动模型,无人直升机六自由度非线性全量模型;设计了着舰特征图案,通过摄像机模型获取舰船上的特征图案;提出快速四点算法实现3D位姿估算,并以此构建视觉信息识别系统,识别直升机与舰船相对运动参数;通过分层控制思想,实现基于视觉信息导引着舰。在此基础上形成仿真闭环,对无人直升机定点自主着舰的全过程进行仿真验证。     

月球测图技术发展及其关键技术分析

首先针对国外有关测绘技术和方案,对国际月球探测测绘历程进行概括总结,并针对CCD立体观测、干涉雷达测量、扫描激光测绘等3种主要的测绘方案进行分析比较,继而提出适合我国月球探测目标的三维遥感测绘成像技术途径,并对月球探测器三维遥感数据的信息成像模型进行了分析和阐述,对数据表示、处理和存储进行论述;建议“采用组合CCD相机和成像光谱仪的月球三维遥感”作为我国环月遥感立体测绘的首选方案。     

双目视觉导航信息的可观测性分析

本文针对飞行器相对导航中双目视觉测量系统的可观测性问题进行了研究。推导了系统估计的Fisher信息矩阵,提出利用Fisher信息矩阵的秩分析来判断双目视觉导航信息观测性的方法,研究了特征点个数及分布与Fisher信息矩阵秩及相应系统可观测性的关系,得出至少2个特征点能满足双目视觉测量系统完全可观测的结论。结合测量方程的不同,分析比较了在相同特征点个数情况下单目视觉与双目视觉测量系统可观测性的优劣,最后,通过单幅图片位置和姿态确定数值仿真,验证了基于Fisher信息矩阵的双目视觉系统可观测性分析结论的正确性。     

机器视觉在军事领域的应用现状及发展趋势

机器视觉技术凭借其非接触测量、实时性好、可持续工作等优点，在军事领域中有着广阔的应用前景。在对机器视觉光学照明系统、成像系统、视觉信息处理系统等关键技术进行概述的基础上，详细分析了机器视觉技术在军事领域进行典型目标物识别、人员识别、装备缺陷检测等典型场景以及典型军事装备上的应用现状。在此基础上，指出了机器视觉在军事领域的应用，仍然存在视觉传感器硬件系统难以适应极端环境、复杂的军事目标适应性不足、目标识别的实时性难以保证、多传感器融合获取军事目标信息能力缺乏等问题。同时，对机器视觉技术在军事领域应用的未来发展趋势进行了展望，研究分析结果可为机器视觉在军事领域的进一步实用化提供参考。     

SpaceMocap：在轨人体运动捕捉系统

SpaceMocap是一套基于多RGB-D相机的计算机视觉航天员运动捕捉系统。地面准备阶段，扫描航天员模型，并分别标定彩色相机的内参数。在轨采集阶段，3~4台相机布置在舱内角落，同步采集航天员任务视频。地面处理阶段，通过相机外参数标定和ICP方法实现点云融合，采用深度神经网络对人体关节点位置进行检测并初始化位姿参数，再用改进的ICP方法进行位姿求精，实现序列图像中关节角度跟踪。本系统搭载TG-2升空，对SZ-11航天员的任务视频进行了采集和处理，首次获取了在轨航天员的姿态(包括中性体位)、占位空间、运动参数等重要数据。结果表明，运动捕捉的模型与点云具有良好的重合度，关节点位置与关节角度具有较高的跟踪精度。SpaceMocap是我国首个在轨运动捕捉系统，它小型、轻质，具有计算机视觉特有的非接触测量、直观、高精度优势，无需在人体上粘贴任何标志，具有良好的抗遮挡能力，完全适用于微重力、狭小空间环境下的在轨应用 。     

一个基于多重推理的遥感图片解译专家系统

本文研究了在图象模式识别过程中引入人工智能的知识学习、知识表达和知识推理的理论和技术,设计并实现了一个应用于遥感图片解译的计算机视觉专家系统。 为使系统具有较高的智能化程度,本文提出了一种新的推理方法——多重推理法,它具有处理某些不完全知识和错误知识的能力,并且推理过程所运用的部分知识(规则)是从已知样本中自动归纳学习生成的。     

基于粗糙集的雷达辐射源信号识别

雷达信号识别是侦察系统信号处理的目的，是整个雷达对抗信号处理中的关键性环节，为解决雷达辐射源信号模式识别困难的问题，在深入研究粗糙集理论的基础上，将其同辐射源信号识别问题相结合，给出了基于粗糙集的辐射源信号识别模型。同时介绍了连续属性离散化、知识约简和规则提取的概念，给出工基于粗糙集的识别过程。实验表明该方法减少了识别的主观因素，能有效处理辐射源识别中的模糊性和不确定性，具有广阔的应用前景。