基于多任务辅助学习特征的瞳孔中心检测

眼动跟踪技术在航空领域极具潜力，其作为关键的信息获取和人机交互手段，可用于精确的目标瞄准、飞行员状态监测，对飞行安全和作战精准意义重大。而瞳孔中心检测作为核心技术，决定了眼动追踪系统的鲁棒性和准确性，本文提出一种基于多任务辅助学习特征的瞳孔中心检测算法，模拟人类视觉系统的多任务辅助学习特性，引入多任务模块，实现从粗到精的瞳孔中心检测，并通过试验验证了本文方法的有效性和先进性，从而提高了眼动跟踪的精度和准确性，为航空领域的各项任务和操作提供了更精确、高效和安全的手段。     

基于飞行器图像的目标跟踪方法研究

提出了一种利用飞行器图像进行目标跟踪的方法，建立了飞行器图像跟踪系统。该系统利用一种云台控制算法搜索飞行器的图像，通过对飞行器图像的边缘检测、图像中心点提取等处理，实现了飞行器图像定位。理论计算和实际应用表明，该系统可以对低马赫数和高马赫数飞行器进行图像跟踪。     

基于改进MeanShift算法的视线跟踪技术

介绍了SURF算法和MeanShift算法的基本原理。将MeanShift跟踪算法应用于视觉鼠标技术,提出了基于OpenCV技术的视线系统设计方法;提出了基于SURF算法的自动嘴部区域初始化MeanShift改进算法。实验结果表明,算法匹配识别效果较好,基于MeanShift跟踪算法的嘴唇跟踪系统实时性好、具有较好鲁棒性。     

图像导引头最大跟踪角速度的确定

为合理地确定图像导引头的最大跟踪角速度 ,针对坦克和直升机两种目标 ,利用比例导引法中视线角速度和导弹法向过载之间的关系 ,提出了图像导引头最大跟踪角速度指标的确定方法。所确定的指标明显低于常见的空 -空弹点源信号导引头的最大跟踪角速度。该方法既满足了攻击坦克顶部装甲和武装直升机的需要 ,又避免了因指标过高而造成的浪费     

一种新的泊位飞机阴影分割方法

飞机泊位自动引导系统中,识别跟踪定位泊位飞机时,会出现灰度较低区域被误判为阴影区域的现象,严重影响识别效果,因此分割飞机阴影是泊位成功与否的关键技术。提出一种将形态学的幂变换与无边界主动轮廓线模型结合的阴影分割方法,首先利用多方向权重形态学对泊位飞机图像中的噪声和微小的干扰区域进行滤除,然后进行幂变换来增强图像质量,最后利用无边界主动轮廓线模型分割阴影。实验结果表明,该方法不仅能够滤除噪声,保留图像细节,而且能提高分割阴影的精确度,并且抑制了泊位飞机分割产生的＂拖尾＂现象,有效地检测出运动飞机的阴影。     

CamShift在加油锥套识别跟踪中的应用

针对插头锥套式自主空中加油过程中加油锥套的识别跟踪问题,提出了一种基于Cam Shift的视觉识别跟踪算法。选取加油锥套跟踪视觉特征,将RGB空间图像转换到HSV色彩空间,并采用自适应阈值算法分割图像。运用最小二乘椭圆拟合算法解算锥套在图像中的中心点坐标;根据目标像素位置变换速度,对Mean Shift算法的目标搜索窗宽进行自适应修正;定义基于巴氏系数的阈值函数,处理锥套被遮挡的情况;将VC与Open CV相结合,设计了加油锥套视觉跟踪软件,对锥套位置进行实时解算和显示。试验结果表明,该算法可达到毫米级精度,满足自主空中加油视觉导航的技术要求。     

基于红外图像的返回舱被动测距

针对飞船返回段光学设备不能测距的问题,提出一种基于红外序列图像处理的返回舱被动测距方法。该方法选择主伞作为测量对象,利用最小外接矩形算法实现主伞轮廓图像测量,然后基于小孔成像理论,建立返回舱被动测距模型。为了减小图像噪声及边缘模糊对测量精度的影响,使用了前站引导数据修正以及距离值分段拟合等手段。实验结果表明,在没有连续云层遮蔽情况下,该方法对返回舱距离测量是可靠的和有效的。     

基于联合双边滤波的融合图像跟踪算法研究

为了提高跟踪精度,提出一种基于联合双边滤波的融合图像自动跟踪算法.采用帧问差分法并通过形态学处理获得运动目标大致区域,在此基础上采集目标区域及相邻背景区域的代表颜色集合,由此生成草图作为联合双边滤波的引导图,进而生成完整的目标描述,通过边缘检测获得精确的跟踪结果.实验结果表明,方法能够获得清晰准确的跟踪结果,能够较好地避免跟踪中的漂移问题,且算法复杂度低,跟踪精度高.     

航天器空间对接位置视觉测量方法

针对航天器空间对接过程中对接环位置的实时测量问题,提出了一种基于单目视觉的对接环识别定位新方法.通过将采集到的目标图像序列RGB信息转换到HSV色彩空间,以图像色调值为判据,实现了航天器空间对接环目标特征的有效提取.结合最小二乘椭圆拟合算法和小孔成像理论,建立了单目视觉的对接环识别定位模型,以完成航天器空间位置的精确计算.仿真结果表明,航天器近距定位可达到小于2 cm的精度,完全能够满足对接的精度要求.     

空中交通管制员的眼动行为与疲劳关系

在空中交通管制工作中,管制疲劳程度度量是一项需要长期研究的重要课题。实时测量管制员的疲劳程度,对航空运输系统的安全运行有重要意义。提出以眼动行为特征指标作为反映管制员疲劳程度的依据,利用faceLAB 5.0系统记录了管制员在正常状态和疲劳状态下进行管制模拟实验的眼动数据和绩效数据,分析了管制员的绩效数据与眨眼频率和瞳孔直径两种眼动指标在不同状态下的变化规律。研究发现与正常状态相比,管制员在疲劳状态下的眨眼频率增加,瞳孔直径减小。随着任务时间的增加,被试的绩效变差,眨眼频率增加,瞳孔直径减小,表明被试的工作状态从正常状态转为疲劳状态。统计分析结果说明,眨眼频率和瞳孔直径能够有效地检测管制员的疲劳状态,充分刻画不同工作时段管制员工作状态的变化,为开发实用的疲劳监测系统提供理论基础。     

民机复合材料目视检查中的眼动与疲劳检测

疲劳是导致民机复合材料结构目视检查差错的重要诱因，疲劳检测对于减少人的差错，保障飞行安全具有重要意义。对基于眼动行为的疲劳度量与检测方法进行了研究，建立了民机复合材料结构目视检查实验场景，利用Tobii眼动仪提取了正常状态和疲劳状态下的目视检查眼动数据，分析了瞳孔直径、平均注视时间、平均注视频率、平均眼跳时间、平均眼跳频率、注视热点与轨迹和扫视速度等眼动行为与疲劳的关系，进而提取了能表征疲劳的瞳孔直径、平均注视时间和扫视速度3种眼动指标，以该指标构建特征向量，利用支持向量机（SVM）方法构建了目视检查疲劳检测模型。研究发现疲劳状态下的目视检查平均注视时间更长，扫视速度更慢、瞳孔直径减小，右瞳孔减小程度更大，核函数为径向基函数和高斯函数的SVM方法对疲劳的检测效果好。研究结果表明，利用SVM方法训练由瞳孔直径、平均注视时间和扫视速度构成的眼动特征向量能有效检测目视检查中的疲劳状态。     

Structural optimization of elliptical-tip star propellant grain using sub-problem approximation

A method is presented here for structural optimization of elliptical-tip star grain.The grain structural integrity was improved by minimizing the most critical area of inner bore hoop strain during cool down.Optimization was done by sub-problem approximation method in conjunction with finite element analysis.Both radii of the ellipse were varied during optimization to find the optimal ellipse.The optimization resulted in grain geometry having minimum level of Inner bore hoop strain without violating the preset limits of burning perimeter.The von mises strain at grain inner bore was also reduced in resultant grain.      

无人机空中对接中的视觉导航方法

无人机空中加油是一种能有效提升巡航里程及续航时长的技术手段,近距相对位置和姿态测量技术是其中需要解决的关键问题之一。针对该问题研究了无人机自主空中对接中的视觉导航方法,完成了近距对接的地面实验。首先,利用移动对接图标和无人机的GPS/INS信息进行无人机的粗略导航,完成会合;再充分利用视觉图标的颜色与形状信息,通过颜色分割选取目标可能区域,在这些区域中进行快速椭圆检测,针对椭圆检测算法存在误检测及边缘不重合的问题,提出了椭圆检测与轮廓检测相结合的方法,能够更准确地描述图标边缘;最后,利用改进的OI算法进行相对位姿的估计,实现近距的精确导航。实验结果表明,无人机在较高速度下的跟踪效果良好,采用的视觉导航方法能够满足空中对接中精度与实时性的要求。     

基于Shannon复数小波和时间反转聚焦的复合

 在飞机结构上,复合材料结构大量应用。该种材料结构容易受到外界冲击而产生内部脱层等损伤,所以对复合材料结构的冲击事件进行在线结构健康监测是十分必要的。为了克服信号在复合材料结构中传播存在的频散、多种模式及模式转换的现象给冲击定位带来的困难,研究了一种基于Shannon复数小波和时间反转聚焦的复合材料结构多源冲击成像定位方法。分析了信号的时间反转聚焦原理,在此基础上,提出了冲击响应信号时反合成成像方法。针对宽带的冲击响应信号,利用Shannon复数小波变换提取冲击响应信号中特定尺度下的信号成分参与到成像过程中。整套方法在碳纤维复合材料层合板上得到了验证。验证结果表明该方法能够正确地对冲击监测区域中的多个冲击源进行成像和定位,冲击定位误差不超过2 cm。     

双星编队对空间非合作目标的仅测角跟踪方法

针对单星仅测角对目标跟踪误差较大和不良测量条件下跟踪精度下降的问题,提出利用编队卫星对非合作目标进行联合跟踪的方法。采用考虑地球非球形J2引力摄动的轨道动力学模型,建立多视线测量模型,融合编队卫星对目标的观测数据。然后,基于新息设计增益调节矩阵提高滤波器在测量故障条件下的鲁棒性。最后,建立仿真模型进行验证。仿真结果表明,相比单星跟踪,该方法的位置误差和速度误差分别减少了27.06%和26.96%。在系统存在异常量测时,相比常规滤波,该方法也具有更高的精确性和更好的鲁棒性。     

双视线测量相对导航方法误差分析与编队设计

空间非合作目标的相对导航是在轨维护和近距离监视任务中的关键技术,目前的研究表明仅有视线测量条件下中距离相对导航沿距离方向的观测度较差,而基于双视线测量的相对导航方法可以有效解决该问题。为此,研究了两个追踪航天器所组成的编队,在双视线测量条件下进行自主相对导航的方法。首先,详细地介绍了双视线测量相对导航方案的构成以及具体的导航算法;其次,根据两个追踪航天器与目标航天器的几何构型,推导双视线测量方法中的误差传递规律,并分析其中的影响因素;然后,对两个追踪航天器的编队构型进行设计,并分析编队构型对该方法导航性能的影响;最后,通过数值仿真对上述相关的结论进行验证。     

用高精度紧致差分格式分块耦合求解二维粘性不可压缩复杂流场

本文提出了张量形式的粘性不可压缩流场方程的高精度分块耦合求解方法。在分块算法中用重叠一层的方法来实现子块间的数据交换，同时克服了块剖分所造成的数值奇性。利用本文所提出的算法成功地模拟了椭圆柱绕流问题的时间发展过程，如尾流，旋涡的产生，脱落过程以及Karman涡街的形成等。     

对流层大气折射误差的微波辐射计修正

目前,雷达的目标跟踪定位、卫星的测控定轨等对大气折射误差高精度修正的要求越来越高。针对传统大气折射误差修正方法的成本高、实时性差等问题,研究利用对水汽和液态水含量敏感的双通道微波辐射计测得的辐射亮温来反演大气折射率的方法。对微波辐射计的反演结果和探空数据的结果进行比较,计算不同海拔高度上反演的平均偏差和均方差,发现利用微波辐射计反演得到的折射率剖面与探空值吻合较好,验证了此方法的可行性。同时介绍了微波辐射计新的定标方法和微波辐射计对于水平不均匀大气的折射误差修正方法。     

Linear Regression Filtering and Prediction for Tracking Maneuvering Aircraft Targets

A Cartesian coordinate linear regression filter is utilized for tracking maneuvering aircraft targets. Measurements of target position are made in a line-of-sight coordinate frame, but filtering is performed in Cartesian coordinates. Numerical results are given for optimizing the truncation time constant such that a good balance is obtained between the dynamic errors and the standard deviations. Lower bounds on the dynamic errors are established for the Cartesian coordinate linear regression filter and compared with a line-of-sight coordinate Kalman filter.