面向海洋监测的海空地协同边缘架构与拓扑控制

针对现有海洋监测网受限于光缆技术可达深度及传统集中式处理的网络架构存在中心节点压力大的问题，提出了一种面向海洋监测的海空地协同边缘计算架构。在该架构中，水声传感器网络是海洋数据监测平台，协同边缘计算架构将复杂处理任务从远程云中心分散至边缘端，将水下异常数据传达到边缘端进行预处理后，再上传到云数据中心，必要时发出预警。针对水下传感器容易出现能量不足、链路中断的问题，提出了水下滑翔机辅助拓扑控制算法。该算法中终端节点和边缘节点呈3∶1比例部署，通过节点的链路失效模型判断失效概率，当超出失效概率阈值时，便通知水下滑翔机利用改进的粒子群优化算法执行拓扑修复，并以覆盖率和连通性最大为优化目标求解最优修复位置。仿真结果表明：所提新架构端到端时延约为传统架构的1/3,能量效率得到明显提升；与传统深度调节方法对比，所提拓扑控制算法覆盖率与连通度提升至87.9%、9.3。     

临空高超声速飞行器多传感器协同探测体系

针对单平台难以临空高超声速飞行器进行全程连续探测、稳定跟踪的问题,构建了基于多平台多传感器协同探测跟踪体系。通过对临空高超声速飞行器作战特性、探测需求的详细分析,提出了由天基、临空基、空基和地/还基平台组成的天临空地/海多平台协同探测体系,重点分析了体系结构和探测时序及过程;搭建了天临空地/海协同探测仿真平台,通过STK对平台静态部署和动目标检测的效果进行了仿真分析。仿真结果验证了天临空地/海多平台协同探测体系在探测空域、时效性等方面具有较大优势,能够有效弥补单平台的不足,为未来探测跟踪此类目标提供了技术支撑。     

空地异构无人系统侦察任务规划方法

相对空中同构无人系统,空地异构无人系统的运动能力、资源载荷、作战场景等异构性质会导致约束条件增多,使求解模型计算量显著增加,协同作战任务的建模和大规模问题的高效求解是需要解决的关键问题。以无人系统完成任务的时间、路径代价、侦察收益为目标函数,同时考虑无人平台续航能力等约束条件,合理构建了空地异构无人系统侦察任务的多目标规划模型;针对具有多威胁区的城市作战环境,考虑无人平台任务路径的安全性和时效性,分别提出了无人机和无人车改进A*算法路径规划策略。针对蛇优化算法(snake optimizer,SO)优化效果不稳定、容易陷入局部最优解的问题,结合粒子群算法和遗传算法提出了改进蛇优化算法(improved snake optimizer,IMSO）;通过Python语言进行了仿真验证和与现有算法的对比分析,验证了模型的可行性和算法的优越性。不同算法在由小到大的3种任务载荷设置下独求解10次,IMSO的平均目标函数值分别为SO的100.11%、108.99%和110.01%,可以看出IMSO能多次跳出局部最优,算法的稳定性、最终适应度值均好于SO,在较大规模问题的求解上更具有优越性。     

基于空地信息互补的无人车路线规划

空地机器人通过相互协作获得的信息互补特性,使其在多智能体协同领域具有显著优势。由于室外场景受地形条件、光照变化等影响,地面机器人凭借自身传感器无法完整获得有效的地面环境特征,因此提出一种室外大范围场景下的地面特征提取方法,可通过获取到的全局环境信息指导地面机器人完成导航任务。利用机载视觉及YOLO-v3目标检测算法对室外场景的目标物进行检测与定位;对于全局场景图像特征的提取,建立点对间映射函数模型,剔除待匹配图像的外点,从而配准场景图像并对其进行拼接,使用加权平均融合淡化拼接缝隙;通过k(聚类中心数)-均值聚类算法分割全景图像,并采用形态学方法滤除噪声,最终获得全局场景特征;在此基础上改进基于采样的路径规划方法,为地面无人车提供一条可行的全局路线。通过仿真实验及室外场景测试表明：地面场景特征提取算法提升了室外大范围场景下所提取到特征的鲁棒性和准确性,改进的路线规划方法进一步缩短了路径长度,可为无人车自主导航提供有效的全局环境信息。     

空地机器人协作导航方法与实验研究

飞行机器人和地面移动机器人所具有的功能互补性使得通过二者间的协作执行使命具有明显的优越性,这对于提高移动机器人使命完成度具有重要的作用.因此,空地机器人协作近年越来越受到研究人员的重视.空地机器人协作的一个重要工作模式是通过飞行机器人的大范围环境感知能力为地面机器人提供导航信息.针对该问题,首先讨论了利用机载视觉传感信息实现地面环境建模(主要是地面障碍物)及地面机器人识别方法;然后,利用波门跟踪算法实现了对地面移动机器人的运动跟踪;最后,提出了空地机器人协作策略;最后,搭建了室内试验平台,进行了实验验证.     

基于空地协同采样的植被覆盖度随机森林估算方法

基于无人机高光谱影像,建立地形复杂地区植被覆盖度的非参数随机森林回归估算模型。为获得构建随机森林模型所需的足够数量的训练样本,利用低空无人机搭载的光学相机,在从地面难以到达的山地、水域和植被茂密区,通过垂直拍摄获得厘米分辨率的航拍影像,作为对地面样方采样的补充。首先计算地面数码相机照片和无人机可见光影像的红绿蓝植被指数(red-green-bluevegetationindex,RGBVI),然后使用大津分割法提取样方的植被覆盖信息,得到构建模型所需的训练样本。在此基础上,基于2018年8月16—18日在内蒙古自治区察右中旗油娄沟矿区获取的GaiaSky-mini2无人机高光谱影像数据,利用递归特征消除算法优选参与随机森林回归的特征变量集,利用空地协同获取的训练样本构建植被覆盖度的随机森林回归估算模型。该模型在测试集上的确定系数R2为0.923,均方根误差为0.087,优于常用的像元二分模型,可用于矿区植被动态信息的精细化监测。     

基于改进粒子群算法的对地攻击最优航迹规划

提出了一种基于粒子群算法的战斗机空地攻击航迹规划模型,针对传统算法收敛精度低的问题,基于算法参数和迭代公式做了改进.通过构造战斗机作战攻击中面对敌防空火力、地形等威胁要素和战斗机技战术性能等各种约束条件,设计了一种适用于战斗机航迹性能评价函数作为粒子群的适应度函数,用VC++.NET进行算法仿真并将最优航迹在MATLAB中显示.仿真结果表明:改进后的粒子群算法规划出的最优航迹能较好地实现威胁规避,较传统算法收敛精度高,运算速度快,满足了战斗机机动性能约束和航程较短要求,且规划的效率和精度较高.     

飞行事故调查时多种信息源的时基同步

多种信息源的时基同步对辅助飞行事故调查具有重要意义。以某型飞机为例，分析了飞行事故调查时依赖的多种信息源的来源和工作特性。讨论了多种信息源之间的时基同步问题，给出了时基同步方法。     

空地协同伪卫星导航增强系统评估方法

针对战区伪卫星导航增强应用效能评估问题,对空地协同伪卫星导航增强系统(PNAS)关键性能指标进行了量化分析,提出了空地协同伪卫星增强系统有效性评价方法.首先对模拟环境下的伪卫星系统内部和外部干扰进行建模;然后分析了系统增强能力和可用性;最后对伪卫星系统的覆盖区域、定位精度等应用性能进行了分析和推导.基于STK与Matlab对系统实体组成、信号链路和信号处理模型进行仿真实现,场景中心区域增强能力达到40dB;通过信号观测质量等参数得到的有效性评估算式对系统进行量化评估,验证了空地协同伪卫星导航增强系统的有效性和可用性.     

广州城市绿化的走向

根据国外发展经验和国内绿化发达地区的绿化经验，对广州城区改造提出了很多增加旧城绿化的方法，如预留拆迁用地做绿地，在新城区建设扩展中保持原有白云山高、珠江水长的形象，大力发展森林公园等。这样将使广州形成完整、连续的综合绿化系统，真正实现广州整体环境的好转。