多星侦察移动目标:一种基于潜在区域的求解策略

针对面向移动目标侦察的多星联合调度,提出了一种新颖的求解策略:将移动目标问题转变为区域目标问题,即在多星联合侦察的框架内利用电子侦察引导信息构建移动目标的潜在区域,基于约束满足问题(CSP)描述方法以最大覆盖率为目标建立了面向潜在区域目标的多星联合调度模型,并提出了相应的禁忌搜索算法。通过基于潜在区域的求解策略,可以优化星载遥感器的侦察方案,指导移动目标侦察任务的执行。

海上动态目标潜在区域博弈预测及搜索方法

针对遥感卫星对海上动态目标搜索定位的应用需求,提出海上动态目标潜在区域博弈预测及搜索方法。通过非对称信息假设将动态博弈转化为静态博弈,简化策略函数以提高算法效率。以收益为指标设计博弈策略,使算法更贴近实际应用,并将目标潜在区域预测算法和卫星搜索规划算法转化为纳什均衡下的最优策略求解问题。引入目的地信息,将目标位置预测的时间跨度从数小时增加到数天。实验结果显示,该搜索方法在保证了较高目标捕获率的同时,降低了遥感卫星星座的资源消耗。该搜索方法在海上动态目标搜索领域具有潜在应用价值。

一种基于“熵图”的红外海天目标潜在区域选取方法研究

为后续能更快地识别目标,对一种基于"熵图"的红外海天目标潜在区域选取方法进行了研究。分析了红外海天背景图像灰度值分布特点,引入熵图概念。进一步分析了红外海天背景图像的熵图特点,提出了一种能适当选取海天背景中目标潜在区域的方法。先用半径为R像素的圆形窗口在原始图像上滑动,将窗口中心点的灰度值用该窗口的局部方差加权信息熵替代求取熵图,初步确定海天线区域;对所得熵图再求取一次熵图,以消除天空云层边缘、海平面波浪、海天线部分的干扰;将两次求得的熵图的对应元素相乘得到新熵图,增大目标潜在区域的灰度值,减小其他干扰部分的灰度;寻找亮度最大点为中心的圆形区域就是目标潜在区域。实验表明:用该方法选取目标潜在区域有较强的适应性,选取的目标区域范围较小,可显著减小后续目标识别中的计算量。

中国国家公园建设潜在区域识别研究

国家公园是保护具有国家代表性资源的自然生态区域,建设国家公园体制是中国国土生态安全保障和生态文明体制改革的重要内容。论文基于国际经验、国家公园功能和政策内涵,依据国家公园主导定位和生态系统服务理念,构建了包含6个关键指标的综合评价模型,包括生态系统完整性、生态重要性、原真性、生物多样性、自然景观价值与人文遗产价值,分别进行单一要素层评价和多指标空间叠加分析,再结合中国生态地理区划、生态功能区划和省级行政区管理等因素进行比对和范围遴选提取,初步确定了中国国家公园建设的潜在区域。结果表明,生态系统完整性、生态重要性、生物多样性、原真性的高值集聚区域具有趋同性,生态系统完整性较好的区域,承担着重要的生态功能,生物多样性也较高,原真性保存较好。中国三大阶梯与自然地理区域的叠加分布特征明显,东西部潜在区域的面积差异较大,西部地区的空间连续性较强,潜在区域的跨界性较为明显。初步遴选出55处未来可以重点考虑建设的陆地型国家公园潜在区域。研究可为中国国家公园建设合理布局提供方法参考和理论借鉴。

基于土地资源优化配置的国土整治修复潜在区域识别——以黄河流域为例

国土整治与生态修复(简称国土整治修复)区域的识别是实施国土整治修复的前提,土地资源优化格局的落实是土地资源优化配置的关键。立足于双重需求,本文提出了一种基于土地资源优化配置的国土整治修复潜在区域识别策略,并以黄河流域为研究区,借助Multi-Objective Linear Programming(MOLP)模型与Patch-generating Land Use Simulating(PLUS)模型,有效衔接了“理想状态”的土地资源优化格局与“实际行动”的国土整治修复。结果发现:①不同土地利用类型的发展概率具有显著差异,且同一土地类型发展概率的空间分异特征明显。②惯性发展格局下,流域建设用地将大规模扩张,草地缩减与耕地流失严峻;优化发展格局下,建设用地蔓延、耕地流失与草地面积缩减均得以控制,且实现了生态及经济效益的稳步提升。③识别出农地整理区、生态涵养区与后备资源区(Ⅰ型、Ⅱ型)4种非转型类潜在区域和农地开发区、生态退耕区、生态保育区和生态维护区4种转型类区域;相较于非转型类区域,转型类区域需要借助更多的国土整治与生态修复干预措施。建设用地的无序蔓延会导致大量草地及耕地损失,土地资源的优化配置能有效缓解城市蔓延与保护(半)自然空间,基于此识别出不同国土整治修复区域并采取差异化的措施不仅能保障受威胁的粮食与生态安全,还可促进流域生态及经济效益提升、生态系统恢复与土地利用稳定性提升。本文提出的方法不仅为国土整治修复区域划定提供了科学依据,同时为土地资源优化格局的落实提供了参考路径。

基于改进遗传算法的移动目标成像侦测任务规划问题研究

基于先验信息调用成像侦察卫星监控陆地或海洋移动目标动态信息是卫星成像侦察面临的新课题。在已知移动目标位置等先验信息基础上,动态构造目标可变潜在区域及其运动预测模型,利用STK辅助构造其候选成像观测活动集合;在此集合及目标运动预测模型基础上对动态可变区域成像卫星调度问题进行建模,并设计了一种基于模拟退火算法及遗传算法的改进遗传算法对问题进行求解,得到近最优的移动目标成像侦测方案。最后通过实例及算法对比验证了规划模型及算法对解决该类问题的合理性和有效性。

基于先验信息的海洋移动目标卫星成像侦测任务规划

基于相关先验信息,对大型海洋移动目标进行卫星成像侦察以获取其实时动态信息是卫星成像侦察面临的新课题。利用目标先验信息动态构建其潜在区域,建立其运动预测模型;针对潜在区域构造卫星候选成像观测活动集合;在此集合及目标运动预测模型基础上建立卫星成像调度规划模型,设计遗传算法进行求解,得到近最优的海上大型目标成像侦察方案。最后通过实例验证了规划模型及算法对解决该问题的合理性和有效性。

合成孔径雷达卫星车辆运动侦察概率探究

针对合成孔径雷达卫星侦察运动车辆概率难以确定的问题,提出运用概率分布理论把卫星对运动车辆的侦察转变为对机动车辆运动潜在区域侦察的思想:理论证明正态分布具有最大熵值,即最大不确定性,可以最大程度反映某些机动车辆运动的不确定性,如导弹发射车;用机动车辆在潜在区域服从正态分布的模型对机动车辆运动潜在区域进行构建,并得出卫星对运动车辆侦察识别的模型,最后通过仿真近似得出卫星对某些车辆运动侦察的概率值。

贵州省生态系统服务权衡时空动态与驱动因子评估

贵州省是典型的喀斯特地区,生态系统脆弱,评估该区生态系统服务(Ecosystemservice,ES)权衡关系及其驱动因子,对优化生态系统服务模式具有重要意义.研究基于InVEST模型估算了贵州省2000-2020年碳储量、生境质量、产水量、土壤保持量和粮食供给量;利用相关分析和贝叶斯网络模型,分析了ES权衡关系变化的驱动因子,识别了ES权衡关系增强的潜在区域.结果表明:①贵州省5项ES及其两两之间存在权衡关系的区域分布均有明显的时空异质性;②2000-2020年,除“碳储量与土壤保持”外,各组ES间权衡的区域面积均增加;ES间权衡关系增强的区域占比为10%~41%;③各组ES间权衡关系增强的概率均大于30%,对ES权衡关系变化影响最大的变量为年均气温、年降水量和年蒸散量;④ES权衡关系增强的潜在区域主要分布在贵州省东部地区.综上,贵州省ES间的权衡情况较为严重,遵义、铜仁和黔东南州等地区应是制定生态管理策略的重点关注区域.本研究可为优化贵州省生态系统服务分布格局、生态环境的可持续发展提供科学依据.

面向应急事件虚拟场景的碰撞检测算法研究

本文基于应急条件下的仿真场景,提出了基于有向层次包围盒的潜在区城(Area Of Potential)的实时碰撞检测算法,当仿真模型状态发生改变时,该算法仅对AOP区城而不是整个虚拟环境目标进行碰撞检测。可以在完全不降低碰撞检测精度的同时,大大改进了仿真环境碰撞检测的效率,减轻了计算负担,提高了系统的实时性。