条带拼接网平差参数的快速解算方法

由于多波束测深的海量数据,在基于ping的条带拼接网平差过程中,法方程的系数矩阵将会相当巨大,因此大型法方程的解算是实现条带拼接网平差的关键。结合条带拼接网中ping的分布特点,推导了按ping分段的序贯平差公式,并对此算法进行了优化。实际算例表明,此分解算法可以实现条带拼接网平差参数的快速有效解算。

基于地形频谱分析提高多波束条带拼接效果应用

针对多波束测深系统条带拼接中的系统性残差问题,提出基于地形频谱分析的方法来削弱系统性残余误差的影响。该方法相对于传统的拼接方法,无需进行相邻条带ping(激发)连续匹配,避免ping误匹配所产生的地形长波项不符的问题,并且所采用的多面函数不仅可获得所测条带的重叠区长波项信号,还可获得非重叠区的拟合信号。结果表明,采用地形频谱分析法所处理后,多波束测深数据残余误差的影响得到了显著的削弱,拼接精度显著提升。

基于四元数的偏流角跟踪与条带拼接成像研究

根据小卫星星载相机存在后视角或安装相机摆镜导致相机实际光轴无法与星体主轴平行的状况,为避免用欧拉角时的姿态解算与转序问题,提出了一种基于四元数的卫星偏流角跟踪与条带拼接成像姿态控制方法。用四元数描述卫星姿态,根据相对轨道系目标四元数,绕相机光轴转动偏流角,以此作为成像模式目标四元数,实现绕空间轴的偏流角跟踪控制。给出了姿态规划算法:固定偏置姿态确定偏流角跟踪后的目标姿态和目标角速度,用迭代法提高偏流角控制精度,并在姿态机动过程开始即进行偏流角跟踪,保证姿态机动到位和高精度偏流角跟踪的同时实现。基于内干扰力矩前馈方法设计了姿态机动控制律。以同轨双条带拼接成像为例,给出了成像控制方法:在对日或对地定向基础上,计算偏置目标姿态和目标角速度,并调用姿态机动控制算法;姿态机动到位后,若需当轨完成多目标姿态机动,则用姿态机动控制算法保持姿态偏置飞行和偏流角跟踪控制。数学仿真结果验证了该算法的有效性和高精度。

潮汐效应对沿海多条带时序InSAR地表形变监测的影响

潮汐效应对沿海大范围、高精度的合成孔径雷达干涉测量(Interferometric Synthetic Aperture Radar,InSAR)技术地表形变监测的影响不可忽略.潮汐效应中的固体潮(Solid Earth Tide,SET)位移和海洋潮汐负荷(Ocean Tide Loading,OTL)位移会在时间和空间域上对沿海大范围InSAR地表形变监测产生分米级的误差,而且不同条带中地表潮汐形变时空差异性会对多条带InSAR影像拼接产生较大误差.本文针对沿海地区多条带InSAR形变时序,重点分析了潮汐效应在不同条带InSAR地表沉降监测中的影响,并采用多种潮汐位移估计方法对多条带地表潮汐形变进行改正.结果表明,研究区域不同条带时序InSAR中地表潮汐形变具有较大的时空差异性,其造成沿海地区相邻条带时序InSAR地表沉降速率差异能达到1~2 cm·a^(-1);通过固体潮模型、海潮负荷模型或GPS参考站网海潮位移改正,能够消除不同条带中地表潮汐形变时空差异性对时序InSAR形变结果拼接产生的空间高阶非线性误差,弥补了传统拼接方法在拟合潮汐位移偏差的不足.在大气延迟误差改正的基础上,时序InSAR形变残差的标准差(Standard Deviation,STD)由潮汐改正前的2.3 cm减少至0.75 cm;本文研究揭示了沿海地表潮汐形变改正对多条带时序InSAR形变结果拼接的重要性,可大幅提高沿海地区广域时序InSAR地表形变监测的精度.

航拍视频的多向条带拼接算法

无人机航拍视频中经常出现航向频繁改变的情况。基于条带的视频拼接算法尽管在处理速度上有很大优势,但是限制了相机的拍摄方式,主要处理平动相机拍摄的视频。用于采集全景图信息的纵向条带如用来扫描非平动场景会使效率降低甚至失效,所以不能直接拼接航拍视频。针对该问题,本文提出一种多向条带拼接算法,通过量化场景运动方向到预先定义的多个区间,分情况选取最佳方向的条带,控制了条带扫描方向与场景运动方向之间的最大夹角,从而避免了采集效率的降低。实验结果表明这种方法能有效拼接航向变化的仿真视频,全景图结果覆盖的场景范围大于原算法,证明了算法的有效性。

敏捷卫星同轨多条带成像拼接重叠像元数阈值分析

针对敏捷成像中的多条带拼接成像模型,对条带图像的拼接重叠度进行仿真分析。建立多条带拼接成像的任务模型和几何退化模型,提出重叠区域宽度阈值的判别准则。针对星下点条带,分析不同场景类型遥感图像的重叠区域宽度阈值,探究了地面分辨率变化对重叠区域宽度阈值的影响。针对敏捷条带,分析了俯仰、横滚等敏捷特性对于重叠阈值的影响。仿真结果表明,在0.46 m地面分辨率下,6类场景类型重叠宽度阈值均在28 pixels以上,其中军港机场、海岛阈值较大,超过31 pixels。阈值统计符合正态分布的3σ原则,证明了阈值求解方式的可信度。星下点成像时地面分辨率变化对像面重叠像素阈值无太大影响,但对地面实际重叠宽度阈值影响较大。而敏捷条带成像时,卫星的俯仰和横滚将会增大条带的重叠宽度阈值,几何变形对阈值的影响超过星下点时地面分辨率的变化。通过对条带拼接重叠度的仿真分析,为敏捷卫星的高分辨率光学成像任务规划提供了有意义的参考。

基于国产高分遥感影像的条带拼接及配准融合算法研究

针对国产遥感卫星受硬件水平所限,定轨定姿精度较差,成像几何质量较低等现实问题,以我国GF卫星影像为研究处理对象,解决多影像联合自动匹配、GF子线阵影像自动拼接、全色与多光谱影像智能融合等关键技术,为GF影像在交通行业应用奠定了坚实的技术基础。

ICP算法在多波束点云条带自动配准中的应用

针对当前多波束自动匹配过程仍需借助人工干预,并且处理过程中特征点难以确定的问题,提出了一种基于航带法的多波束连接方式,并且引入迭代最邻近算法(iterative closest point,ICP)进行点云条带匹配。利用ICP算法刚性不变原理,建立源点云与目标点云之间的对应关系,利用公共区域点云,采用奇异值分解,求解相邻条带之间的旋转参数和平移参数。将配准后的相邻条带利用航带法进行连接,完成测区内多波束点云的自动匹配和连接。对实验测区数据进行定性定量分析,采用距离阈值和迭代阈值验证本文算法。通过对比不同地形匹配效果,验证ICP自动匹配算法具有一定的稳健性和适用性。

一种遥感卫星宽幅无盲区拼接成像路径自主规划方法研究

为解决低幅宽卫星载荷因幅宽小而导致成像覆盖物面窄、效率低、使用复杂的缺陷,提出了一种多条带拼接成像路径自主规划方法。先完成单次侧摆成像规划:通过卫星、目标相对位置关系判断成像时机,规划包括姿态机动开始时刻、成像开始时刻、成像结束时刻、滚动目标姿态角,以及可成像总时长的成像时域确定。再进行多条带拼接成像规划:由成像开始时刻及姿态偏置要求确定条带拼接方向,计算图像拼接点位置参数;根据满足载荷成像最大允许俯仰姿态机动角和姿态机动速度,确定相邻次成像开始时刻卫星位置与姿态机动开始时间;由成像时刻的轨道位置、前后摆俯仰姿态角、图像拼接点位置及侧摆成像偏流角计算相邻次成像滚动目标姿态;根据确定的滚动、俯仰目标姿态角和成像位置迭代计算偏流角,确定偏航目标姿态。给出了相应的单次侧摆成像路径和最大面积多条带拼接成像路径的自主规划计算流程。仿真结果表明:该方法能根据卫星姿态机动能力、轨道参数及载荷视场角自主完成成像条件分析及路径规划,实现载荷对目标区域无盲区最大幅宽成像,提高成像效率及卫星在轨任务自主规划执行能力。

一种提高N-Code可扩展性的数据重组方案

在原有大规模存储系统中增加磁盘可以提高I/O带宽和存储容量,为了恢复原磁盘阵列的编码布局,数据需要在所有磁盘上重新分布.RAID6在充分利用存储空间的基础上提高了容错能力,但由于其编码的复杂性给存储系统扩容带来困难.本文提出了一种加速N-Code RAID6扩容的新型数据重组方案Cross-Scale,方案中定义了扩容阈值,根据扩容阈值与磁盘阵列剩余空间的关系提出两种阵列标准化和数据迁移策略,使扩容后阵列维持原编码布局,并有效减少了奇偶校验更新的开销,提高了扩容效率.实验表明,与现有的方案相比最多可降低97.40%的数据迁移率,I/O操作数可减少6.74%~73.37%,XOR操作次数可降低6.13%~100%,节省6.81%~73.39%的扩容总时间.

利用ping的条带测深网拼接平差模型

根据条带拼接网的误差特点,构建了以ping为单位的条带网交叉点差值误差模型,导出了条带拼接网的秩亏网平差模型,并分析了秩亏的原因。根据条带拼接网ping的相交情况,推导了基于ping的阶段平差公式,给出了条带拼接网的系统误差改正模型。实例计算表明,条带拼接秩亏网平差模型可有效地探测ping、条带以及整个测区的系统参数。

区域机动目标普查监视小卫星组网设计与仿真

针对海洋机动目标任务规划难、搜索难度大的特点,设计了一种面向海洋热点区域机动目标搜索监视的卫星组网星座。首先,根据机动目标搜索任务的特点,建立考虑时空约束条件的卫星成像条带拼接搜索策略;其次,根据机动目标搜索策略,设计了一种高时间分辨率组网星座构型;最后,构建以最小组网卫星侧摆角度和任务观测时间为优化目标的鲁棒模型,采用遗传算法对组网卫星进行优化求解,并给出算法实现流程。仿真结果表明,该卫星组网星座能够有效完成对目标区域机动目标覆盖监视,为热点区域海洋机动目标监视任务提供了一定的方法支撑。

新技术试验卫星C星、D星姿轨控分系统设计和在轨验证

介绍了新技术试验卫星C星、D星姿轨控分系统设计和在轨验证情况。姿轨控分系统具备任意目标凝视跟踪、条带拼接成像、主动推扫成像等姿态控制功能。通过基于操作系统的姿轨控应用软件架构设计和基于动态链接库的在轨编程设计,首次实现基于操作系统的星载应用软件并行开发。通过一个软件配置项实现双星功能,解决了双星研制周期短、工作模式复杂等问题。给出了卫星在轨运行的部分曲线和数据,可为遥感卫星姿轨控系统设计提供参考。

移动车载视频的立体全景图生成方法

装载有视频采集设备的巡检列车已被应用于铁路环境监测中。提出了一种从前向运动的列车车载视频中生成铁路环境立体全景图的方法,该方法仅使用一个摄像设备即可获取整个场景的立体全景信息。基于场景的几何先验和标定的相机参数从视频序列中连续地抽取一组梯形窄带作为完全采样拼接区域,窄带的宽度根据车速自动调节,将所有窄带经单应性变换修正后拼接得到全景图像,并据此构建准确的几何模型来生成全景立体像对。实验结果表明,该方法能够快速有效地生成具有立体感的全景图。与原始的视频格式相比,生成的全景图所需存储空间小,具有更广阔的视野和更强的真实感,可实现铁路场景的快速访问和沉浸式浏览。

面向区域成像任务的环月卫星侧摆角优化方法

面向月表大区域成像任务需求,提出了拼接成像侧摆角优化方法。针对区域覆盖率计算,提出了基于矢量多边形逻辑运算的成像覆盖率快速计算方法,可在保证计算精度的同时降低计算复杂度;构建拼接成像任务侧摆角优化模型,采用基于sigmoid函数的自适应遗传算法求解;并采用两组仿真数据验证了该优化算法的可行性。