用于无人直升机着舰控制的计算机视觉技术研究

 通过理论分析和计算机半实物仿真研究了一种应用于无人直升机自主着舰的双目立体计算机视觉系统及相关计算机视觉技术。研究了基于HSV 均匀色标的计算机视觉技术在无人直升机着舰控制中的应用。使用Hough 变换算法检测直线参数,在Hough 变换中利用梯度信息,它的应用打破了Hough 变换的计算瓶颈。整套算法的抗噪声能力很强,达到了无人直升机自主着舰的实时性和实用性要求。     

一种检测机场跑道辅助飞机着陆的系统设计

跑道作为机场的关键设施,是飞机着陆和减速滑行的区域,通过视觉定位方法计算飞机相对跑道的位置,可以作为辅助飞机快速平稳着陆的一种思路。视觉传感器所需成本较低,对安装环境要求不高,本文旨在设计一个仅靠视觉传感器对飞机进行定位的辅助着陆系统,运用目标检测和视觉定位两个模型,计算飞机相对跑道的位置。首先搭建出等比例微缩的机场跑道模型,视觉传感器产生运动模拟飞机飞行路径,目标检测模型通过机载视觉传感器获取的图像识别出跑道区域,随后视觉定位模型提取图像中跑道区域特征点,计算飞机相对跑道的位置。分别对目标检测和视觉定位两部分的实现原理及难点进行阐述,尝试将目标检测和视觉定位结合起来实现飞机降落时的定位,描述辅助着陆系统设计的整体思路。     

基于遥感图像分块直线特征检测的机场跑道检测方法

针对遥感图像机场跑道检测问题,提出了一种基于图像分块直线特征检测的机场跑道检测方法。首先,针对遥感图像数据量大带来的计算处理问题,设计了基于直线分割检测子（LSD）的遥感图像分块直线特征检测环节;然后,在总结归纳机场跑道数学特性的基础上,对提取的直线特征进行平行线分组、直线生长、平行线合并,并以Radon变换为基础,找出候选机场跑道区域;最后,使用灰度统计信息并结合梯度方向直方图对候选区域进行处理,筛选出最终的机场道路区域。实验结果表明,在能够提取出有效直线特征的情况下,该方法可以对多类机场跑道进行有效定位。     

一种着陆视觉导航P3P问题的解法

P3P问题是机器视觉领域的经典问题,其多解的排除与唯一解的确定是研究热点。针对飞行器着陆过程中机载视觉设备跑道成像的特点,提出了一种着陆视觉导航P3P问题唯一解的求解方法。该方法首先通过机场跑道的3条边线计算相对姿态,再根据直线方程求解相对位置,最终完成飞行器与跑道之间6个自由度参数的唯一确定。     

机场跑道环境对飞行安全的影响

飞机是在一个特定的外部环境中运动,对于飞机滑行、起降来说,最重要、影响最大的就是机场跑道环境.机场跑道环境包括:跑道的道面:主要指跑道道面的尺寸、强度、质量、标高、坡度等;跑道周围的障碍物:主要指障碍物的位置、标高以及与跑道的关系;跑道目视助航设备:主要是导航设备、着陆引导设备、灯光系统、跑道标志等的位置、类型、特征;跑道周围的地形:主要指飞机进近着陆时跑道周围的地形情况;机场净空:主要指障碍物限制面和障碍物限制要求.     

基于Hough变换的直线检测

给出Hough变换的基本原理。针对图像空间的直线检测问题，提出基于Hough变换的检测算法。利用该算法进行计算机仿真，分析清零阈值和清零邻域的范围对检测结果的影响，并给出算法改进方向。     

一种基于新三维随机Hough变换的航迹起始算法

针对雷达跟踪多目标时,目标点迹受杂波、噪声等因素影响,航迹起始难度大的问题,利用三维空间直线表示方法提出了一种4参数三维Hough变换算法.该算法是对传统二维Hough变换的拓展,它结合了传统的二维随机Hough变换理论,是一种新的三维随机Hough变换算法.通过该算法对理论数据和实测数据进行验证,结果表明,对于航迹区别较大的目标,该算法的航迹起始成功概率为98.5％;对于空间航迹相近的目标,该算法可成功将目标航迹从杂波中提取出来,虽然可能会出现航迹混淆,但利用目标先验信息可解决该问题,实现航迹起始.     

一种基于语义分割的机场跑道检测算法

针对复杂电磁作战环境下无人机自主着陆应用场景,提出了一种基于图像语义分割的机场跑道检测算法,并设计构建了轻量高效的端到端跑道检测神经网络RunwayNet。在特征提取部分,使用空洞卷积对ShuffleNet V2进行改造,得到了输出特征图分辨率可调的主干网络,并利用自注意力机制设计了自注意力网络模块,使网络具备全局跑道特征提取能力。设计了解码器模块将网络浅层丰富的细节、空间位置信息与顶层粗略、抽象的语义分割信息相融合,从而获得精细的跑道检测输出结果。实验结果表明,RunwayNet网络在无人机着陆全过程都可以对跑道区域进行精准的分割识别,并且在嵌入式计算平台上能达到接近实时的处理速度,具有很强的实用价值。     

LANZU-1型特性材料拦阻系统(EMAS)

<正>飞机冲出跑道是常见的严重事故和严重事故征候。我国处于复杂地形的机场众多,很多机场跑道端安全区外为危险区域(深沟、陡坎或悬崖),飞机一旦冲出围界,后果不堪设想。而在安全区铺设特性材料拦阻系统(Engineered Material Arresting System,简称EMAS),相当于延长跑道安全区长度,可在保证飞机和乘员安全的情况下,有效拦阻高速冲出跑道的飞机。LANZU-1型EMAS是由中国民航科学技术研究院组织研发的具有独     

一种改进的基于Hough变换的精确圆检测方法

在空间航天飞行器的对接过程中,合作目标背景的复杂性使得对圆形对接靶标部位的准确快速识别能力显得至关重要.为了克服Hough变换的圆检测遍历边缘点的局限性,采用图像预处理方法,极大地减少了参与Hough变换的无效像素点,并对边缘进行抽样提高Hough变换圆检测效率;针对Hough变换圆定位精度低,对Hough变换检测出的像素点,采用最小二乘拟合圆心得到亚像素的圆心拟合精度.一方面利用Hough变换检测圆的鲁棒性,有效地解决了最小二乘拟合的平方项对离群点敏感的问题;另一方面利用了最小二乘法的精确性提高圆心的定位精度.仿真结果和实验结果均证明了方法可将圆定位精度提高到1/20像元.     

面向单目立体视觉的立方镜图像处理技术

面向单目视觉辅助光电准直仪对立方镜进行准直的需求,研究针对立方镜图像的数字图像处理技术。采用Canny边缘检测方法得到灰度图像中的边缘信息,借助Hough变换按照直线程度的强弱对边缘信息进行分类提取,得到图像中立方镜棱边对应的直线信息。按照偏角与截距对棱边直线信息进行分类排序,结合先验知识得到立方镜角点对应的配对相交直线,对配对直线求交点得到立方镜角点在图像中的位置,得到的立方镜棱边及角点信息为后续的立方镜位姿计算提供了基础数据。     

Image quality issues for an enhanced vision head up display

A part task simulation study was performed to determine the ability of pilots to land an aircraft using head up display (HUD) guidance symbology overlaying an emulated millimeter wave imagery. The task was to land in Category IIIa weather at a Category I facility. Three image parameters were varied: image update rate, image processing latency, and the luminance contrast ratio of the runway image to the background noise. ILS beam bending that was representative of a Category I facility was randomly varied across the experimental runs. Nine pilots completed the test matrix. The only variable that made a significant difference was the runway to background contrast ratio     

基于Faster-RCNN 的机场跑道异物识别定位技术研究

针对机场跑道异物(FOD) 识别检测，分析了机场跑道环境特性，建立了针对机场FOD图像识别数据库， 提出了一种基于Faster-RCNN 的机场跑道异物识别定位系统，通过无人机系统对机场跑道进行图像采集，运用 Faster-RCNN 算法框架完成异物种类识别，并结合无人机地理位置信息进行位置换算求解，得到机场FOD 的 类别信息和位置信息。经验证，该系统可高效完成机场FOD 检测识别及定位任务。     

Synthetic Vision-a view in the fog

A program called the Synthetic Vision Technology Demonstration Program, which is aimed at evaluating and demonstrating technologies permitting aircraft to land in very low visibilities over a wide range of airports, is described. The idea is to provide an electronic image of the runway to the pilot on a head-up display with an overlay on the display of symbology providing all the navigation and performance information needed to fly and land the aircraft. Millimeter-wave radar, infrared sensor, head-up display, and airborne computer processing technologies are being tested. The theoretical performance of the system concept at 35 GHz is compared to the actual performance of the 35-GHz experimental demonstration system for typical approach and runway intrusion detection conditions     

不同运行模式下跑道容量评估技术研究

跑道容量的大小是机场能否进行高效率运行的一个关键因素,准确评估出跑道的理论容量对机场的实际运行有着至关重要的作用.对单跑道的理论容量进行建模,在单跑道的基础上研究了近距跑道与远距跑道的不同运行模式下的跑道容量数学模型,根据相关机场具体的数据对模型进行验证,并用SIMMOD PLUS仿真软件对机场的场面实际运行情况进行仿真,通过计算出的跑道理论容量与仿真出的空侧容量对比,结果表明机场跑道理论容量计算模型具有较好的实用性.     

民用机场快速出口滑行道位置优化

位置合理的快速出口滑行道可有效提高跑道容量。通过提出候选出口最优位置假设,证明了跑道快速出口位置是一个候选最优位置的自然有限集。介绍了不同机型跑道占有时间的计算方法,并以最小加权跑道占用时间为目标函数．建立了确定最优出口位置的数学模型。并针对该模型提出了基于时间多项式的动态规划算法,给出了快速出口滑行道的定位计算方法。以大连机场为例,计算得到了该机场快速出口滑行道的合理数量与位置.