利用NSCT循环抽样进行水声图像去噪

在海上军事及海底探测领域,基于声呐图像的识别应用越来越多。但是声呐图像混入了多种海上噪声,在图像对比时首先需要去除噪声。NSCT是一种基于拉普拉斯逆变换的滤波方法,对于海上声呐图像首先按照周期进行循环抽样,然后利用NSCT变换得到图像边缘系数,再通过滤波平移对噪声进行去除。本文在研究声呐图像及海上噪声特性的基础上,利用NSCT滤波算法对其进行去噪处理,得到空域平均后的去噪图像,并给出仿真结果。     

水下三维声纳目标在线运动监测与识别

随着声学探测在海洋资源开发中的广泛应用,水声成像技术已成为水下目标监测的重要手段,文章提出了一种基于三维声纳技术的在线运动目标识别方法。通过对三维声学图像进行网格搜索和三角面片连接,进行单帧三维声学图像的多层实时重建,实现单帧图像内目标的重建、聚类与标示。结合GPS定位仪和姿态仪信息,修正位移和姿态变化引起的运动误差,利用反向投影和最近点搜索方法查找相邻图像帧之间两两匹配的控制点对,进行相邻图像帧的快速配准。根据配准矩阵将相邻图像帧的的各个目标转换到同一全局坐标系中,提取有效的声学目标特征变化相对值,并评估特征权重,实现相邻图像帧之间运动目标的在线检测与识别。通过室内水池和湖试实验,结果表明该方法能有效地实现三维声学图像在线运动目标实时识别。     

VR技术在船舶舱室三维图像重建中的应用

为了实现对船舱舱室的三维视景重构,提出基于VR技术的舱室三维图像重建技术,采用锐化模板匹配动态增强技术和帧点扫描技术,实现对船舱室的三维立体图像扫描和特征提取,结合像素匹配模型和滤波抑制方法,实现三维图像的不规则点滤波和修正处理。通过光场边缘轮廓检测和模板分块融合匹配,结合VR视景重建技术,实现对舱室的三维图像重建。仿真结果表明,采用该方法进行舱室三维图像重建,有效解决舱物理结构复杂导致的结构不规则和空间表达能力不好的问题,具有很好的视景重构性能。     

船舶运动图像快速位移补偿方法

为了提高船舶运动成像的电子稳像能力,进行运动图像位移补偿处理,提出基于相邻帧多尺度补偿的船舶运动图像快速位移补偿方法,对采集的原始船舶运动图像采用小波降噪方法进行图像降噪处理,对降噪的船舶运动图像进行多尺度的经验模态分解,结合运动图像相邻帧的像素特征进行电子稳像补偿,根据电子稳像输出结果进行图像位移的快速补偿,提高船舶运动图像的成像质量。仿真结果表明,采用该方法进行船舶运动图像位移补偿,对运动帧的连续成像效果较好,输出图像的峰值信噪比较高,表明对船舶运动图像的成像质量较高,能克服快速位移对运动图像成像质量的影响。     

船舶外壳材料成型三维仿真研究

常规船舶外壳材料成型三维模拟过程,无视船舶外壳材料的导流性能,导致仿真图像密度矢量较低,因此,提出船舶外壳材料成型的三维仿真研究。计算PVC金属导流成型范围内的描述误差,确定弧形三维外壳构件参数,利用参数搭建仿真层级体系,建立三维实体CAD等效仿真模型,对仿真模型结构进行多层化处理后,通过Visual-mesh软件对材料成型后的三维结构进行有限元网格化处理,结合多点匀时拟合成型技术,描述出船舶外壳材料成型图像,以此实现三维仿真过程。最终的实验结果表明:设计方法与2种常规方法进行比较,仿真图像密度矢量均高于常规方法。     

海上无线传感网络多帧图像处理的ARM嵌入式架构系统

随着传感网络技术的发展,基于此技术的图像处理系统及视频监控系统在海上信息化中的应用越来越广泛,如目标跟踪﹑海底探测及环境监测。多帧图像处理由于在同一时刻处理数据量大,需要的网络带宽及计算能力相比于单一图像更多,如何保障基于无线传感网络的多帧图像处理系统的时效性及准确性是系统性能关键所在。本文利用ARM嵌入式处理器设计一套高效的基于无线传感网络的多帧图像处理系统,仿真表明其性能达到要求。     

基于去卷积的目标角度超分辨方法*

介绍了一种提高雷达角度分辨率的方法。为分辨同一波束内多个目标,通过同时接收多波束覆盖发射波束,再对接收回波进行去卷积滤波,实现了单脉冲角度超分辨。还分析了角度分辨能力与信噪比的关系,仿真表明,角度分辨力的提高与信噪比紧密相关,在信噪比为20dB时,角度分辨力提高系数为3。     

基于视觉搜索的舰船跟踪方法研究与仿真

基于视觉图像处理方法实现对舰船目标的跟踪识别,提高对舰船目标的搜索和打击能力。传统方法采用舰船目标轮廓亮点检测方法实现对目标的视觉搜索,在图像模糊和背景干扰较强时,检测效果不好。本文提出一种基于相邻帧补偿和尺度不变特征变换的舰船视觉搜索跟踪算法。为提高舰船目标图像视觉特征采集的清晰度和稳定性,采用电子稳像技术对舰船视觉信息采集进行直方图均衡处理,采用尺度不变特征变换SIFT技术对舰船目标进行角点特征提取。采用相邻帧补偿技术进行背景干扰滤波,在相邻两帧之间求解舰船的运动参量,实现对舰船目标的视觉搜索和跟踪。仿真实验表明,采用该算法实现对舰船目标的视觉搜索跟踪,舰船视觉特征的稳像性能较好,对舰船目标的准确识别率较高,展示了较好的应用价值。     

舰船相控阵雷达的方位超分辨数学建模研究

为了解决舰船相控阵雷达目标定位模型输出值精度较低的问题,提出舰船相控阵雷达的方位超分辨数学建模研究。首先,对相控阵雷达电轴进行信号捕捉的动态校准;接着完成对校准目标基础图像的成像;然后对图像信号进行模型输出量的降噪处理;最后,对模型输出量的超分辨系数进行优化,完成对舰船相控阵雷达方位的超分辨精度优化。通过多组数据模拟测试,证明该方法定位误差低于0.7 m,可以提升定位精度,改善模型输出量适应性的作用。     

基于双缓存技术的雷达图像多图层设计与仿真

传统雷达模拟器图像生成多是采用扫描线求交算法,该算法一定程度上会增加计算机CPU的额外运算,浪费系统资源,而且雷达ARPA图像生成速率低,图像质量差,不便于新功能的添加。为提高雷达ARPA图像逼真度和方便功能扩展,以扫描的高效性和代码的易维护性为前提,基于双缓存技术对雷达图像的生成进行了多图层设计,并基于多图层设计提出了更为简单的每帧雷达图像和ARPA符号的生成算法。以不同显示模式下的雷达图像进行了仿真,验证了算法的可行性,相关算法已经成功应用到了雷达模拟器中雷达ARPA图像的仿真。     

规则波作用下方形排柱附近水流特性数值模拟

为研究规则波作用下方形排柱附近流动特性,基于计算流体力学软件FLOW-3D,运用质量源造波方法,离散RNG k-ε方程控制下的雷诺时均Navier-Stokes方程建立无反射三维数值波浪水槽.与物理模型试验结果对比,建立的数值模型性能良好.运用数值计算结果,分析排柱周围自由表面三维运动特征和方形排柱周围速度场与涡量场分...     

Tracking control of underwater vehicle subject to uncertainties using fuzzy inverse desired trajectory compensation technique

Computed-torque controller plus fuzzy inverse desired trajectory compensation technique based on robust adaptive fuzzy observer is proposed to control underwater vehicle subject to uncertainties. A fuzzy inverse desired trajectory compensator is developed as a nonlinear filter at input trajectory level outside the control loop to address the issue of unavailable normalizing factor. A robust adaptive state observer with loose constraint on the position of the uncertainty function is proposed to evaluate the unavailable states. Numerical simulation results of regulation performance demonstrate that the observer solves the problem of strict constraint conditions on position uncertainties. Comparisons of tracking performance between the proposed control method and computed-torque controller are performed. The results confirm that compensation at the input trajectory offers better position tracking performance and easier practical implementation than other fuzzy compensation techniques at joint torque level. The proposed control approach is simulated and its efficiency is validated through the simulation of an underwater vehicle.     

“98·04”寒潮影响下的渤海风浪场数值模拟

基于第3代数值海浪模型SWAN,采用自嵌套的方法提供谱型边界,对渤海"98.04"寒潮大风引起的风浪过程进行了数值模拟研究。将数值模拟结果与T/P卫星高度计观测资料和近岸浮标实测资料(波高和波向)进行了较为详细的比较,并分析了风浪要素的时空分布。结果显示风浪要素的模拟值与实测值吻合良好,表明SWAN模型能较好地再现渤海寒潮期间风浪的时空分布。     

鱼雷半实物仿真系统的递阶体系结构和多帧速配置方法

本文阐述了鱼雷制导开口系统的发展对一体化仿真的需求情况，在给出制导数学模型的基础上，提出了一种按递阶控制方法构成的仿真体系结构，并讨论多帧速配置中的仿真误差问题。     

一种改进的基于RSSI测距的室内三维修正定位算法

目前无线传感器网络三维空间定位算法在参考节点数量较少时,存在定位精度低、计算复杂等问题,为此,提出了一种改进的基于RSSI(Received Signal Strength Indication)测距的三维修正定位算法,利用差分修正、迭代次数、加权算法等环节对定位结果进行不断修正,并通过matlab仿真进行验证。仿真结果表明改进算法的定位精度有明显提高。     

A coupled FDM–FEM method for free surface flow interaction with thin elastic plate

A partitioned approach by the coupling finite difference method (FDM) and the finite element method (FEM) is developed for simulating the interaction between free surface flow and a thin elastic plate. The FDM, in which the constraint interpolation profile method is applied, is used for solving the flow field in a regular fixed Cartesian grid, and the tangent of the hyperbola for interface capturing with the slope weighting scheme is used for capturing free surface. The FEM is used for solving structural deformation of the thin plate. A conservative momentum-exchange method, based on the immersed boundary method, is adopted to couple the FDM and the FEM. Background grid resolution of the thin plate in a regular fixed Cartesian grid is important to the computational accuracy by using this method. A virtual structure method is proposed to improve the background grid resolution of the thin plate. Both of the flow solver and the structural solver are carefully tested and extensive validations of the coupled FDM–FEM method are carried out on a benchmark experiment, a rolling tank sloshing with a thin elastic plate.     

非相参脉冲雷达方位超分辨数学建模研究

为有效地解决非相参脉冲雷达方位向分辨力低的问题,该文根据雷达实际工作环境,首先对雷达天线方向图函数、目标、噪声进行了数学建模;其次建立了雷达方位超分辨模型;最后给出了相关模型仿真。雷达方位超分辨问题的数学建模研究对该问题的进一步深入研究具有一定的指导意义。     

基于无人水面艇感知网的目标船航迹关联与数据融合

针对现有无人水面艇（Unmanned Surface Vehicle，USV）在航行过程中感知周围航行目标时出现的数据源单一、数据延迟、数据丢失等问题，提出一种基于USV搭载的航海雷达和全球定位系统（GPS）数据源的USV海上航行目标感知数据融合方法。基于最小误差法提出雷达原始图像数据解析算法，并采用数据剔除、时间空间统一方法完成对目标数据预处理，构建基于欧氏距离和马氏距离的航迹关联算法模型、基于层次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）和专家评价法的融合数据权重分配模型。同时，开展USV试验研究，验证整体融合方法。结果表明，目标原始数据预处理方法合理可靠，融合算法稳定可信，可为USV海上航行目标感知、安全航行及快速避碰提供技术和算法支持。     

基于模糊积分预测控制的船舶动力定位系统设计

提出一种基于模糊积分预测控制器的船舶动力定位系统控制方法,通过引入积分控制器消除了稳态误差,采用模糊控制算法实现了对不确定系统的控制,利用预测控制解决了船舶动力定位中的约束问题,有效地减少了船舶动力定位系统能量的消耗。仿真结果证明,提出的模糊积分预测控制器在满足动力定位要求的同时,大大提高了推力系统的效率,减少了推力消耗。     

基于纵倾调整的集装箱船实海域航行阻力减少的研究

为应对"能效运营指标(EEOI)自愿应用导则",提出了在航行中采用调节纵倾的方法,降低营运能耗。选取了3100TEU集装箱船作为研究对象,应用Rankine源自由面势流理论计算不同纵倾下船舶兴波阻力系数以及总阻力系数,应用三维面元法计算了规则波中的波浪增阻,并针对实海域进行了増阻预报。研究表明,一定的艉倾能减小兴波阻力和总阻力。通过实海域増阻预报,服务航速下采用艉倾0.4°的纵倾航行会使波浪増阻增加4.21%,但总阻力仍能减少3.38%,较有效地降低了EEOI值。