ATM中的ADS-SSR数据融合研究

二次监视雷达(SSR)和自动相关监视(ADS)系统已经广泛应用于空中交通管理(ATM)系统,特别是终端飞行区.本文分析了民航空中交通管理中的SSR和ADS系统的特点和缺陷,研究了基本类型ADS合同和扩展类型ADS合同对ADS跟踪精度的不同影响,提出了一个ADS-SSR航迹融合的模型,给出此模型的具体算法,并进行了数字仿真.数字仿真表明:该模型算法具有较高的跟踪精度.      

网络瞄准中的异步传感器空间配准算法

针对现有异步空间配准算法在目标机动时无法准确估计传感器系统误差的问题,研究了一种基于内插外推时间配准的异步传感器空间配准算法.该算法首先采用内插外推时间配准算法实现两传感器的数据同步,随后根据时间配准结果构建伪量测方程.不同于其他文献根据目标状态向量和时间差求解加权系数,从而构造与目标运动状态无关的伪量测方程的方法,该算法的伪量测方程构建过程与目标状态向量无关,且可以证明由时间配准结果构造的伪量测也与目标状态无关.因此该算法可有效解决目标机动条件下的异步传感器空间配准问题.仿真实验验证了该算法在目标作蛇形机动的条件下仍然可准确地对传感器的系统误差进行估计.     

基于地心坐标系的多传感器动态偏差估计算法

配准是多传感器系统进行数据融合必不可少的处理过程.使用一种新的基于地心地固(ECEF, Earth-Centered Earth-Fixed)坐标系的多传感器配准算法,能对传感器的动态偏差进行估计,同时充分考虑了地球曲率对配准算法本身的影响.首先利用多传感器的局部航迹数据来构造关于传感器偏差的伪测量模型,其噪声满足零均值高斯白噪声特性,协方差信息也易于计算,然后使用序贯卡尔曼滤波算法(SKF, Sequential Kalman Filter)对偏差进行动态估计.当传感器偏差恒定时,算法经过简单修改后依然适用.最后通过仿真试验对新算法的性能进行了评估,结果说明新算法能有效地进行传感器配准.      

一种适用于航路改变情况的冲突概率预测算法

针对如何有效地预测飞行中将发生的冲突,提出了适用于航路改变情况下的冲突预测算法.基于飞机实际飞行轨迹的不确定性,计算冲突发生的概率来预测冲突发生的可能性.改进了直线航路预测算法,充分利用ADS-B(广播式自动相关监视)所提供的航路意图信息,获得飞机航路改变点及航路偏转角,依此进行相应的矩阵变换来计算航路改变后的误差协方差矩阵,并利用有效的近似方法对继续累加的误差表示进行简化,进而实现冲突发生概率的计算.运用Monte-Carlo方法进行仿真,结果验证了其较好的准确性,与直线航路算法的比较表明了其在更复杂环境下具有的适用性和有效性.     

基于深度神经网络的像素级别可见光图像配准

现有图像配准算法中,借助图像采集设备参数的方法存在硬件内参难以获得或精度不够的问题,采用匹配图像特征计算图像单应性的方法存在对场景深度信息利用不全的问题。针对这一现象,提出了结合可见光图像与其深度信息来生成更具有真实性的配准图像对数据,用以训练得到一个可以进行像素级别图像配准的深度神经网络PIR-Net。建立了一个大规模、多视角、超仿真的图像配准数据集:多视角配准(MVR)数据集,该数据集包含7 240对含有深度信息的待配准图像及其像素级别的坐标对准真值;基于编码器-解码器的深度神经网络结构,训练得到一个能以全分辨率形式对2幅输入图像之间的坐标变化矩阵进行重建的PIR-Net。通过实验验证了PIR-Net能够在未知相机内参的情况下实现不同视角的可见光图像配准,并比传统算法具有更高的配准精度。在MVR数据集上,PIR-Net的配准误差仅为通用的特征匹配对准算法(SIFT+RANSAC)的18%,同时减少了30%的时间消耗。      

多传感器多目标系统误差融合估计算法

为解决多传感器组网系统的系统误差估计问题,基于多传感器多目标上报信息,研究并提出了一种多传感器多目标系统误差融合估计算法.算法构建了两级融合结构,即第一级对多传感器组合状态估计信息进行反馈融合以改善局部组合状态估计精度,从而间接改善系统误差的估计精度,而第二级对多目标系统误差估计信息进行融合以进一步提高系统误差的估计精度.蒙特卡洛仿真显示算法能有效融合利用多传感器多目标信息,实现多传感器系统误差的实时精确估计.     

利用一次雷达实现低空空域的安全监视

介绍了一种低成本的低空空域雷达监视实验系统,并提出了一种基于雷达平面位置指示(PPI,Plane Position Indicator)图像的目标检测与跟踪算法,其中杂波抑制和目标状态估计是两项关键技术.经过背景差分的雷达PPI图像,仍然含有大量的背景边缘杂波,该算法利用其空域特性进行杂波抑制,并采用交互式多模型(IMM,Interactive Multiple Models)方法对目标的匀速、加速、减速、转弯等机动运动进行跟踪.详细分析了仿真数据的跟踪效果,并将整套算法应用于两组实测PPI图像,实验结果说明其有效性.     

双星定位的数据融合方法

双星定位系统需借助于第三个定 参考量。该文将双星定位系统和多套现有的靶场跟踪设备联用,利用数据融合方法,获得定位参数和速度参数,同时给出双星定位系统和靶场跟踪设备的系统误差估计。理论分析和仿真计算表明,该文方法有较高的精度。     

机载自相关监视系统的一种新的设计方案

提出了自相关监视(ADS)系统(机载部分)的一种设计方案.该方案包括ADS系统多信息源的处理、ADS信息机内传输及ADS信息在空地子网络中的传输.     

三维真实地形环境下无人机救援航路规划方法

利用无人机(UAV)的三维飞行能力,采用优化方法规划路径,能够使其在救援任务中比地面车辆以更短的时间到达救援区域,提高救援效率.针对真实的地理环境,根据无人机约束采用均匀化网格方法进行地形建模,之后根据地形数据的特点设计适合数学计算与求解的数据结构.最后设计了包含偏离代价、高度代价、地形跟随/回避代价、威胁代价和安全距离代价的综合性能指标函数,并采用航路点交叉和网格搜索代替航路点搜索的方法,对蚁群算法进行改进完成航路规划.仿真结果表明:本文方法能够直接处理三维地形数据,在保持地貌的前提下,完成了无人机的三维航路规划任务,得到满足无人机约束的三维最优航路,提高了航路规划方法的实用价值.      

基于VHF数据链的自动相关监视系统

介绍了基于甚高频(VHF)数据链的自动相关监视(ADS)系统的基本概念,构成原理和系统结构.为改善ADS系统的跟踪精度,将基于"当前"模型的卡尔曼滤波算法用于ADS系统数据处理.数字仿真和实际应用表明:该算法可以有效地消除由于突发干扰和飞机姿态变化造成的ADS报文丢失、乱码对ADS系统跟踪精度的影响,使ADS系统更为实用化.      

A novel data association scheme for LEO space debris surveillance based on a double fence radar system

The increasing amount of space debris threatens to seriously deteriorate and damage space-based instruments in Low Earth Orbit (LEO) environments. Therefore, LEO space debris surveillance systems must be developed to provide situational awareness in space and issue warnings of collisions with LEO space debris. In this paper, a double fence radar system is proposed as an emerging paradigm for LEO space debris surveillance. This system exhibits several unique and promising characteristics compared with existing surveillance systems. In this paper, we also investigate the data association scheme for LEO space debris surveillance based on a double fence radar system. We also perform a theoretical analysis of the performance of our proposed scheme. The superiority and the effectiveness of our novel data association scheme is demonstrated by experimental results. The data used in our experiments is the LEO space debris catalog produced by the North American Air Defense Command (NORAD) up to 2009, especially for scenarios with high densities of LEO space debris, which were primarily produced by the collisions between Iridium 33 and Cosmos 2251. We hope that our work will stimulate and benefit future work on LEO space debris surveillance approaches and enable construction of the double fence radar system.     

The contributions of the incoherent scatter radar technique to the development of thermospheric models

The contributions of the incoherent scatter radar technique to the development of thermospheric models is traced from the development of the radar technique in 1958. Emphasis is given to the qualitative information regarding thermospheric processes and behavior provided by the radar studies and the role that these results have played in the structural development of thermospheric models. The complementary nature of radar and satellite data in the development of recent models is stressed. In addition, a summary of pertinent radar developments over the past two years is presented. Primary among these are measurements made by high-latitude radars, multi-radar coordinated observations, the establishment of an incoherent scatter radar data base, and publication of a number of studies concerning high-latitude measurements, solar-cyle maximum results, long-term data sets, and lower thermosphere tides.     

基于运动模型的低空非合作无人机目标识别

为保障低空安全,在利用雷达数据探测无人机目标的同时剔除飞鸟等虚警信息,提出了一种基于运动模型的低空非合作无人机目标识别方法,作为已有目标跟踪方法应用的拓展。首先,建立多种运动模型模拟无人机和飞鸟目标运动;然后,基于多种运动模型进行目标跟踪,并估计各种运动模型的出现概率;最后,以各种运动模型在连续时间内出现概率的方差均值来度量目标运动模型的转换频率。通过对仿真数据和机场低空监视雷达实测数据的处理,所提方法能够在杂波环境中跟踪无人机目标并剔除飞鸟目标,进一步验证了其有效性和实用性。      

自动相关监视系统的研究与开发

介绍了自动相关监视系统的基本概念，构成原理和与实施相关的研究与开发工作，特别是重点介绍了以ＰＣ机为基础的ＡＤＳ信息处理系统的成果，最后还介绍了ＡＤＳ运行情况。     

An optimal beam alignment method for large-scale distributed space surveillance radar system

Large-scale distributed space surveillance radar is a very important ground-based equipment to maintain a complete catalogue for Low Earth Orbit (LEO) space debris. However, due to the thousands of kilometers distance between each sites of the distributed radar system, how to optimally implement the Transmitting/Receiving (T/R) beams alignment in a great space using the narrow beam, which proposed a special and considerable technical challenge in the space surveillance area. According to the common coordinate transformation model and the radar beam space model, we presented a two dimensional projection algorithm for T/R beam using the direction angles, which could visually describe and assess the beam alignment performance. Subsequently, the optimal mathematical models for the orientation angle of the antenna array, the site location and the T/R beam coverage are constructed, and also the beam alignment parameters are precisely solved. At last, we conducted the optimal beam alignment experiments base on the site parameters of Air Force Space Surveillance System (AFSSS). The simulation results demonstrate the correctness and effectiveness of our novel method, which can significantly stimulate the construction for the LEO space debris surveillance equipment.     

联合足迹识别与监控视频分析的智能刑侦系统

刑侦破案是打击违法犯罪和确保国家长治久安的基本要求。刑侦破案的一大关键是如何有效地利用采集到的信息。为了更好地配合刑侦工作，提出了联合足迹识别与监控视频分析的智能刑侦系统。该系统基于深度学习方法，首先根据足迹信息，包括鞋印长度、宽度、受力分布情况、步长、步幅等，利用卷积神经网络技术实现嫌疑人个人特征的预测；其次联合周边监控视频大数据进行智能分析比较，利用大数据技术快速处理信息，分析视频中行人的个人特点；最后运用虚拟现实仿真技术构建足部压力和鞋底受力分析有限元模型，利用模型获得各种复杂场景下的仿真足迹。三者相互印证，有机结合，快速筛选刑侦对象。实验结果表明，该系统可以高效准确地根据足迹特征实现身高预测，并且与视频监控大数据相结合，可以迅速缩小排查范围并锁定凶手。      

一种基于被动探测的双机雷达协同定位方法

针对有源探测易被发现及干扰的问题,设计基于被动探测的双机协同射频隐身定位方法。通过测向交叉定位处理获得目标的距离信息,利用属性数据关联消除“鬼影”,从而完成对目标稳定有效的探测。所设计的双机雷达协同定位方法具有目标定位精度高和隐蔽性良好等优点,并通过仿真验证了算法的有效性和实用性。