基于半张量积压缩感知的形变数据重构在航天器结构健康监测中的应用

针对航天器结构健康监测(structural health monitoring, SHM)面临的数据传输和存储量过大问题,提出一种基于半张量积压缩感知(semi-tensor product compressed sensing, STP-CS)的形变数据重构方法。该方法基于形变数据的稀疏性,利用降维的随机高斯矩阵对形变数据进行压缩采样。为了验证该方案的可行性,实验研究了不同的观测矩阵维数与重构性能的关系。结果表明:采用该方法对形变信号进行随机采样,当观测矩阵存储空间减少到传统压缩感知(compressed sensing, CS)的1/64,仍能实现较高精度的重构,有效节省了观测矩阵的储存空间;此外,重构时间也随着观测矩阵维数的降低逐渐缩短。因此,该方法为解决航天器SHM面临的数据传输和存储挑战提供了新的解决思路。     

基于噪声子空间估计的MWF实现

采用阵列天线对GPS接收信号进行干扰抑制,在信号处理时引入时延,形成空时二维处理的模式.空时二维抗干扰由于运算量大而导致在实际实现困难,必须进行降维处理.多级维纳滤波(MWF)方法可以有效降低滤波器的维数,但是经典的MWF方法存在子空间维数估计不准的问题.本文对于多级维纳滤波方法进行了分析,利用MWF的分析滤波器将接收信号矢量映射为另一信号矢量.通过对该信号矢量的协方差矩阵进行分析,找到一种判断子空间维数的稳健方法.仿真表明该方法能够准确地估计出噪声子空间维数.与传统的设定MSE门限的方法相比较,得出用本方法估计子空间维数更为准确可靠,抗干扰性能更优的结论.     

高光谱图像无监督分类的非线性特征提取器

高光谱图像的数据维数高、数据量大、数据间高度冗余等特点给图像分类带来困难,为进行有效降维、提高分类精度,提出以曲线距离分析作为非线性特征提取器、以独立分量分析的混合模型作为分类器的高光谱图像无监督分类的新方法。利用该方法对来自空载可见光/红外成像光谱仪的高光谱图像进行无监督分类,用分类精度对分类效果进行评价。实验表明,用本文提出的方法得到的分类精度高于传统分类方法得到的分类精度,说明了CDA方法在高光谱图像特征提取方面的有效性。     

基于G2DPCA的SAR目标特征提取与识别

给出了基于广义二维主分量分析（G2DPCA)的合成孔径雷达（SAR）图像目标特征提取 方法。与主分量分析（PCA）相比,在寻求最优投影方向时,它直接基于二维图像矩阵而不 是一维向量,在特征提取前不必将2维图像矩阵转换成1维向量。与二维主分量分析（2DPCA ）相比,它可以同时去除图像行和列像素间的相关性。基于美国运动和静止目标获取与识别 （MSTAR）计划录取的数据的实验结果表明,结合预处理,G2DPCA在大大降低了特征 维数的同时,又改善了识别性能,并且正确识别率在97％以上,且对目标方位变化具有较 好的鲁棒性。     

一种聚束SAR回波数据压缩成像方法

针对聚束合成孔径雷达(SAR)成像中的海量数据问题,提出了一种基于压缩感知的聚束SAR回波数据压缩成像方法。首先对回波信号进行分析,利用波前匹配字典构造方法得到回波观测矩阵,其次通过构造二维离散余弦变换(2D\|DCT)等效矩阵得到回波信号的稀疏变换矩阵,然后利用平滑L0算法重构得到观测场景的二维像。本文方法可以在采集远小于传统聚束SAR成像方法所需回波数据量的基础上实现准确成像,最后的仿真结果表明了方法的可行性和有效性。     

一种改进的LLE算法在人脸表情分类的应用研究

局部线性嵌入是一种当今比较流行的流形学习算法,该算法能够实现对数据的有效降维。人脸表情有着复杂的纹理和形状特征,提取出的数据往往存在着大量的数据冗余,因此数据降维在人脸表情识别中有着重要的作用。本文针对局部线性嵌入对分布不均匀的数据不能有效降维的问题提出了改进算法,并应用在人类表情分类中,通过仿真实验分析,改进算法对人类表情图像具有良好的降维和分类效果。     

SINS/CNS组合导航系统的降阶模型研究

在利用卡尔曼滤波器对数据进行处理时,其计算时间是由模型的状态矢量维数n决定的,每一步迭代的计算量与n3成正比。状态维数的减少会使计算时间大大缩短。本文首先介绍了SINS/CNS组合导航系统的动态模型,研究了基于奇异值分解的状态可观测度分析方法并提出一种改进的方法,在求状态变量的可观测度时,抛开了观测量,只利用可观测矩阵进行分析,然后应用该理论对SINS/CNS组合导航系统进行状态可观测度的分析,略去不可观测的状态分量,提出一种降阶的系统模型。仿真结果证明,降阶模型可以提供满意的导航精度。     

基于Hankel矩阵填充的稀疏孔径ISAR成像

在稀疏孔径(SA)逆合成孔径雷达(ISAR)成像中,传统压缩感知(CS)方法使用稀疏信号处理来处理数据缺失下的成像问题。这类方法存在模型不匹配这一固有问题,在一定程度上会限制成像质量。提出了一种利用Hankel矩阵填充(HMC)的基于结构化稀疏ISAR成像方法。该方法是一种典型的无网格方法,可以有效地提高稀疏孔径ISAR成像性能。首先,建立ISAR稀疏孔径成像信号模型,根据每个距离单元的回波构造Hankel矩阵;其次,通过证明所构造Hankel矩阵的低秩性质,作为方位稀疏成像的先验信息约束;最后,通过逐步迭代求解基于增广拉格朗日乘子(ALM)的矩阵填充(MC)来实现重构方位维成像。提出的基于低秩约束的方法,可以避免过完备基的假设,有效地克服了CS方法的离网格效应。基于实测数据的实验分析,进一步验证了所提算法的有效性。     

采用ISAR技术的MIMO雷达极坐标格式成像算法研究

对MIMO雷达的系统结构和它采用ISAR技术时的信号模型进行分析,以二次降维方式详细讨论了回波信号在波数域的分布特点,得出两条针对成像应用的MIMO雷达阵列设计准则。在此基础上,提出一种可有效聚焦的极坐标格式算法,经过对MIMO雷达回波数据逐次渐进降维重排,将其从四维转换到二维,然后通过距离向和方位向两次一维插值,把以极坐标格式记录的回波数据变换为直角坐标下均匀分布的数据。针对推导过程中因平面波假设引入的误差进行了分析,得到算法的适用条件。最后仿真验证了本文算法的有效性。     

频域空域二维稀疏SIMO高分辨雷达成像方法

利用频域稀疏的线性调频步进信号（FSCS）作为雷达发射信号,并结合空域稀疏的SIMO雷达阵列来构建二维稀疏的高分辨雷达成像模型。针对该稀疏模型,首先通过对低维数据简单补零处理,然后利用图像熵准则完成对运动目标速度的有效估计。在此基础上,结合压缩感知理论,构造有效的观测矩阵、稀疏变换矩阵以及重构算法,获得目标高分辨距离像（HRRP）,进一步提出基于保相性的频域空域二维稀疏SIMO高分辨雷达成像方法。该方法可以大幅减少FSCS脉冲串的子脉冲个数,大幅减少SIMO高分辨雷达接收天线阵元个数,并获得高质量的HRRP和目标二维像。仿真实验验证了本文方法的有效性和鲁棒性。     

Portable end-to-end ground system for low-cost mission support

This paper presents a revolutionary architecture of the end-to-end ground system to reduce overall mission support costs. The present ground system of the Jet Propulsion Laboratory (JPL) is costly to operate, maintain, deploy, reproduce, and document. In the present climate of shrinking NASA budgets, this proposed architecture takes on added importance as it should dramatically reduce all of the above costs. Currently, the ground support functions (i.e., receiver, tracking, ranging, telemetry, command, monitor and control) are distributed among several subsystems that are housed in individual rack-mounted chassis. These subsystems can be integrated into one portable laptop system using established Multi Chip Module (MCM) packaging technology and object-based software libraries. The large scale integration of subsystems into a small portable system connected to the World Wide Web (WWW) will greatly reduce operations, maintenance and reproduction costs. Several of the subsystems can be implemented using Commercial Off-The-Shelf (COTS) products further decreasing non-recurring engineering costs. The inherent portability of the system will open up new ways for using the ground system at the “point-of-use” site as opposed to maintaining several large centralized stations. This eliminates the propagation delay of the data to the Principal Investigator (PI), enabling the capture of data in real-time and performing multiple tasks concurrently from any location in the world. Sample applications are to use the portable ground system in remote areas or mobile vessels for real-time correlation of satellite data with earth-bound instruments; thus, allowing near real-time feedback and control of scientific instruments. This end-to-end portable ground system will undoubtedly create opportunities for better scientific observation and data acquisition.     

宽带相控阵雷达各模块幅相失真对成像的影响

宽带LFM信号作为一种广泛应用于宽带相控阵雷达系统中的信号,在实际应用中一般可采用Stretch处理的方法,实现高距离分辨成像,并大大减少数据采集难度.但它需要很大的瞬时带宽,传统上认为当瞬时带宽较大时,系统的幅相频率特性难以满足要求.通过对实测数据的分析,发现当有源相控阵模块较多时,由于模块之间幅相失真的综合作用,虽然单个模块存在较大的幅相误差,但最终雷达成像性能仍满足设计要求.     

复杂约束下航天器姿态机动球面几何规划方法

针对航天器进行大角度姿态机动过程中约束多且复杂的问题，提出一种基于球面几何的姿态规划方法。该方法将复杂指向约束描述为多个禁入锥，设计了区分有效约束和无效约束的路径约束检测方法，能有效减少当前路径处理的约束数量；然后将三维空间避障问题映射到二维平面上，通过球面几何距离公式推导了中间姿态指令解析解。仿真结果表明，该方法规划的姿态机动路径不仅能够满足复杂指向约束，而且具有节省机动时间、计算效率高的优点。     

尺寸高稳定性复合材料桁架结构的研制

介绍了某卫星复合材料桁架结构的研制情况,通过材料选择、铺层设计、材料的热膨胀系数测试与分析,制造了高精度的复合材料桁架,并测量了结构的热变形。测量结果表明:采用高模量碳纤维复合材料能够制造出热变形只有微米级的高稳定结构。这是针对超稳卫星平台所需的尺寸高稳定性结构的首次成功探索。文章最后对进一步降低结构热变形、提高尺寸稳定性和测量精度提出了建议。     

多源遥感影像信息融合研究现状与展望

遥感影像信息融合是近几年来国际上遥感领域的研究热点，也是解决多源遥感海量数据富集表示的有效途径。它可以增强多重数据分析处理能力，为大规模遥感应用研究提供一个良好的基础。本文首先介绍了国内外进行多源遥感影像信息融合的研究发展状况，提出存在的关键技术问题和解决办法。最后，对其未来发展前景做了展望。     

三维流场乘波体快速设计方法及多目标优化

为扩大乘波体的设计空间,精确地计算设计流场,引入高超声速激波装配法,结合基于多重网格的搜索技术加速寻点效率,扩展流线追踪方法到三流流场,建立普适于一般三维流场的乘波体快速设计方法。对设计曲线使用B样条方法建模并提取设计变量,结合改进的Pareto遗传算法对升阻比和容积率进行多目标优化设计,获得了性能较高的乘波外形。研究表明此方法效率高,设计空间大,是一种乘波体设计的新方法和新思路。     

一种基于频域分析的柔性空间机械臂振动抑制方法

针对采用两级控制的大型柔性空间机械臂轨迹跟踪与振动抑制问题,文章在对系统频域进行分析的基础上,提出了一种应用滤波的振动抑制方法,即通过降低中央控制器输出信号的频率减少伺服跟踪的动态误差。此方法能够有效提高机械臂末端解析点(POR)的动态跟踪精度,并抑制机械臂振动。文章通过某大型机械臂全柔性系统仿真算例对方法的有效性进行了验证,可为机械臂控制和振动抑制提供借鉴。     

三维药柱固体火箭发动机内弹道数值模拟

介绍了一种适用于工程内弹道计算的数值模拟新方法，用直接积分法计算三维药柱燃面，能得到精确的计算结果，在内弹道计算中，设燃烧产物准定常流动，使用分段解析法进行内弹道的数值模拟。对某翼柱型三维药柱发动机内弹道进行计算，取得了接近实验的结果。