The contribution of local gravimetric geoid models to the calibration of satellite altimetry data and an outlook of the latest GOCE GGM performance in Gavdos

The use of geoid heights has been one of the available methodologies utilized for the independent calibration/validation of altimeters on-board satellites. This methodology has been employed for long in the Gavdos dedicated cal/val facility (Crete, Greece), where calibration results for the Jason satellites have been estimated, both for ascending and descending passes. The present work gives a detailed overview of the methodology followed in order to estimate a high-resolution and accuracy gravimetric geoid model for the wider Gavdos area, in support of the on-going calibration work. To estimate the geoid model, the well-known remove-compute-restore method is used while residual geoid heights are estimated through least-squares collocation so that associated errors are determined as well. It is found that the estimated formal geoid errors from LSC along passes 018 and 109 of Jason satellites, used for the bias estimation, range between ±0.8–1.6 cm. The so-derived geoid heights are employed in the determination of the Jason-2 altimeter bias for all available cycles (cycles 1-114, spanning the period from July 2008 to August 2011) together with the RioMed DOT model. From the results acquired the Jason-2 bias has been estimated to be +196.1 ± 3.2 mm for pass 109 and +161.9 ± 5.1 mm for pass 018. Within the same frame, the GOCE/GRACE-based geopotential model GOCO02s has been used to estimate the mean dynamic ocean topography and the steady-state circulation in the area around Gavdos. The so-derived DOT model was used to estimate the Jason-2 bias in an effort to evaluate the performance of satellite-only geoid models and investigate whether their spatial resolution and accuracy provides some improvement w.r.t. traditional local gravimetric geoids. From the results acquired with geoid heights from GOCO02s, the estimated Jason-2 bias deviates significantly from that of the local gravimetric model, which can be attributed to a possible mean offset and the low resolution of GOCE-based GGMs. On the other hand, when the newly estimated GOCE-based DOT was employed with geoid heights from the local gravimetric geoid model, the Jason-2 bias has been estimated to be +185.1 ± 3.2 mm for pass 109 and +130.2 ± 5.1 mm for pass 018.     

一种基于标识的增强现实交互方法

增强现实系统中,不同标识上虚拟物体交互行为比较单一,且大多根据标识问的距离控制交互,当系统中标识增多时,系统的运行效率将大大降低。本文将虚拟现实中的感知技术引入到系统中,为虚拟物体建立了一种基于空间距离的感知模型,将标识间的距离分级,虚拟物体对处于自己感知域内不同距离级别上的其它虚拟物体采取不同的交互行为。实验结果表明,该方法可以丰富虚拟物体的交互行为,同时满足系统实时性需求。     

一种单传感器实时系统误差配准算法

针对运动单传感器系统误差配准问题进行了研究,提出了一种基于位置未知固定目标的单传感器实时系统误差配准算法。算法利用传感器对固定目标的两时刻量测值,构建包含传感器系统误差的等效系统状态及其状态方程与量测方程,并基于扩展卡尔曼滤波技术实现了利用位置未知的固定目标对传感器系统误差的实时精确滤波估计。蒙特卡洛仿真结果验证了算法的有效性,具有对系统误差的稳定估计性能、快速的滤波收敛能力、较高的系统误差配准精度以及较强的工程实用性。     

基于正弦图的计算机断层图像配准

为了解决工业X射线无损检测中图像配准的问题,以计算机断层(CT,Computerized Tomography)图像中物体的位置变化与采集的投影数据之间的理论关系为基础,提出了基于正弦图的CT图像配准算法.该算法结合实际的投影采集系统对投影信号进行预处理,并利用投影信号的相关性寻找物体的位置变化,可以解决二维平行束和扇束投影采集方式下物体二维刚性变换的配准问题.由于提出的算法是在重建之前的投影域内进行,因此相比传统的图像域内的配准算法适用性更高,尤其当投影数据不足、质量不高、噪声较大、重建图像有严重的伪影时,该方法更加有效可靠.对某一封装零件的配准结果证明了算法的可行性.      

基于MLR的机动平台传感器误差配准算法

 基于固定平台传感器误差极大似然配准(MLR)算法,针对机动平台存在姿态角系统误差的问题,提出了对机动平台传感器系统误差和目标状态进行批处理离线估计的机动极大似然配准(MLRM)算法.该算法利用所有传感器对目标的量测值,通过把传感器量测向目标状态进行投影、对传感器系统误差和目标状态进行期望最大化迭代以及对目标的状态进行融合估计,最终实现量测、姿态角系统误差和目标状态的有效估计.仿真结果表明,该算法迭代收敛速度快,对系统误差估计精度高,对系统误差可观测性较低的配准环境的适应性强并且对传感器姿态角的相关性不敏感,具有很强的工程实用性.     

天基光学传感器动态成像配准方法研究

图像配准是天基光学动态成像处理中的关键技术,在遥感侦察等领域有着重要应用。对星空背景和地球大气背景下天基目标探测中的图像配准问题进行研究。针对星图配准建立了部分平均Hausdorff距离(PMHD),并定义了一种新的相似性匹配测度,利用序贯岭回归估计方法实现快速配准;针对地球大气背景图像配准,通过改进的Harris角点检测亚像素定位提取特征点集,基于PMHD利用粒子群优化(PSO)算法实现图像的精确配准。仿真实验表明:提出的星图配准方法具有实时性和亚象元配准精度,联合PMHD和PSO的大气图像配准具有良好的配准精度和较强的抗噪干扰能力。     

敏捷卫星偏流角计算模型研究

TDICCD相机成像时为保证图像品质,要求对偏流角进行修正。文章针对敏捷卫星任意姿态角建立了在星下点成像、俯仰姿态机动后成像、滚动姿态机动后成像,以及滚动加俯仰姿态机动后成像几种情况下偏流角计算模型,并对模型进行了仿真计算。结果表明,敏捷卫星姿态目标计算当中,有必要考虑姿态机动带来的偏流角控制目标变化,以保证姿态控制精度。文章对敏捷卫星的偏流角控制设计、计算和测试验证工作有参考价值。     

基于区间灰数的分布式多目标航迹关联算法

研究了存在系统误差条件下分布式多目标航迹关联问题,以异地配置的2D组网雷达为背景,分析了时变系统误差对雷达上报航迹的影响,将误差影响下的目标定位看做一种认知不确定性,并给出两种用区间灰数描述这一不确定性的方法。由此提出了一种航迹关联算法,该算法以区间相离度作为衡量航迹间差异信息的测度,建立灰色关联分析模型,并根据灰关联度排序给出航迹关联对。通过对算法的约束条件进行深层次分析,给出了使用算法的先决条件。在常见系统误差环境下的蒙特卡罗仿真结果表明,算法具有良好的抗差性能和较广泛的适用性。     

AutoScan系列复杂零件自动化三维测量装备开发与应用

自动化三维测量可实现复杂零件的精度检测,为后续工艺优化提供基础数据,是保证航空航天领域复杂零件成形精度的关键技术,但应用时尚存在以下问题：其一,自动化三维测量视点规划仍以人工示教为主,规划效率低、效果差;其二,锻造成形等工业现场工况恶劣,易使系统预先标定的参数发生漂移,测量精度难以保证;其三,多视测量数据拼接仍主要采用标志点拼接的方式,过程繁琐,应用局限大;其四,在线自动化测量时受工装夹具等影响,测量点云中存在大量背景噪声,影响数据自动处理的精度与稳定性。针对上述难题,介绍了基于双目测头的自动化测量视点规划、基于耦合焦距比例约束的系统参数自标定、基于全局优化的多视测量数据拼接、基于自适应阈值迭代最近点（ICP）点云背景噪声自动去除等关键技术;在此基础上,研制了系列自动化三维测量装备,包括PowerVirtualPlan视点规划软件、PowerScan三维测量软件、iPoint3D数据处理软件的开发;最后,介绍自动化三维测量装备在航天航空等领域的工程应用情况。     

有源可调微波吸收体分析与优化

为解决无源雷达吸波材料带宽有限的问题,基于传输线理论设计了一种有源可调微波吸收体.该吸收体是在Salisbury屏的拓扑结构基础上,用基于PIN二极管可控的有源频率选择表面(FSS)代替传统的电阻层.反射率测量结果表明,通过改变二极管的偏置电流可以动态调节吸收体的最佳吸波频率;当偏置电流在0~0.5mA之间变化时,吸收体的最佳吸波频率在7~12.5GHz频率范围内动态调整.基于遗传算法,优化设计了一种具有双极化吸波特性的十字型可调微波吸收体,仿真结果表明该吸收体在5.6~17.6GHz范围内实现了最佳吸波频率的可控迁移.