改进PSPNet的炮弹火焰分割算法及应用

针对目前靶场炮弹火焰图像分割算法对火焰边界分割效果差而导致定位精度下降的问题,基于PSPNet算法,结合双向特征融合模块以及全注意力机制网络的特征金字塔转换模块,提出改进PSPNet的炮弹火焰分割PSP_FPT(pyramid scene parsing_feature pyramid with Transformer)算法,实现对炮弹火焰目标的高精度分割。利用双向特征融合模块对金字塔池化后的特征进行双向融合,增强各子区域以及全局目标空间和语义特征的相关性,提升炮弹火焰分割的准确性。为了避免火焰周围烟雾、扬尘对分割效果的影响,将特征金字塔转换模块与全注意力机制网络相结合,优化双向特征融合模块输出后的特征映射,提升区域内目标之间的空间结构关系;提高算法对炮弹火焰目标与背景干扰之间的辨别力,进一步提高算法的识别能力。将全局池化后的特征作为全注意力机制网络的输入,解决了由于图像输入序列过长导致全注意力机制网络参数量过大的问题,进而降低工程应用的实现难度。实验结果表明,该算法在炮弹火焰数据集上分割的平均交并比达98.01%,平均准确率达98.97%,对炮弹火焰分割有较强的鲁棒性和较高的准确率。

基于最小二乘法的地磁传感器轻量级温补机制设计与实现

基于地磁传感器的物联网(IoT)感知技术被广泛应用于列车定位导航、速度监测和安全控制等场景中。然而,半导体材质温度敏感性影响到地磁传感器量测数据的精准性。在充分考虑铁路物联网感知设备能量和资源受限性的基础上,提出基于最小二乘法多项式曲线拟合构建轻量级温度补偿机制,以此提升地磁传感器铁路物联网感知设备在复杂环境下的稳定性。实验表明:所提温度补偿机制具有资源占用率低、微能耗和精准性高等特性。

联合GNSS的分布式传感器数据同步采集方法研究

感知数据时间维度上的一致性是多源数据融合模型科学性保障的关键参数之一,本文面向铁路沿线地质灾害监测场景内多传感器数据融合应用中时间参数一致性的具体需求,提出联合GNSS构建时间高度统一的分布式传感器数据同步采集方法。在基于GNSS模块实现秒级时间定位和微秒级时间测量基础上,构建基于GNSS脉冲信号驱动下的数据同步采集机制,确保信号采集与GNSS卫星内置原子钟时间的高度一致性。实验结果表明,本文提出的数据采集方法可确保多源感知数据时间统一性,为地质灾害预测系统决策科学性的提升奠定基础。

一种改进的信号子空间聚焦宽带DOA估计算法

信号子空间聚焦(FSS)算法可实现宽带相干信号的波达方向(DOA)估计,但其在短快拍条件下存在估计精度差、分辨率低的问题。提出一种改进的信号子空间聚焦(MFSS)算法。根据波长间隔与阵元间距的匹配度选取最佳参考频点及子频带,通过Hankel矩阵奇异值分解重构子频带的协方差矩阵,并利用信号子空间聚焦法构造聚焦协方差矩阵,使用Root-正交传播算子实现DOA估计。实验结果表明,相比FSS、MTOPS、LR-MUSIC算法,MFSS算法复杂度较低,能够有效提高估计精度和速度。

基于改进粒子群的时差测向最优阵列布局

为了减小阵列布局对测向算法精度的影响,提升在特定场景下目标的测向精度,提出基于竞争策略和差分进化策略的粒子群优化(PSO-CDE)算法,并基于PSO-CDE实现时差测向阵列优化。首先,基于时差测向的原理,以位置约束和基线约束设计传感器阵列,以均方误差构建适应度评价函数;其次,提出PSO-CDE算法来提高粒子群性能和鲁棒性,并基于PSO-CDE算法对阵列布局进行策略优化;最后,通过仿真靶场环境,得到不同条件下的优化阵列布局。仿真结果表明:优化后的阵列较规则阵列具有更高的目标测向精度。同时,对比分析最优阵列中阵列基线、阵元数量和时延误差对测向精度的影响,为实际场景中阵列布局优化策略的选择提供相应的参考依据。

基于语义分割的水位监测方法研究

为了实现基于视频图像的水位自动监测,以及解决传统视频监测算法环境适应性差和鲁棒性低的问题,提出一种基于语义分割的视频水位监测方法。采用改进的DeepLabv3+算法并结合空间注意力机制、通道注意力机制和边缘细化模块对水位标尺图像进行分割,用来提取水平面坐标,根据相机标定结果的线性插值来计算实际水位值。实验结果表明,所提算法在水位标尺数据集上的平均交并比达到97.18%,优于DeepLabv3+和BiSeNet(Bilateral Segmentation Network)等语义分割算法;所提算法的检测平均像素误差率为0.76%,在实测环境下水位读数误差小于1 cm。相较于现有的传统图像处理水位监测算法和基于深度学习的水位监测算法,所提算法的环境适应性更强,鲁棒性更高,读数更精准,能够较准确地实现水体水位的自动监测。