基于改进RRT^(*)算法的无人艇路径规划快速求解算法

针对快速扩展随机树(RRT)算法在无人艇路径规划工作中目的性较弱的问题,提出一种改进的无人艇路径规划快速求解算法。对人工势场法进行改进,额外添加4个方向的受力分析,综合计算无人艇所受合力;重新定义转向角度的计算方法,避免其进入局部最优陷阱,使其可以顺利抵达目标点,得到一条初始路径;利用该初始路径来设定快速扩展随机树算法的随机点采样区域,通过降低随机采样点生成在无价值区域的概率,以提高算法的目的性和时效性,得到二次规划路径;对二次规划路径进行冗余点去除操作,减少路径节点的同时可以进一步降低路径代价,得到最终的规划路径。实验结果表明:改进算法在取得相近代价的路径时,运行时间最多降低了84.14%,采样点数量最多减少了70.09%,算法质量更好,运行效率更高。

基于CFD的排水型三体无人艇阻力优化研究

为预报某三体无人艇的静水航行阻力,利用STAR-CCM+软件对船体进行计算流体动力学仿真。基于船体的航速和排水量等设计参数,考虑侧体纵向位置和侧体船型2种因素,选取不同设计方案进行计算。结合后处理得到的流场特征对仿真结果进行分析,总结阻力变化规律,探讨船体水动力性能的变化机理。结果表明:侧体纵向位置后移可减小片体间兴波扰动,减阻率最大约6.7%;改变侧体型宽会小幅度降低船体压阻,其最大减阻率约4.5%。汇总多种船型方案的计算结果,为三体无人艇的后续研究提供参考。

紧凑型压电加速度计及其在矢量水听器中的应用

同振式矢量水听器的灵敏度和频率上限受其所采用的加速度传感器的尺寸和质量制约。为了提高矢量水听器的声学性能,设计了一种紧凑型三轴压电加速度计。首先,分析了矢量水听器密度和尺寸对其声学性能的影响;其次,采用剪切式结构设计了压电加速度计,其尺寸为25×25×17 mm 3,质量为49.2 g,灵敏度约为2842 mV/g@500 Hz,工作频段为10 Hz~3000 Hz,最大横向灵敏度比小于3%。最后,将其应用在球形矢量水听器中进行了测试,测试结果表明,设计的压电加速度计较双压电片加速度计,体积减小了8倍,质量减小了5倍,灵敏度提高了2倍,工作频段提高了1.2倍,适合应用在同振式矢量水听器中。

基于改进PCNN模型的偏振图像融合算法

偏振成像可以得到目标的多维偏振信息,各偏振参量图像之间具有很强的相关性,它们之间不仅包含大量的共有信息,还拥有各自的特有信息。针对如何从复杂背景中凸显目标,提高目标的辨识度这一问题,提出一种基于改进神经网络模型的偏振图像融合算法,将传统PCNN模型扩展到双通道,采用像素的平均梯度(AG)作为PCNN的链接系数,空间频率(SF)作为模型的输入项,对强度图与偏振度图进行融合处理,最后将实验结果与其他常用方法进行对比,客观评价指标表明,该算法融合效果更佳,且融合图像的边缘细节特征也更为清晰明显。

潜指纹紫外偏振图像模糊自适应融合算法研究

潜指纹紫外偏振图像由紫外强度图像与偏振度参量图像融合而成,可实现潜指纹准确检测与识别,然而目前无法选择最优偏振参量表征目标特性。在现有偏振图像融合算法基础上,提出一种紫外偏振图像模糊自适应融合算法。从紫外偏振图像解析出多个偏振参量图像,使用模糊积分自适应选择最佳偏振参量图像,利用离散平稳小波变换将紫外强度图像和最佳偏振参量图像分解为高、低频系数,按照最大值规则融合高频系数,采用稀疏表示规则融合低频系数,并通过离散平稳小波逆变换获得融合图像。实验结果表明,与LP、PCA等融合算法相比,该算法所得融合图像能更好地保留强度图像特征与偏振参量高频信息,提高目标对比度并增强目标细节特征,对不同材质的潜指纹适应性较强。

基于谱分析的分布式无源雷达非均匀成像

分布式无源雷达空间构型不规则,导致目标回波采样在空间谱域分布不均匀,目标反演质量较差。首先构建三维投影模式下的二维成像模型;对非均匀谱域进行量化分析,建立空间谱支撑域、扭曲度和RMSE三项指标评价空间谱填充非均匀度;然后提出一种快速高斯网格NUFFT的成像方法,通过高斯卷积核对非均匀采样回波在空间谱上进行平滑处理并进行过采样FFT,同时对高斯核进行分裂处理实现快速重构。仿真实验表明,本文评价指标合理评估了空间谱非均匀性,成像方法进一步改善成像质量,且大幅提高计算速度,验证了空间谱非均匀度对成像质量的影响。

基于多模态特征融合的身份识别研究与实现

针对单模态身份识别技术的安全性较低问题,论文提出一种将声纹特征与人脸特征相融合的多模态特征融合方法。该方法首先对语音信号提取梅尔倒谱系数构建高斯混合模型,然后将模型得分归一化作为特征与图像主成分分析(PCA)特征融合进行支持向量机(SVM)分类识别。论文主要测试了在不同噪声环境、不同融合方式以及不同核函数情况下,单模态与多模态的识别率对比情况。实验证明,特征融合后的多模态识别比单模态识别更加稳定,抗噪性更强;串联融合的效果要优于并联融合的效果。

九轴MEMS微型AHRS设计及其在矢量水听器中的应用

为了精确测量矢量水听器的姿态,设计了一种体积为20 mm×20 mm×5 mm、重量为1.8 g的微型航姿参考系统(AHRS)。利用微机电系统(MEMS)陀螺仪测定角速度,用四元数等效旋转矢量算法求解姿态角;采用扩展卡尔曼滤波器对姿态角估计值进行修正,并估计出MEMS陀螺仪的角速度漂移量。测试结果表明,所提AHRS的俯仰、横滚和航向角误差均方根值分别为0.04°、0.04°和0.34°。最后,将AHRS集成到矢量水听器中,并在加窗直方图统计波达方向估计算法中加入姿态修正。海上实验结果表明,对于航速为8 kn的目标船,经AHRS修正后的单矢量水听器方位角误差均方根值约为3.8°,减小了平台运动导致的方位测量误差。

一种基于NSST变换的红外偏振图像融合算法研究

红外成像技术可以全天候进行工作,受一些恶劣天气因素的干扰较少,因为其依靠目标的温度差和热辐射率来成像﹐缺点也很明显﹐成像结果细节模糊﹐目标与背景的对比度低,边缘平滑﹐视觉效果一般。而偏振图像由于其只保留某些特定方向入射光的特殊成像机制﹐从而可以获取目标与背景粗糙度﹑含水量、物质理化以及纹理特征等多维细节信息,但也正因为滤除了部分方向的光线,导致偏振图像整体亮度偏低。针对单偏振参量信息弱、对比度小而且红外强度图像细节模糊的问题,提出一种基于非下采样剪切波变换(NSST)的红外偏振图像融合算法,可以有效提高复杂背景中目标的辨识度。首先将偏振度图像与偏振角图像采用改进的区域方差方法进行融合得到初始图像。然后对初始图像与红外强度图像进行NSST分解处理,低频分量采用区域关联度与区域方差相结合的融合规则,高频分量的融合采用区域关联度与区域特性能量相结合的规则。实验结果表明,本算法主观视觉效果良好,客观评价指标也优于其他算法。

海洋观测无人艇发展现状与展望

近年来我国在无人艇领域取得了大量研究成果,但还需要对无人艇的关键技术进行持续深入的系统研究。论文针对无人艇在海洋观测领域的实际应用,归纳了国内外典型无人艇的技术特点。从动力装置、航路规划和运动控制这3个核心方面对无人艇研究的进展和已取得的成果进行概述,总结了海洋观测无人艇的关键技术和发展难点,分析现有研究存在的不足之处,结合发展现状对其未来的研究趋势作出展望。