基于CNN-LSTM-attention模型航迹预测研究

以航迹预测方法作为切入点,重庆-广州航路航空器记录的ADS-B数据作为研究内容,提出了一种融合注意力机制的长时序航迹预测方法(CNN-LSTM-attention)。研究运用一维卷积神经网络对航迹数据多维特征进行提取,并将经纬度、高度、速度、航向等的多维特征向量构造成时序形式作为LSTM网络输入,通过赋予LSTM网络隐含层的权重占比并区别不同时序点隐藏层信息对未来航迹预测的影响程度来达到优化预测模型的作用。构建好的CNN-LSTM-attention模型采用Adam优化算法进行训练,LSTM和CNN-LSTM作为实验对比模型,将决定系数R²作为模型评价标准来衡量航迹预测模型的准确性。实验结果表明加入注意力机制的神经网络预测模型CNN+LSTM+attention(卷积神经网络-长短期记忆网络-注意力机制)的方法相较于其他两种,其预测精确性更高。     

时空关联多跟踪剔除的多源数据融合方法

随着网络信息共享技术的深入发展,多源异构数据将是未来数据融合的主要信息源,这种数据融合表现出跨平台、跨军种、跨领域等特征,对多源异构数据关联与融合提出了新要求。针对特定场景敏感区域内有限多目标的探测问题,结合一体化作战数据融合的数据滤波、空时配准、航迹关联与建立、多目标跟踪等方面,提出了时空关联多跟踪剔除的数据融合方法,并从数据滤波、航迹关联与融合、时空关联多跟踪剔除以及融合数据“簇”等方面重点研究了所提出的数据融合方法。距离波门拖引干扰和牵引干扰的对抗仿真试验表明,所提方法具有一定应用价值。     

基于LSTMAttention网络的短期风电功率预测

提出一种基于LSTMAttention网络的短期风电功率预测方法。首先,使用LSTM网络对数值天气预测(NWP)数据的特征信息进行提取,同时采用注意力机制有效分析了模型输入与输出的相关性,从而获取了更多重要时间的整体特征;其次,使用卷积神经网络(CNN)提取NWP数据的局部特征,并引入压缩和奖惩网络(SE)模块学习特征权重,利用特征重新标定方式提高网络表示能力;最后,将局部特征和整体特征进行特征融合,通过分类器输出分类结果。利用NOAA提供的美国加利福尼亚州某风电场的数据进行案例分析,证明了所提方法的有效性。试验结果表明,与BP神经网络、自回归积分滑动平均模型(ARIMA)模型和LSTM模型相比,LSTMAttention模型具有更高的预测精度,证明了该方法的有效性。     

基于特征重用和语义聚合的SAR图像舰船目标检测

针对单阶段算法SSD(Single Shot Detector)检测SAR图像舰船目标时特征利用率不高的问题,提出了基于特征重用和语义聚合的SAR图像舰船目标检测算法。该算法主要包括特征重用算法和语义聚合算法。在SSD检测算法的网络模型中,针对用于目标预测的前端网络进行了改进,通过提出的特征重用算法,将特征图按照通道分成2部分:一部分被卷积处理进行参数学习;另一部分经过池化之后,采用拼接的方式重新利用,可以在进行参数学习的同时,减小参数量和计算量。通过提出的语义聚合算法,将前端网络中位置信息丰富的底层特征和语义信息丰富的高层特征进行融合,提高了区分和定位舰船目标的能力。同时,还根据数据集SSDD中舰船目标尺寸和长宽比的分布情况,减小了锚框的尺寸,增大了锚框的长宽比,使产生的锚框更符合舰船目标特点。实验结果显示,检测准确率在数据集SSDD上从77.81%提升到81.43%,而增加的计算量不显著(平均处理时间从17 ms增加到23 ms)。     

基于雷达航迹的航空器质量估算

为保障基于轨迹运行的顺利实施,必须提高四维航迹预测的精度,而四维航迹的精准预测依赖于航空器质量准确估算。鉴于此,构建并分析了航空器能量模型;基于雷达航迹与航空器基础资料( BADA),提出了新型的航空器质量估算方法与步骤;利用最小二乘算法求解了航空器质量的估计值;分别基于预测航迹、雷达轨迹与QAR数据,采用相对误差作为评价指标,实施验证与分析。验证结果表明,提出的方法可将航空器质量估算误差控制在5%以内,从而能够有效地提高航迹预测精度。     

基于改进的FCM和信息熵修正的航迹融合算法

在局部航迹信息质量不均衡条件下,选择所有局部航迹进行航迹融合的算法会造成系统航迹质量下降。为了提高跟踪性能,提出了一种基于改进的模糊C均值(FCM)和信息熵修正的航迹融合算法。通过交互式多模型(IMM)滤波后的航迹信息对聚类数据做“质量”修正,改进后的FCM算法对局部航迹进行聚类分析,利用信息熵和隶属度对局部航迹进行选择和融合,达到修正聚类中心和提高系统航迹质量的效果。仿真结果表明：当多个传感器跟踪机动目标时,在传感器的观测精度发生变化和存在量测丢失的情况下,该算法的跟踪性能优于已知的航迹融合算法。     

一种航路4D航迹预测的方法

4D航迹预测是空管自动化系统中的一项核心技术,能够提高空域的利用率和安全性。为了在航路上快速准确的预测航空器的飞行轨迹,提出一种预测航路4D航迹的方法。首先利用Supermap制作航路网络,然后根据航空器的性能参数,推测各时间点的航空器位置,从而得到航路上航空器的飞行航迹,并通过实例进行了说明,为航迹预测提供一定参考。     

基于数字地形的机场终端区离场航迹预测

高效准确的航迹预测能够掌握飞机的运行轨迹,是空管自动化与智能化领域的关键要素,旨在提高空中交通的运行能力和可预测性。针对高原机场终端区内离场航空器运行,通过挖掘大量历史数据的特征关系,提出基于长短时记忆(Long Short-Term Memory, LSTM)神经网络的航迹预测模型。此外,考虑高原机场复杂的地形环境使得离场航空器安全运行条件更为严苛,引入支持向量回归(Support Vector Regression, SVR)算法建立数字地形模型,得到离场航迹上经纬度所对应地形高度的剖面图。采用拉萨贡嘎国际机场的真实离场航迹与地形数据进行实例验证,结合地形条件对所预测离场航迹的安全性进行评估。实验结果表明：基于LSTM神经网络建立的离场航迹预测模型具有较高的精度,且离场航空器能够实现满足最小超障余度的安全运行。     

面向空中交通节能减排的真空速估算模型

为了实现终端区内空管单位燃油消耗的有效评估,结合综合航迹数据采用数据挖掘技术,提出一种基于航迹数据的终端区真空速的估算模型.首先应对综合航迹数据处理,提出了对综合航迹处理的方法;通过在中国气象数据网上获取机场上空风的数据,利用插值法建立机场上空风场的模型;分析航行速度三角形,推导出真空速计算模型.最后分别以离场和进场的QAR数据,用Matlab对真空速进行仿真估算.结果表明:方法能够有效地利用综合航迹数据进行真空速的估算.     

基于舰船运动预测的无人机着舰航向指令修正方法

本文提出一种基于舰船运动预测的无人机航向指令修正方法,以实时估算舰船所遭遇海浪的幅值与频率,在线预计舰船运动为基础,预测着舰时的舰船状态信息,并利用这些信息生成无人机的航向与航迹角修正指令,以使着舰时无人机与理想着舰点之间的偏差最小。最后利用该方法给出了典型舰船动态特性的高精度仿真结果。     

平均场网络在航迹关联中的应用

在多节点分布式多传感器融合系统中,航迹关联问题可以化为多维分配问题。多维分配问题是一个典型的组合优化问题,很难得到问题的最优解,而且其计算量会随着问题维数和目标数的增加容易呈现指数爆炸现象。在二维平均场人工神经网络的基础上提出了一种三维平均场网络模型用于解决此三维分配问题。仿真结果表明,该人工神经网络模型,能够有效解决多维分配问题,具有较高的关联正确率,当目标数不是很多时,可满足工程上的要求。另外,提出的三维网络模型可以推广到多维情况用于解决多维分配问题。     

改进的 YOLOv4在飞机蒙皮损伤检测中的应用

针对飞机蒙皮检测中存在的小目标检测欠佳、漏检等问题,提出了 1种基于增强特征融合和 ATSS的 YO. LOv4飞机蒙皮图像目标检测算法。首先,增加用于目标预测的大尺度浅层特征层,以提高模型对小目标的检测效果;其次,增加特征融合网络层数,通过浅层与深层特征层的深度融合,丰富多尺度特征图中的特征信息;然后,通过 K-means++聚类算法对数据集的真实框聚类,获得更具代表性的先验框尺寸,以提高预测框对目标的定位准确度;最后,引入 ATSS对 YOLOv4的样本选择策略进行优化,通过自适应获取最优的 IoU阈值,实现正负样本自动划分,提升模型的检测性能。实验表明,在增加少量计算成本的情况下,算法的检测性能得到有效提升,mAP提升 7.7%,检 测的准确率达到 80%以上。     

基于改进Yolov3 算法的舰船目标检测识别系统

针对复杂战场环境下对海目标检测识别的需求,设计了一种基于改进Yolov3 算法的海面舰船目标实 时检测识别系统。使用微调分类网络、增加训练尺度、聚类目标边框维度、二级特征分类等方法对Yolov3 检 测识别网络模型进行了优化,在提高识别精度的同时有效降低了漏检率和虚警率。实验结果表明,优化后的网 络模型在自建的舰船图像数据库中将检测识别平均准确率提高到了79.3%,对真实海上航拍视频中舰船目标识 别的平均准确率达到了81% 以上。     

综合导航系统信息融合模拟仿真平台设计CSCD

为解决综导系统的信息融合问题,设计了一种新型的综导系统信息融合模拟仿真研究平台。平台包括综导信息融合模拟评估导调台、惯性类导航设备模拟器、非惯性类导航设备模拟器、综合导航模拟器、电子海图系统和数据分析服务器六大模块。导调台采取一种新的船舶运动参数发生器模拟生成多种海况条件下船舶运动参数;综合导航模拟器采取多种融合算法并行运行方式,以方便比较不同算法的性能;数据分析服务器采用高性能计算机模拟公共计算环境,可研究适应未来船舶软硬件计算资源的信息融合方法。系统测试表明,基于平台的导航信息融合流程和效果满足要求,所设计的平台系统功能正常,可直接用于舰船信息融合算法的设计、分析、测试评估等工程研发工作。     

基于Bayes网络的多源信息融合方法在精度评定中的应用

提出了一种基于多源验前信息融合的Bayes精度评定方法。利用Bayes网络进行多源验前信息融合时,能够结合现场试验数据,对信息加权因子做出较为合理的推断。根据验前及验后数据,通过Bayes网络中的MC—MC方法可以快速地获取各变量的验后统计特性,达到估计现场试验精度的目的。因此,基于多源验前信息融合的Bayes方法可用于解决小样本下的精度评定问题,仿真结果表明了该方法的有效性。     

基于BP神经网络的GNSS-R海面风速反演

针对GNSS-R进行海面风速反演过程中时频域相关物理量较多，数据耦合性强等问题，提出了基于反向传播（BP）神经网络反演海面风速的方法。建立反演过程中相关观测量与风速的对应关系，选取多观测量作为输入，对输入数据进行处理，设置神经元与激励函数，使用BP神经网络自适应调整拟合参数，将风速作为神经网络输出端的特征量提取。反演结果，风速≤ 20 m/s时，反演均方根误差RMSE=1.21 m/s，风速>20 m/s时反演均方根误差RMSE=2.54 m/s，反演结果优于使用时延相关曲线前沿斜率（LES）和时延多普勒相关功率均值（DDMA）方法得到的反演结果，且迭代次数较少，复杂度较低，证明该方法可以应用于GNSS-R海面风速反演。     

Ship detection and classification from optical remote sensing images: A survey

Considering the important applications in the military and the civilian domain, ship detection and classification based on optical remote sensing images raise considerable attention in the sea surface remote sensing filed. This article collects the methods of ship detection and classification for practically testing in optical remote sensing images, and provides their corresponding feature extraction strategies and statistical data. Basic feature extraction strategies and algorithms are analyzed associated with their performance and application in ship detection and classification. Furthermore, publicly available datasets that can be applied as the benchmarks to verify the effectiveness and the objectiveness of ship detection and classification methods are summarized in this paper. Based on the analysis, the remaining problems and future development trends are provided for ship detection and classification methods based on optical remote sensing images.     

基于融合神经网络的航空发动机剩余寿命预测

航空发动机的性能退化是影响飞机飞行安全的重要因素。准确预测发动机的退化过程,对于飞机安全飞行具有重要意义。针对航空发动机剩余寿命预测问题,本文提出了一种将卷积神经网络和长短期记忆网络相融合的数据驱动模型。与常规使用单一的神经网络不同,所提出的融合模型结合了两种神经网络的优点,利用卷积神经网络提取数据中的空间特征并采用长短期记忆网络提取时间特征。实验结果证实,在寿命预测中,所提出的数据驱动模型与已有的方法相比,评分和均方根误差分别下降了32%和6.4%,因此,所提出的数据驱动模型可对数据中所包含的信息进行充分挖掘,其对航空发动机寿命预测精度较高,并具有良好的稳定性。     

基于平衡核函数聚类的飞行航迹数据分析方法

目前,使用数据挖掘的方法对目标的飞行航迹进行分析来确定航迹类别具有许多应用价值。飞行航迹数据具有维数高、交连多、可分类性能差等特点,要做到尽可能精确的聚类和分类十分困难。文章立足提高飞行航迹数据聚类分析的准确性,在航迹特征数据的预处理阶段,提出了一种平衡核函数的K-均值聚类方法,可以解决高维特征数据带来的奇异性,还能提高交叠样本的聚类性能;设计了一种模糊支持向量机的算法框架实现航迹的分类。通过实际飞行航迹数据集测试了设计框架下航迹聚类和分类识别的有效性,在实际工程上具有广泛的应用前景。