多模态信息融合舰船目标识别研究进展

舰船目标识别的信息源主要来自现代高分辨率成像雷达形成的舰船目标信息,包括高分辨距离像、船舶自动识别系统信息以及合成孔径雷达成像。在对海探测环境相对复杂的情况下,基于单模态信息对海上舰船目标识别的能力有限,而利用多模态信息融合将更有益于实现对海上目标高效的侦察监视和识别。首先,对单模态舰船目标识别方法进行梳理和总结,分析目前不同舰船目标识别方法存在的优势和不足;然后对多模态信息融合舰船目标识别常用数据集进行介绍,并对新方法、新模型进行了深入分析;最后对舰船目标识别未来发展趋势进行展望,为后续基于多模态信息融合的舰船目标识别方法研究提供参考。

基于序贯滤波的三维多模型跟踪算法

在三维机动目标跟踪领域,单模型跟踪算法已经无法满足高机动目标的跟踪要求,而多模型算法因其能够处理多种不同场景和变化,能够更有效地应对目标机动运动的多样性和不确定性。三维高机动目标跟踪相较于二维机动目标跟踪,因其复杂的空间动态特性,需要更多的模型构成模型集来实现精确跟踪。这种情况导致经典的交互式多模型算法设计非常复杂,计算资源消耗过大。而传统的多模型算法,由于没有考虑模型之间的交互性,其跟踪性能不佳。针对以上问题,借鉴序贯滤波的思想,本文提出了一种新的多模型跟踪架构。这一架构将序贯滤波与多模型算法相结合,将上一时刻多模型的融合结果作为下一时刻每一个模型滤波的输入,这一过程极大地简化了交互式多模型算法中复杂的交互实现过程。同时,针对模型集组合问题,将三维运动解耦为几种二维运动模型和一维运动模型的组合集,形成新的三维空间机动目标跟踪模型集。通过对仿真模拟数据和实测数据的跟踪对比结果表明,相较于传统的多模型算法,本文提出的基于序贯滤波修正的多模型算法在跟踪精度上有显著的提升,且其跟踪精度与交互式多模型算法相当,但在运算时间上则远远优于交互式多模型算法,显著降低了运算资源的需求。

基于电子墨水屏的设备巡检系统设计

针对大型工厂人工巡检过程繁琐的现状,提出了一种结合电子墨水屏的设备巡检系统设计方案,用来解决人工巡检过程繁琐、提高厂区数据智能化等问题。该系统软件部分前端采用Vue+ElementUI框架,后端采用Java编程语言,与PLSQL数据库进行数据交互,硬件搭配电子墨水屏与手持机等设备支撑。经现场测试,系统与手持机、墨水屏等设备搭配使用,可以实现设备巡检任务的设置、自动刷新、巡检提醒,以及设备信息同步、记录巡检明细等功能,符合厂家智能化需求。

红外与可见光图像配准技术研究进展

红外与可见光图像配准技术为目标信息的融合互补提供支持,在医学影像、军事作战、环境监测等领域都有着广泛的应用。热辐射成像和反射成像的差异导致红外与可见光图像之间的相关性较低,需要特定的配准策略和技术来克服这些挑战。因此,对红外与可见光图像配准技术研究现状进行综述,总结图像配准中的主要技术,将红外与可见光图像配准分别从传统图像配准方法和深度学习图像配准方法的角度展开分析与研究进展的总结,归纳图像配准过程中存在的问题挑战,并对未来发展进行了展望。

基于NSST与PCNN的水下图像融合方法研究

针对在海洋环境中采集到的水下图像由于光的散射与吸收作用导致的成像模糊以及退化的问题,提出了一种NSST与PCNN相结合的水下图像融合方法,在改变通道补偿方式的基础上分别进行Gamma校正得到对比度增强图像以及图像锐化处理得到细节信息增强后的图像,将两图像运用NSST变换分别得到低频子带系数和带通子带系数,使用基于区域能量自适应加权融合规则将低频方向子带系数融合;采用带通子带系数作为外部激励,刺激PCNN神经元点火,经脉冲发生区域选用像素较大的脉冲输出,使带通子带系数融合;对融合低频子带系数和带通子带系数分别做NSST逆变换,获得重构图像。通过实验结果以及客观评价可知,WNPF算法解决了水下图像色彩失真的问题,同时图像清晰度得到了提升。

基于雷达目标特征可分性的一维特征选择方法

海杂波背景下的海上小目标是海洋雷达探测的重难点。针对特征空间内海杂波与小目标特征可分性问题,提出了量化特征之间可分性的度量标准——重叠系数。通过开展对海探测试验获取的2~5级海况实测数据,分别提取时域特征相对平均幅度(Relative Average Amplitude,RAA)、相对峰值峰高(Relative Peak Height,RPH)、时域熵值均值(Time domain Entropy Mean,TEM),频域特征相对多普勒峰高(Relative Doppler Peak Height,RDPH)、相对多普勒向量熵(Relative Vector Entropy,RVE)、频域熵值二阶矩(Second moment of Frequency domain Entropy,SOFE),计算出重叠系数。通过特征检测器进行检测性能对比,低海况下,相对平均幅度、相对峰值峰高、时域熵值均值、相对多普勒峰高、频域熵值二阶矩特征之间重叠系数均在0.3以下,对应特征检测器的检测概率均在85%以上;高海况下其特征之间重叠系数均在0.7以上,对应特征检测器的检测概率均在50%以下。相对多普勒向量熵在4种海况下可分性较小,其对应的特征检测器性能较差。结果验证了重叠系数在一维特征选择的应用可行性,为多特征融合目标检测提供了一定支持。

基于改进对抗网络的地震数据随机噪声压制

针对地球物理勘探中,采集的地震数据被大量随机噪声所覆盖的问题,提出基于改进生成对抗网络(GAN)的地震数据随机噪声压制方法。该网络的核心是将卷积层引入GAN,建立合适的生成器与判别器并引入LeakyReLU、Sigmoid激活函数以优化网络训练效果;卷积层代替全连接层,通过局部连接与权值共享实现在保留数据有效信息的同时提升计算效率。以实际地震数据与合成地震数据进行实验,在数据可视化、峰值信噪比的评价指标下,结果表明与原始GAN、传统方法相比,该方法在不同噪声水平下均有较好的去噪效果,有利于后续地震资料解释等环节。

海上目标雷达与AIS航迹时空匹配方法

针对海上目标的雷达与船舶自动识别系统(Automatic Identification System,AIS)中,航迹之间存在的时空不匹配现象,提出了在空间对准之后结合海上航迹运动特点,对AIS航迹数据进行插值对准雷达目标航迹的方法,在解决雷达与AIS航迹之间时空不匹配问题的同时,最大程度减小插值误差。该方法根据船舶航向变化率,结合航速航向法和内插外推法的优势,针对不同航迹特点自动选择最佳的插值配准方法,实现海上目标的雷达与AIS航迹点的自动插值和时空对齐。仿真实验结果表明,所提方法针对海上目标复杂运动,可以自动匹配选择最佳插值方法,有效降低误差,实现雷达与AIS航迹之间的时空匹配。

基于线性判别分析的海上目标检测算法

传统单一特征检测方法的检测性能较差,通过多特征联合检测方法可以有效提高检测性能。采用多特征联合检测方法在提高性能之外,也会造成计算量增加以及信息冗余。对此提出了一种基于线性判别分析的海上目标检测方法,将单一特征映射到二维特征空间中,形成两组特征组合,RDPH-RVE特征组合和RPHTEM特征组合,并在二维特征组合基础上进行降维处理。通过将单一特征映射到二维空间中,降低海杂波与目标重叠区域,再通过线性判别分析方法,将雷达回波数据在区分性更好的方向进行投影,在保留信息的同时减少了计算量。

改进转移概率矩阵的三维交互式跟踪模型算法

由于现有的简单的转移概率矩阵会导致跟踪精度不高,复杂的转移概率矩阵会导致跟踪时间过长,难以满足三维空间中机动目标跟踪要求。针对转移概率矩阵的设计问题,从机理分析入手,提出了一种基于隶属度函数的模型转移概率矩阵设计方法,并对三维交互式多模型算法进行了改进完善。仿真结果表明,依据隶属度函数修正转移概率矩阵的方法有效提高了三维机动目标的跟踪精度。

被动雷达海上目标探测实验研究

针对海上目标的无源探测问题,利用无源双基地雷达(Passive Bistatic Radar,PBR)系统开展了海上无源目标探测的研究,进行了一系列实时海上目标探测的外场实验,实验成功采集了一些I/Q数据并画出系统显示图。文中首先介绍了PBR系统的工作原理,然后对信号处理流程进行详细说明,包括参考信号重构、脉冲压缩、直达波抑制、非相参积累和MTI、MTD动目标处理,最后介绍了外场实验结果并对所得实验数据进行分析。实验证明,该系统可以实现海上目标的无源相干检测。

低海况下多姿态海上目标特征分析

海上目标种类繁多,单体结构复杂,目标特性动态范围较大,具有较强的时变性。从目标特性出发,特征化表征海面与目标的物理差异是解决海上目标检测的有效途径。本文以此为背景,利用X波段雷达开展海上多姿态目标数据采集试验,在低海况下,分析多种姿态目标的时空相关性以及时域、频域、时频域上的统计特征,并定义差异系数对统计特征进行差异性分析。经大量实测数据验证表明,在低海况下,目标与海杂波的时空相关性、统计特征差异较大,具有较强的可分性;不同姿态目标之间同一种统计特征差异系数均在0~0.1之间,具有较小差异性,并无可分性。这些结论对于海上目标特性数据采集试验以及目标识别方法优化设计具有重要意义。

基于VC＋＋6．0的多串口通信方法

介绍了实现多串口通信的基本方法,采用VC++ 6.0并结合定时器和多线程技术编写,提出了实现多串口通信的三种方法,给出了实现的方法和步骤,并对三种方法进行了比较。实践证明,这三种模型均有效地实现了多串口通信。

基于相对多普勒峰高特征的OS-CFAR改进方法

在传统有序统计类恒虚警的基础上,提出了1种基于相对多普勒峰高特征的改进有序统计类恒虚警检测方法。该检测算法结合相对多普勒峰高(RDPH)特征和有序统计类(OS-CFAR)检测算法的优势,对雷达回波数据的相对多普勒峰高特征进行计算,通过排序选取参考单元的特征估计,得到检测门限,并通过仿真与实测数据测试对比该算法与其他传统恒虚警算法在不同背景下的检测性能,验证该算法的优势。结果表明:相较于传统均值类、有序统计类恒虚警检测算法,基于相对多普勒峰高特征的改进OS-CFAR检测算法在实测海雷达数据的高海况场景下能够达到更好的检测概率。

海上舰船目标可见光/红外图像匹配方法

为改善传统SURF算法匹配海上舰船图像存在计算时间长、配准精度低等不足,提出一种改进Canny-SURF-RANSAC算法。针对起伏海浪导致传统Canny算法产生大量非舰船目标边缘的问题,提出改进的Canny算法进行海面舰船边缘检测。通过引入形态学滤波中的开运算和闭运算的复合操作,以及使用Otsu阈值方法进行自适应阈值设置,优化了舰船的边缘连续性并消除了无关噪点。在舰船目标边缘信息的基础上,运用SURF算法提取特征点,进行特征匹配,在传统的RANSAC算法采用动态调整阈值即自适应RANSAC算法消除匹配结果中错误匹配点,提高匹配的准确率。实验证明,文章图像匹配技术匹配算法在同一传感器不同帧中、不同视角出现的同一舰船、可见光/红外传感器采集到的同一舰船目标的复杂场景下,比传统方法具有更快的匹配时间、更高的匹配正确率。完成匹配后,框定相同舰船目标连通域,得到舰船检测结果。

基于Vega的机载脉冲多普勒雷达图像仿真设计

基于Vega开发了机载脉冲多普勒雷达仿真系统,对雷达地物回波图像仿真的五种实现方式进行了比较,详细论述了Radar-Works模块在PD雷达图像仿真中的应用,重点分析了RadarWorks模块在应用中出现的图像无法叠加的原因,提出了双窗口机制的解决方案;有效的解决了基于各种技术下的图像叠加问题,为雷达图像仿真提供了一种新方法。

基于水温控制的数据采集系统

设计了一种基于水温控制的数据采集系统,实现对温度的实时控制,兼有语音播报及采样温度值显示部分,整体结构简单,数据处理快捷,并对PID控制作了简明介绍。

非线性滤波算法在无源定位中的应用

针对无源定位中量测方程非线性对滤波精度及稳定性的影响,分析了基于模型线性化的滤波算法,包括扩展卡尔曼滤波(EKF)、伪线性滤波(PLF)、修订增益的扩展卡尔曼滤波(MGEKF)算法的特点,重点论述了非线性滤波(UKF)与粒子滤波器(PF)这2种新的非线性滤波方法思想及其特点,指出了无源定位问题中,这2种算法有更好的滤波精度及稳定性.

远程多路数据采集系统

系统设计实现了一个具有多路采集和远程传输功能的数据采集系统的解决方案。整个系统由3个部分组成。数据采集部分主要完成模拟信号的采集,数据的前期处理,现场显示,以及应答控制中心(PC机)发出的命令等功能;远程传输部分采用国际标准的RS485差分总线方式,其协议简单,用线少(只要2根),较适合于千米级别的远程通信;PC机接口部分采用RS232转RS485接口,简单方便,经过设计调试,达到了相关要求。

红外测温仪的设计

设计采用的是台湾凌阳公司生产的16位单片机,该单片机内置有2路DA转换,8路AD转换及在线仿真等丰富的功能,这些都为实现具备语音播报功能的红外测温仪提供了便利条件,红外测温打破了传统的测温模式,并且具备响应速度快、测量精度高、测量范围广和可同时测量环境温度和目标温度等特点,测量距离达30 m。