面向对海监视的舰船目标跟踪与航迹融合数据集

对海监视中航迹实时关联与轨迹融合任务是安全防控、区域态势监视、远程精确打击等军民应用领域的热点和难点问题,高质量的数据集对推动目标跟踪与融合技术在该领域的研究有重要作用。本研究针对目标跟踪与融合领域技术研究的数据需求以及目前公开数据集所存在的数据缺乏、场景设计针对性差、数据格式单一、数据描述不全等问题,通过仿真软件对复杂场景中多传感器多目标探测数据进行仿真,提供了一套面向典型对海监视场景(以舰船为探测对象的2D雷达与侦察传感器﹝ESM﹞)的目标跟踪与航迹融合数据集。其中仿真软件包括剧情发生器和传感器模拟器两部分,是一套成熟的目标跟踪场景仿真环境,提供逼真的探测数据模拟能力。本数据集涵盖的传感器对象包括2D雷达与侦察传感器,目标包括典型的海上舰船类别,并支持携带辐射源配置,设计了高速运动、密集交通、多传感器数据融合、特定舰船侦测和交叉定位等多种典型场景。本数据集中共包含368155条目标点迹,舰船数量为101条,时间范围15000秒,数据格式符合实际设备上报情景、探测误差模型符合实际。本数据集通过对数据误差进行正态性检验、对检测率、虚警率的场景检验以及实地调研,完成了对数据的准确性评估与数据完备性控制,可为舰船目标跟踪、轨迹融合等算法研究与验证提供基础数据。

基于多帧聚类的紧凑型HFSWR虚假点迹识别方法

紧凑型高频地波雷达发射功率低,目标检测时信噪比低、虚警率高,会产生大量虚假点迹,影响后续目标跟踪性能。为了滤除虚假点迹,利用目标的运动特性,提出了一种多帧聚类与极限学习机分类两级级联的虚假点迹识别方法。首先,利用基于最优邻域尺寸的多帧聚类方法,将连续多帧中与待识别点迹属于同一潜在目标的点迹聚类成簇。然后,计算簇内待识别点迹与其相邻帧内点迹的距离-多普勒速度的差分值,以其为特征利用极限学习机辨识虚假点迹。实验结果表明,所提方法能够准确将属于同一目标的点迹聚类,虚假点迹识别率达到95%。

基于自适应预瞄的履带式无人车轨迹预测控制

针对履带式无人车采用纯跟踪算法进行轨迹跟踪控制时轨迹适应能力差及跟踪精度低等问题,提出了基于轨迹预测的自适应预瞄跟踪控制算法。首先建立基于瞬时转向中心的运动学模型,并基于该模型和无迹卡尔曼滤波算法对履带式无人车进行滑动参数估计及轨迹预测;然后构造代价函数,利用轨迹预测结果在多个预瞄点中选择代价最小的预瞄点用于无人车纯跟踪控制;最后利用Simulink/Recurdyn进行仿真。结果表明,该算法可有效提高纯跟踪控制器的控制效果。

基于负荷预测和无迹粒子滤波的配电网动态状态估计

随着汽车充电成为新型重要负荷,为确保此时配电网运行与控制安全,对其进行实时准确的态势感知,提出一种基于卷积神经网络和门控循环单元的短期负荷预测与无迹粒子滤波算法自适应混合的配电网动态状态估计方法。结合使用卷积神经网络和门控循环单元进行短期负荷预测,将预测得到的有功与无功功率进行潮流计算,再与无迹粒子滤波量测估计值自适应加权得到电压幅值和相角状态估计结果。以IEEE33节点配电网为例,验证了所提状态估计方法的准确性与面对不良数据时的鲁棒性。

随机线性二次控制的资格迹方法

本文研究了强化学习方法在线性二次控制问题(LQR)中的应用。在LQR问题的研究中,常见的方法通过求解代数黎卡提方程得到最优控制,并不直接优化控制增益。本文在策略梯度算法的基础上引入资格迹方法,直接优化控制增益矩阵。考虑已知和未知参数两种情况下,资格迹方法的收敛。在有限时域和高斯噪声的条件下,分别给出了已知和未知参数两种情况下算法的全局收敛保证。参数未知时,利用零阶优化定理近似梯度项,这可以将问题扩展至代价函数非凸的情况。数值模拟结果显示资格迹方法与梯度下降算法相比更快收敛,方差更小。

基于分数阶模型多新息无迹卡尔曼滤波算法的超级电容SOC估计

对超级电容的SOC估计展开了研究。首先,搭建了超级电容测试平台,用于超级电容的参数辨识,并对超级电容进行了常规性能测试;其次,在不同的环境温度和动态工况下采用多种算法进行超级电容SOC估计。结果表明,采用分数阶模型多新息无迹卡尔曼滤波(FOMIUKF)算法对超级电容SOC的估计精度最高,对超级电容的路端电压跟随情况最好,估计结果的均方根误差和平均绝对误差的最大值分别约为1.8%和1.73%。

基于无迹卡尔曼滤波的精密时钟同步算法

工业以太网中,各设备对时钟同步精度的要求越来越高。以IEEE1588协议理论为基础,设计一种基于无迹卡尔曼滤波的时钟同步算法。通过对PTP得到的时间差进行观测,获取对下一个周期时钟偏差、时钟频率的估计值,使用该估计值校正从时钟频率和时钟偏差,以保证时钟同步。实验证明,该方法能够有效提高时钟同步精度。

基于局部焦距追迹计算优化的广角镜头设计方法

将焦距的内涵由零视场拓展至全视场,局部焦距可被用来表征各视场处极小视场角增量光线对应的像高增量,畸变则等效为随视场变化的局部焦距。继而,将局部焦距引入光学系统的设计过程用于畸变的表征与控制,可获得算测融合的效果。针对鱼眼镜头大视场、中央视场分辨率高且无畸变的成像目标,通过对局部焦距的追迹计算和优化控制,设计了全视场角160°,50%中央视场满足f-tanθ等线投影的鱼眼镜头。针对有限物距曲面物体复杂成像场景,通过对局部焦距的调控变换,为多种曲率半径数值的凸、凹物面设计了相应的广角镜头,满足了120°视场范围内物方等分辨率投影映射的效果。

南海北部扩张的地表过程响应:来自海南岛五指山的磷灰石裂变径迹年龄证据

海南岛是南海地块的重要组成部分,其构造演化很大程度上能够反映整个南海的构造活动特征。新生代,海南岛在新构造运动作用下,断块差异升降比较明显,形成了大致以王五-文教断裂为界,北为沉降区,南为断隆区的构造格局。对断隆区隆升过程的研究能够帮助揭示海南岛新构造活动历史,但至今为止,琼中南山地隆升的原因和时限仍存在争议。为了厘清海南岛中部的剥露隆升事件,本文选择琼中南地区海拔最高、高差最大的五指山为研究区,采集8组高程岩石样品,高程范围为203.55~1153.52 m。对采集的样品进行了磷灰石裂变径迹测试和热历史模拟分析,结果表明海南岛五指山地区新生代主要经历了两期快速隆升剥露。第一期为渐新世—中新世(32~17 Ma):隆升速率较快,此时期太平洋板块向欧亚板块俯冲后撤,南海正经历第二次扩张,使得海南岛拉张,活动强烈,造成琼中山地区快速隆升,直到中中新世转为缓慢隆升。第二期为中新世末期(5 Ma)的快速剥蚀隆升阶段:南海扩张已经结束,随着菲律宾板块俯冲亚洲板块,南海北部陆缘整体处于加速热沉降阶段,且全球气候变化加快,造成了海南岛广泛的隆起和加速剥蚀。

基于无迹卡尔曼滤波算法的喷涂机器人末端位姿补偿系统

喷涂建筑机器人在进行建图时无法将地面平整度的信息包含在地图中。当机器人按照所建地图运行时,由于地面信息的缺失,喷涂建筑机器人工作末端的喷涂夹具无法与墙面平行。为补偿喷涂夹具相对于墙面之间的位姿误差,提出一种基于无迹卡尔曼滤波的多传感器融合的喷涂夹具位姿补偿方法:以位移测量传感器测得的数据构建夹具位姿的状态方程,以陀螺仪测得的数据构建夹具位姿测量方程;利用无迹卡尔曼滤波算法获得夹具姿态的最优估计并将其传递给机器人,从而实现对喷涂夹具位姿误差的补偿。搭建实验平台验证了误差补偿系统的可行性。实验结果表明,误差补偿后的喷涂夹具相对于墙面之间的角度误差减小至0.005°。

基于改进Att-LSTNet与无迹粒子滤波融合的主动配电网预测辅助状态估计

针对传统的无迹粒子滤波(unscented particle filter,UPF)存在不准确的新息向量及未知的量测噪声协方差矩阵导致估计精度低的问题,提出一种改进Att-LSTNet与UPF融合的主动配电网预测辅助状态估计(forecasting-aided state estimation,FASE)方法。首先,采用引力搜索算法(gravitational search algorithm,GSA)对支持向量回归(support vector regression,SVR)的关键参数进行优化处理,利用历史数据建立GSA-SVR模型,并将其引入至Att-LSTNet模型的输出层,构建一种增强预测模型。然后,利用UPF中的新息向量来训练该模型,并结合孤立森林算法和箱线图法对原始新息向量进行监控和修正。最后,针对量测噪声协方差矩阵未知的情况,结合修正后的新息向量和UPF计算出未知量测噪声协方差矩阵,并进行状态估计。基于IEEE33与IEEE118节点标准配电系统的算例结果表明,所提出的方法在估计精度、泛化能力和鲁棒性等方面具有优越性。

DHL序列在奇特征域上的迹表示和线性复杂度

将DHL(Ding-Helleseth-Lam)序列看成是特征为奇素数的有限域Fq上的序列,利用经典四阶分圆的性质和迹函数基本理论,确定了DHL序列的Mattson-Solomon多项式,得到该序列在奇特征域上的迹函数表达式。在此基础上给出了计算该序列在Fq上线性复杂度的一般公式。

基于无迹卡尔曼滤波和小波分析的IMU传感器去噪技术研究

获得精确的姿态信息是跌倒检测的关键。文中在姿态角解算问题中提出一种基于无迹卡尔曼滤波和小波滤波的改进方法,通过Savitzky-Golay滤波器和小波滤波融合算法对加速度计以及陀螺仪数据进行降噪处理,利用降噪后的加速度数据对陀螺仪数据进行PI积分补偿,将补偿后的陀螺仪数据进行Mahony解算,其结果作为无迹卡尔曼滤波的状态信息;其次通过加速度值解算,将其结果作为无迹卡尔曼滤波的量测信息实现姿态解算。实验表明,在静态条件下,相对于常见的扩展卡尔曼滤波融合切比雪夫滤波算法,该方法使IMU传感器原始加速度计精度提高了83.3%,姿态角标准差平均减少了0.00193,能够有效地减少随机噪声。零点漂移、高斯噪声对IMU传感器姿态角信号的影响,使跌倒检测系统在复杂的环境条件下具有较高的精度以及稳定性。

基于自适应无迹卡尔曼的目标跟踪算法研究

基于提高装甲车主动防护系统目标跟踪精度和收敛速度、提升目标拦截概率的目的,该文引入了噪声自适应系数对SUKFR(比例对称采样的UKFR)算法进行优化。通过Matlab软件使用Monte Carlo(蒙特卡罗)方法对UKFR(径向速度的无迹卡尔曼)、SUKFR和ASUKFR(自适应系数的SUKFR)算法的滤波性能进行仿真试验,结果表明,采用ASUKFR算法的主动防护系统不仅目标跟踪精度更高、收敛速度更快,而且拦截概率达到了90%以上,为装甲车主动防护目标跟踪领域提供了一种新思路。

显微镜下颈前路零切迹融合系统与钛板融合系统治疗单节段颈椎病的早期疗效对比分析

目的探讨显微镜下应用零切迹融合系统与传统钛板融合系统治疗单节段颈椎病的临床疗效比较。方法分析郴州市第三人民医院脊柱外科于2015年1月至2022年11月在显微镜辅助下行颈前路椎间盘切除减压融合术(ACDF)治疗的单节段颈椎病患者,将应用Zero-p融合系统的患者列为研究组,将应用传统钛板融合系统的患者列为对照组。分别收集两组患者基本信息、手术时间、手术方式、出血量、术前和术后疼痛视觉模拟(VAS)评分、改良日本骨科学会(mJOA)评分、颈椎曲度、术后并发症等进行比较分析。结果比较研究组患者年龄[(53.1±9.2)岁]和手术出血量[(49.5±16.3)ml]与对照组患者年龄[(52.8±12.1)岁]、手术出血量[(49.0±13.6)ml]差异无统计学意义(P>0.05),但研究组患者男女比例分别为66.7%、33.3%,对照组患者男女比例分别为55%、45%,两组间差异有统计学意义(P<0.05),而研究组患者手术时间[(62.4±6.6)min]少于对照组[(75.5±8.7)min](P<0.05)。尽管在术前、术后随访期的VAS评分、mJOA评分、Cobb角方面两组间患者差异无统计学意义(P>0.05),然而研究组吞咽困难的发生率低于对照组。结论显微镜下辅助应用Zero-p融合固定系统与传统钛板融合固定系统行ACDF治疗单节段颈椎病均可获得良好的临床效果。与传统钛板融合系统相比,Zero-p融合固定系统不仅可获得类似临床疗效,且术后吞咽困难并发症发生率少,是单节段颈椎病治疗的一种术式选择。

六盘山地区新生代构造演化:来自锆石和磷灰石裂变径迹的证据

青藏高原的隆升与扩展不仅导致欧亚大陆内部发生强烈的构造变形,亦对高原周缘的地貌格局及气候变化产生了重大影响.青藏高原东北缘新生代以来的隆升时代与响应过程一直备受争议,而界定青藏高原东北缘构造带隆升时序是解决争议的关键之一.本研究围绕青藏高原东北缘,在陇中盆地、六盘山褶皱逆冲带和鄂尔多斯地块西南缘地区进行了磷灰石和锆石裂变径迹测试分析和热史模拟.测试分析结果表明研究区样品的磷灰石裂变径迹年龄范围分布于136~16 Ma,裂变径迹的长度范围介于11.9~13.3μm;锆石裂变径迹年龄结果为258~79 Ma,但多数样品的年龄介于160~99 Ma;热史模拟结果揭示了研究区新生代以来至少经历了两期隆升和冷却降温事件,即始新世期间(55~30 Ma)和中中新世(17~12 Ma)以来.始新世期间(55~30 Ma)发生的隆升事件可能是印度大陆与欧亚大陆陆陆碰撞远程效应的直接响应,表明印度与欧亚大陆碰撞之初或不久,其应力即已传导至东北缘边界;中中新世(17~12 Ma)以来的隆升剥露冷却事件奠定了青藏高原东北缘现今构造格局.

基于自适应无迹卡尔曼滤波算法的锂电池荷电状态预测

针对无迹卡尔曼滤波在噪声不稳定和工况复杂的情况下锂电池荷电状态预测准确度低的问题,提出基于二阶等效RC电路模型,采用遗忘因子递推最小二乘法对模型参数进行辨识,使用自适应无迹卡尔曼滤波算法(AUKF)对锂电池荷电状态进行预测,最后在DST数据工况下,验证预测模型的准确性。对无迹卡尔曼滤波(UKF)算法和提出的AUKF算法进行仿真对比,结果表明:所提算法的最大误差在±0.02之内,预测精度更高、适用性更强。

基于迹函数的negabent函数构造

Negabent函数是一种具有最优自相关性、较高非线性度的布尔函数,在密码学、编码理论及组合设计中都有着广泛的应用。该文基于有限域上的迹函数,将其与置换多项式相结合,提出两种构造negabent函数的方法。所构造的两类negabent函数均具备Tr_(1)^(k)(λx^(2^(k)+1))+Tr_(1)^(n)(ux)Tr_(1)^(n)(vx)+Tr_(1)^(n)(mx)Tr_(1)^(n)(dx)形式:构造方法1通过调整λ,u,v,m中的3个参数来获得negabent函数,特别地,当λ≠1时,能得到(2^(n-1)-2)(2^(n)-1)(2^(n)-4)个negabent函数;构造方法2通过调整λ,μ,v,m,d中的4个参数来获得negabent函数,特别地,当λ≠1时,至少能够得到2^(n-1)[(2^(n-1)-2)(2^(n-1)-3)+2^(n-1)-4]个negabent函数。

计算机生物工程学技术辅助逆向设计外踝后外侧低切迹钢板

背景:高龄外踝骨折患者行传统外侧钢板内固定后常发生手术切口愈合不良、感染等现象,随着工程学软件在医学中的应用,一种可放置在后外侧的新型钢板能够被设计出并解决上述问题。目的:以外踝骨折线顶部与骨折线前缘起点的距离(ACD)、骨折线顶部与外踝尖部距离(CTD)、骨折线顶部与骨折线后缘的距离(PCD)及腓骨远端前外侧面与后外侧面夹角(CA)的三维CT数据为基础,使用医学生物工程学软件逆向设计外踝后外侧低切迹钢板。方法:各取30例不稳定外踝骨折及正常踝关节行CT扫描并三维重建,使用3-matic软件测量外踝骨折患者中ACD、CTD及PCD的数值,绘制并描述外踝骨折线特点,并使用mimics软件测量正常踝关节中CA的数值。以上述测量数据为基础,使用3-matic、solidworks软件设计出外踝后外侧低切迹钢板,构建出钢板厚度及钉道方向。在Geomagic Studio软件中行精细曲面、自动曲面、拟合曲面等操作,生成低切迹钢板雏形,并进行3D打印;取外踝后外侧切口,拨开腓骨长短肌腱,将3D打印出来的钢板雏形放置在腓骨后方以测试其大小及与骨面的贴合度。结果与结论:①ACD均值为(2.97±0.03)cm,变异度为5.23;PCD均值为(3.17±0.11)cm,变异度为17.60;CTD均值为(4.52±0.07)cm,变异度为8.60;②以此绘制外踝骨折线,呈倒“V”型;胫距关节面截面处CA均值为(103.20±1.94)°;腓骨远端前缘上下顶点的中点截面处CA均值为(78.50±1.78)°;③通过3-matic、solidworks及Geomagic Studio软件能够成功设计出外踝后外侧钢板,钢板近端螺钉孔道预留三四孔,其螺钉方向由后向前,远端预留内外侧各3个螺钉孔道,内侧3个孔道方向可由后向前,外侧3个螺钉孔道需偏向内侧,角度为9.72°-13.28°;④提示外踝前外侧骨折线ACD位置的变异度相对较小,而后外侧PCD位置变异度较大;外踝骨折块前外侧面与后外侧面的夹角呈现递减趋势,近段夹角变异度较小,而远端较大;基于外踝三维CT重建数据,在计算机生物工程学软件辅助下,利用逆向设计构思能够快捷方便地设计出贴合性佳的外踝后外侧低切迹钢板,为骨折内固定物的设计提供有价值的参考。

可迹图的一些新充分条件

设图G是一个简单连通图,e(G)、μ(G)和q(G)分别为图G的边数、谱半径和无符号拉普拉斯谱半径。如果一个图含有一条包含所有顶点的路,则这条路为哈密尔顿路,称这个图为可迹图。本文主要研究利用e(G)、μ(G)和q(G)分别给出图G是可迹图的一些新充分条件,所得结果推广了已有的结论。