基于等高线图与小波变换的3D地形匹配算法研究

提出一种新的基于边缘的3D地形匹配算法。在算法中,一种结构紧凑的特征“等高线图”,用于表示参考高程图(DEM)及从实时数据恢复的高程图,这样3D地形匹配转化为基于等高线的匹配,即边缘(平面曲线)匹配问题。在边缘匹配过程中,首先用一种具有平移,旋转,尺度不变性的规范化小波描述子描述边缘。其次提出了一种基于小波系数域的快速边缘匹配算法,并分析了运算复杂性。由匹配成功的边缘对提取控制点的坐标。讨论了图像变换模型及基于最小均方根误差准则的图像变换参数估计方法。用真实地形实验表明该算法匹配精度高,计算速度快。最显著的特点是该算法抗噪声能力强。     

基于Zernike矩的高精度太阳图像质心提取算法

在基于太阳观测的月球车天文导航系统中,针对太阳传感器中图像噪声以及典型图像退化的不良影响,提出了一种基于Zernike矩的高精度太阳质心提取算法。采用Sobel算子进行边缘检测,Zernike矩重定位亚像素边缘,用最小二乘法拟合圆心。而当图像存在退化时,进行有效圆边缘点检测后,再用该法提取质心。从理论上分析了Zernike矩亚像素边缘检测对圆拟合法的改进作用。利用仿真图像和地表实验图像,将本文方法与传统的重心法、带阈值的重心法和圆拟合法进行了比较。结果表明,本文方法精度更高,具有更好的稳定性,可以对月球车天文导航精度的提高起良好作用。     

基于双近邻模式和最近距离的三维地形匹配区选择

从模式识别的角度分析地形匹配的过程、阐述误匹配产生的原因,并将误匹配划分为     

基于等高线和Fourier Polar变换的3D地形匹配导航方法

一种新的3D地形匹配导航方法。实时地形和参考地形分别用结构简单的等高线表示,地形导航转化为等高线的匹配问题。提出Fourier与Polar变换结合的等高线匹配方法,优点：利用图像整体频谱信息,不需寻找控制点,对一定的噪声和变形具有鲁棒性;Fourier变换易于硬件实现,具有一定的实际应用的优势。实现步骤：在参考等高线图中截取与实时等高线图大小相同的图;利用提出的算法配准这两幅等高线图,获得它们之间的旋转和平移量,从而纠正飞行器飞行姿态。本文理论上证明了构造的旋转平移不变算子的正确性,沙盘地形仿真实验结果表明本文算法具有强的抗噪声和抗变形能力以及高可靠性与精确度,对3D地形辅助导航系统具有重要的理论参考价值。     

基于三维地形匹配的月球软着陆导航方法研究

针对月球探测器定点着陆任务的需要,研究了基于三维地形匹配的导航方法。对三维地形匹配问题,将高程方差图局部极值点作为三维地形特征,在构建地形特征之间的相对位置与角度不变量的基础上,提出了基于投票的三维地形匹配策略。针对测量噪声统计特性的不确定性,将Sage|Husa噪声估计算子与迭代卡尔曼滤波相结合,通过对测量噪声进行在线估计有效避免滤波精度下降甚至滤波发散的出现。数字仿真结果表明所研究的导航方法能够有效地实现探测器相对位置和姿态的精确估计。     

3D雷达对3D雷达的引导提示性能分析

分析了不同位置关系3D雷达对3D雷达的成功引导概率及引导误差,讨论了成功引导概率随参数特征变化的性质,仿真分析目标到提示雷达不同斜距时目标在被提示雷达中的角度分布及引导误差变化。研究对雷达组网中3D雷达对3D雷达引导提示系统设计有一定的参考价值。     

基于小波矩特征和神经网络的灰度图像识别算法研究

小波矩结合了矩特征和小波特征,既反映了图像的全局性信息,又反映了图像的局域性信息,并且具有旋转、平移和缩放不变性。文章研究了基于小波矩的灰度图像特征提取算法,并将其与BP神经网络组合,利用神经网络的强学习能力和容错性,形成一个灰度图像识别系统。仿真实验表明,在图像失真较小的情况下识别率可达到100％,较之未提取特征的神经网络识别方法而言,网络收敛速度与识别精度都有较大的提高。     

基于3D打印技术的微波开关设计与实践

文章介绍了一种基于3D打印技术的R型波导开关的设计方法,并对影响微波开关性能指标的射频参数、切换时间进行了验证。验证结果表明,微波开关的射频指标无恶化,切换时间缩短,微波开关可靠性得到提升。通过3D打印技术的应用,减轻开关重量17%以上,生产周期缩短60%以上。文章论述了微波开关射频指标、切换时间的设计过程和验证结果,解决了X频段R型波导开关切换时间长和重量大的不足,为波导微波开关制造提供了一种新的途径。     

复合固体推进剂直写式3D打印工艺及其性能

开展了高固含量含能材料——复合固体推进剂的增材制造技术研究,开发出气动直写式增材制造打印系统,研制了相应的光固化三组元推进剂配方。同时,通过感度测试表明该光固化推进剂配方与普通热固化三组元配方危险等级相当,可以实现较安全打印。通过打印工艺参数的调节等大量试验研究,确定了打印头直径为1.5～2 mm,打印头直径越大精度越低,并获得了不同形状固含量75%和80%的推进剂药柱,进一步热固化后测试其抗拉强度分别为0.68、0.61 MPa,最大伸长率为31%、30%,密度为1.60、1.63 g/cm~3,6.68 MPa下的静态燃速为5.10、8.81 mm/s。随后,采用固含量80%的推进剂配方打印了?127 mm试验发动机药柱,成功实现地面点火,测得发动机的平均动态燃速为r=9.034 mm/s,平均压强为p_(tb)=6.112 MPa。     

“资源三号”卫星图像影像特征匹配方法研究

随着中国遥感卫星的迅速发展,要求影像几何质量评价方法可以在待评图像和参考图像间提取出精确且分布均匀的控制点信息。文章提出一种基于多源、高精度遥感图像的特征点匹配方法。该方法首先用加速稳健特征（Speeded Up Robust Features,Surf）算法对＂资源三号＂卫星图像和参考图像进行粗匹配以建立两幅图像间的整体几何关系,通过对相同区域进行wallis滤波增强图像纹理信息,然后用Surf算法进行特征点的提取和匹配,最后利用对极几何约束剔除误匹配点。试验结果表明,该方法可以全自动、快速和精确的提取影像控制点。     

基于哈特莱变换的快速图像模板匹配算法

去均值归一化模板互相关(ZNCC)是工程中应用最多的图像匹配算法,但过高的计算复杂度严重限制了其在实时系统中的应用.针对这一问题,提出了基于快速哈特莱变换的快速模板图像匹配算法,首先推导了该算法在哈特莱域的表达式,利用可分离的快速哈特莱变换对相关面进行高效率整体计算,然后在空间域对获取的相关面进行快速归一化处理和极值搜索,并通过空间换取时间和积分图的策略进一步加快算法的计算速度.对算法计算量的定量分析和仿真实验结果表明,算法计算效率高,并且可以完全重构,加速比与图像内容无关,综合性能全面优于现有算法,具有良好的工程应用前景.     

基于遗传算法的地磁匹配搜索策略

为降低导航成本,提出仅利用磁测计和里程计的地磁场匹配定位方法.为解决搜索空间过大的问题,提出以遗传算法在匹配区域搜索可能路径的方法.该方法以相关性度量作为适应度函数,交叉与变异仅针对点列的相对关系完成,提出用局部适应度函数自适应调整交叉概率与变异概率.仿真结果表明,该方法可以有效完成地磁匹配导航中任意形状路径的匹配.     

一种基于贝叶斯估计的地形辅助导航

采用基于蒙特卡罗近似的贝叶斯估计算法处理地形辅助导航系统中的估计问题 ,避免了对复杂地形的线性化过程。数字仿真结果表明该方法比传统的基于扩展卡尔曼滤波的SITAN算法有更高的估计精度 ,并能有效克服初始位置误差较大时 ,基于地形线性化方法易出现的滤波发散问题。     

基于SAR影像平地与水域ROI的由粗到精匹配方法

INS/SAR组合导航系统主要是基于图像相似性相关原理,即将SAR实时获取的图像与预存在匹配处理机中的基准图进行配准比较,得到载体相对于目标或预定区域的位置偏差,从而修正INS的累积误差,保证载体的导航精度.但由于基准图与实时图获取的条件不同,两者存在较大差异,会损害匹配概率和匹配精度,进而影响载体的定位精度.基于此提出了基于SAR影像平地与水域特征区域(ROI:Region of Interest)的由粗到精的匹配方法:即利用实时图全部小波第二层低频信息在基准图小波第二层特征影像上进行全局搜索,荻取实时图中心点的粗匹配坐标,根据粗匹配坐标找到对应的基准图上的区域及所包含的平地与水域ROI,再找到ROI在实时图上对应的大致区域,利用互相关算法对ROI进行匹配,得到最终匹配坐标.并对该方法进行了仿真计算,结果表明该方法在星载SAR/机载SAR匹配中取得很好的效果,满足高匹配精度的同时,增强了不同源SAR匹配的适应性.     

地磁匹配技术及其基本匹配算法仿真研究

针对一种新的导航技术一地磁匹配技术进行了研究.在介绍了地磁匹配的基本原理和特点的基础上,分析了地磁匹配技术目前在地磁场模型、地磁传感器和匹配算法等方面已具备的基础和工程应用尚需解决的一些关键技术;重点研究了地磁匹配技术几种基本匹配算法一MAD法、MSD法、NPROD法和HD法,并对其利用MATLAB进行了对比仿真;最后对仿真结果进行了分析比较.仿真结果表明,综合考虑匹配精度、匹配运算量和匹配误差收敛性几个性能指标.选择几种匹配算法中的MAD法或MSD法作为地磁匹配算法较好.几种基本匹配算法的仿真分析,对地磁匹配技术下一步的深入研究具有一定的理论意义和工程应用价值.     

基于起伏地形的干涉SAR回波数据仿真

地形起伏造成SAR图像几何畸变,从而对回波数据产生重要影响,基于此提出一种基于起伏地形的干涉SAR回波数据仿真方法。建立了地距几何仿真方案,通过插值对地面目标点进行重采样,有效地实现了SAR图像中几何畸变的仿真。提供了一种新的相关性复后向散射系数模型,考虑了散射系数幅度的随机起伏特性和两通道随机相位的相关性,进而建立时域回波信号模型,通过对方位回波信号插值,一定程度上减小了距离门取整带来的误差,最后给出干涉SAR回波数据的仿真流程。计算机仿真结果表明该算法不仅能有效体现干涉SAR图像中的几何畸变,而且验证了相关性后向散射模型和回波信号模型的正确性。     

星载GPS接收机RAIM算法性能及参数影响分析

为提高星载GPS接收机的故障鉴别与故障隔离能力,研究了星载接收机自主完好性监测(RAIM)算法的性能,以及参数选取对性能的影响;给出了RAIM算法的可用性及RAIM算法应用的可靠性衡量指标,并推导了内、外灵敏度的计算方法。设计了2种适合于高动态在轨应用环境的参数场景,并基于这2种场景,利用在轨数据分析了性能之间的相互制约关系及不同参数对性能的影响。仿真结果表明:若定位告警门限取300m,可以保证90%的RAIM算法可用性;对于20m的测量误差,能够保证80%的检测概率。将不同性能与先验参数的影响关系具体化,可为不同环境、背景下RAIM算法在工程应用中的参数选取及性能评估提供参考。     

基于独立象元数计算的景象匹配精度分析方法

景象匹配精度与正确匹配概率是决定组合导航系统精度的重要指标。建立了新的求解图像独立象元数的方法,在进行景像匹配过程的同时由独立象元数、信噪比和相关函数统计值得到匹配精度及正确匹配概率。理论推导和仿真分析表明,本文的景象匹配精度分析方法合理,结果符合工程背景,文中的结论可以用于景象匹配辅助导航系统性能的精确分析。