基于PC机的无人直升机着舰仿真系统

介绍了一个无人直升机着舰仿真系统,该系统在PC/Windows平台上利用Visual C和XNA框架开发.介绍了研制舰载无人直升机仿真系统的具体思路,并给出了基于XNA平台的设计方案,针对仿真中存在的舰船和海浪不统一的问题提供了解决方法,将舰船运动极短期预报引入着舰仿真系统,为着舰操纵手进行着舰训练提供更符合现实的环境.提出在开发的仿真系统平台基础上构建计算机视觉自主着舰导引系统的思路,并进行了实现.基于此仿真系统开展了计算机视觉自主着舰、着舰过程的实时监控等应用.     

无人直升机自主着舰轨迹跟踪控制

着舰飞行过程中的轨迹跟踪控制能力是影响舰载无人直升机性能的关键因素,针对无人直升机模型不确定性和在飞行时受阵风干扰的问题,基于扩张状态观测器(extend stated observer, ESO)和动态面策略提出一种应用于无人直升机自主着舰的轨迹跟踪控制方法。首先,建立无人直升机数学模型。其次,设计复合扰动ESO,用来观测未建模动态和外界阵风扰动的影响,并采用前馈补偿的方式来抑制系统不确定性,实现系统对扰动的鲁棒性。然后,采用内外环形式的分层结构设计轨迹跟踪控制器,采取动态面策略避免反步法“微分爆炸”和控制参数调整不敏感的问题,并采用Lyapunov方法证明了整个系统是一致渐进稳定的。最后,采用课题组在研直升机进行了仿真实验,仿真结果表明该控制器具有较好的轨迹跟踪性能。     

舰载直升机着舰碰撞建模方法

逼真的舰载直升机着舰仿真应对着舰过程中机舰碰撞给出精确建模。着舰过程中直升机何时与舰船碰撞及碰撞后产生的力是建模难点。针对这一问题提出了一种着舰碰撞建模方法。该方法中起落架被简化为弹簧阻尼筒结构,机舰碰撞时的力与起落架压缩量、机舰相对速度有关。通过坐标转换,依据起落架在船体坐标系下坐标判断机舰是否碰撞,并且计算起落架压缩量大小。依据舰船速度在机体系下投影计算机舰相对速度。最后开发了直升机、舰船仿真模型对该方法做了验证。验证结果表明:该方法能够实时计算出直升机与舰船碰撞时直升机起落架所受力,直升机与舰船能够协调一致运动,可以满足机舰仿真需求。     

三维空间中基于Hough变换和逻辑的航迹起始

Hough变换法特别适用于杂波环境下的目标航迹起始,但目前的研究一般仅限于在二维空间中使用该方法。本文提出了一种三维空间中基于Hough变换和逻辑的航迹起始方法。其基本思想是,首先在三维空间中选择两个投影面,然后在两个投影面分别使用基于Hough变换和逻辑的航迹起始算法,最后将两个投影面上起始的航迹进行比较,进而确定三维空间中的航迹起始。仿真结果表明了这种算法在三维空间杂波环境中快速起始航迹中的有效性及优越性。     

杂波环境下基于Hough变换和逻辑的快速航迹起始算法

航迹起始是航迹处理中的首要问题，本文提出了一种新的航迹起始算法，即基于Hough变换和逻辑的航迹起始方法，这种新的算法首先利用Hough变换法排除大量的杂波点，创造一个虚警概率比较低的环境，然后利用3／4逻辑法起始航迹，因而特别适用于密集杂波环境下快速起始航迹，仿真结果表明了这种算法在快速起始航迹中的有效性及优越性。     

瞳孔中心指导的虹膜边界快速定位算法

虹膜边界定位精度和定位速度影响识别系统性能。Hough变换是计算机视觉中检测几何目标的常用算法,在人眼图像中可以通过对圆参数的投票进行虹膜边界定位。虹膜在图像中的位置和大小不固定,这使得虹膜边界定位计算量大,定位速度慢。针对虹膜边界定位实时性差的问题,提出了基于瞳孔中心指导的虹膜边界快速定位算法,通过选择小图像块和减少图像边界点数提高边界定位的快速性。仿真结果表明该算法对于在人眼图像中快速、精确定位虹膜是有效的。     

基于RHT的曲线检测在双C6416上的快速实现

随机Hough变换对于实时性要求高的应用场合,仍然存在着计算速度不够快的问题。针对二次曲线检测的随机Hough变换算法,结合该算法的特点,提出其在以两片高性能的DSP芯片TMS320C6416为核心计算单元的并行C6416系统上进行快速实现的方法。该系统的核心部件-数字信号处理板处理能力强,存储容量大,结构简单、对称,易于并行实现随机Hough变换算法。在充分考虑了程序的并行性后,对一幅分辨率为800×600点的灰度图像进行1000次随机抽取,目标为二次曲线,整个检测过程需要约80ms。     

基于RPPP的无人机自主着舰关键技术研究

在有风浪的复杂海况下，需要自主着舰的无人机与舰船两者相对运动带有极大不确定性，为了提高无人机着舰时相对定位以及控制的精度，确保无人机着舰时的安全性与可靠性，提出一种通过差分对流层误差的相对精密单点定位技术(relative precise point position, RPPP)。该技术仅依靠数据链和载波型卫星定位接收机，消除相同环境下卫星定位相同误差，获得精确相对定位。将比例导引与LQR(linear quadratic regulator)控制器相结合，解决了无人机着舰入射角偏差较大的问题，提高了无人机着舰末段高程方向及入射角度的控制精度。对无人机着舰轨迹进行规划，建立无人机着舰的运动模型，设计无人机着舰横向和纵向的控制律，搭建无人机自主着舰的仿真平台。仿真结果表明，采用上述算法着舰误差控制在0.2 m以下，入射角偏差在10^-3量级，可满足无人机着舰要求。     

基于视觉的无人作战飞机自主着陆仿真系统研究

论述了无人作战飞机自主着陆研究中所涉及到的关键技术,并设计和建立了“基于视觉的无人作战飞机自主着陆实时仿真验证平台”。该仿真平台可以对所提及的多项关键技术进行验证。特别的,系统中应用虚拟现实技术,通过相关硬件使系统形成闭环,可以在数字仿真的环境下,实时验证视觉信号反馈对无人作战飞机自主着陆的影响。基于组件对象模型技术构建的仿真平台具有可重用性好、易于维护等优点。     

基于Elman网络的无人直升机航向的预测建模

为了实现无人直升机的自主飞行,需要首先建立起准确的动力学模型,文中设置了无人直升机的飞行试验平台,采集了大量试验数据。通过对数据的分析,抽取其中有效的数据对,提出了应用Elman网络来建立无人直升机的航向预测模型的方法,并同其它的分析方法进行了对比。最后运用实验仿真验证了方法的可行性和优越性。     

基于优化的RBF神经网络模式识别新方法

提出了一种基于Hough变换优化的RBF神经网络模式识别新方法,该方法把Hough变换应用于RBF神经网络的参数确定中,实现了RBF神经网络的隐层节点数和数据中心值的自适应获取,提高了RBF神经网络的泛化能力。仿真结果表明:此改进的RBF网络用于模式识别中具有识别能力强,计算量小,识别速度快的优点,具有广阔的应用推广前景。     

移动机器人未知环境地图构建仿真平台

以matlab工具箱的形式给出了静态及动态未知环境下移动机器人地图构建的仿真研究平台。通过分析polaroid 6500声纳、电子罗盘、编码器等传感器的工作原理建立了参数可调的传感器模型。这些传感器为机器人提供位姿及环境信息。在分析已有基于hough变换的线段提取算法的基础上提出了抑止“杂线段”现象的CIHT（Cluster Inhibiting Hough Transform）算法。采用CIHT对声纳信息作环境特征提取，便于开展基于环境特征的未知环境地图构建算法方面的研究工作。     

基于递归修正Hough变换域的舰船多尾迹检测方法

针对SAR图像舰船尾迹的图像特征差异大的特点,提出基于递归修正Hough变换域的舰船多尾迹检测方法,即通过Hough变换域最大峰值检测出最明显的尾迹,再去掉Hough变换域最大峰以突出次大峰来检测第二条尾迹,由此递归修正Hough变换域多峰结构,直到检测完高于设定阈值的尾迹,从而实现线段对比度与宽度不同的舰船多尾迹检测。SAR图像多尾迹检测实验表明,该方法能有效检测具有图像特征差异的多直线尾迹。     

平面测量问题中单应矩阵的算法研究

在平面测量问题中,单应矩阵扮演着十分重要的角色。同计算机视觉中的其他问题一样,单应矩阵的计算对数据噪声极其敏感。本文系统地研究了求解单应矩阵的三种算法。首先分别给出了各种算法的理论推导;其次对每种算法都做了数值模拟实验,并分析和比较了实验结果。结果表明基于直线对应的算法比点对应算法更具有鲁棒性。最后我们还给出了真实图象的实验结果。     

基于RSPWVD-Hough的多分量LFM信号检测

由于多分量LFM信号的双线性时频分布（BTFD）存在交叉项的干扰，所以在低信噪比条件下直接在时频平面难于进行检测，采用重排平滑伪魏格纳维尔分布（RSPWVD），能在抑制交叉项的同时提高时频聚集性，并利用Hough变换检测图像中直线的原理，将多分量LFM信号的检测问题转换为在参数空间寻找局部极大值的问题，由于Hough变换运算量较大，提出一种在平滑重排后进行设定门限处理的方法，仿真实验表明，该方法可以在抑制噪声和交叉项的同时大大减少运算量。     

一种用于轮廓线探测的CNN改进算法

图像中目标物体的轮廓探测是目标识别和计算机视觉系统的第一步也是关键一步。提出了一种基于细胞神经网络(Cellular Neural Network,CNN)的轮廓线探测改进算法。该算法中CNN模板参数(模板系数)是根据局部窗口内各像素与中心像素间的灰度和空间关系计算的,即模板参数的计算不仅考虑了局部窗口内各像素与中心像素的灰度值差异,而且顾及了窗口内各像素与中心像素间的空间距离。实验结果表明,相对于其它两种轮廓探测算法,提出算法的探测效果较好。     

飞行器交会对接相对位置和姿态的估计方法

为了在交会对接时对飞行器相对于一个固定坐标系的位置和姿态进行估计,构造了一种光点配置单目CCD算法,它以计算机视觉系统采集的二维图像信息作为输入,将恢复得到的三维图像位置关系作为输出。给出了算法的构造思想和具体步骤。数字仿真结果表明,由于算法直接利用特征光点的几何配置条件,避免了传统算法在计算过程中出现畸变的问题,提高了姿态角估值的精度。     

武装直升机火控系统仿真转台的控制系统设计研究

针对武装直升机火控系统的特点,设计研制了一种可用于对其仿真实验的三轴电动仿真转台。在介绍该转台主要性能指标的基础上,提出了武装直升机火控系统仿真测试转台的控制系统总体设计方案,对控制系统的软件设计进行了详尽描述,上位机采用了先进的VxD技术,上位机与下位机的通讯采用了双缓冲机制。含实物仿真实验表明,该仿真转台的整个控制系统具有很高的控制精度,功能完善,可维护性好,已完成了多种型号武装直升机火控系统的重大试验任务。