分析预测理论以及在空间位置探测数据处理中的应用(续四)--运动模式的识别技术

前面系列文章[1-3]将空间位置探测数据的处理问题转换成SSS^ 问题(单目标不同种类、不同精度，不同平台探测数据的处理问题，SSS问题是单平台单探测器单目标滤波问题)、关联技术^ (将来自相同或不同探测器、相同或不同平台的，相同或不同周期的同一个目标的探测数据构成一个集合的技术)、以及航迹融合技术；并证明了需要进行处理的探测数据可以根据其对应的空间位置序列是否来自相同的运动模式而分成三种类型；来自一个相同的运动模式类；来自两个不同相同的运动模式类；来自三个不相同的运动模式类(其中间的运动模式下的探测数据由于可能获得的探测数据数量有限，所以没有使用的价值)；以及SSS^ 问题在分析预测理论的处理方法与处理SSS的方法完全相同，唯一的区别在于获得构成约束的探测域的方式不同。本篇文章开始讨论SSS^ 数据的处理问题，SSS^ 处理技术包含三个部分，目标运动模式的识别技术(本篇讨论内容)，多项式与圆周运动模式的滤波技术(下一篇研究内容)，以及一般运动模式的滤波技术(第六篇主题)。在更加以后的文章里讨论关联技术^ 和航迹融合技术。本文集中讨论了，那些种类的目标运动模式的先验知识，如何获得这些目标识别的先验知识，以及在识别过程中如何使用这些先验知识。     

分析预测理论在空间位置探测数据处理中的应用(Ⅰ)--空间位置探测数据处理问题和关键技术

这组系列文章将介绍作者研究提出的分析预测理论,以及该理论在目标空间位置探测数据处理问题中的应用.从宏观上讲这种应用几乎平行于传统方法地给出了一整套全新的空间位置探测数据理论和算法.从微观上看,这种应用还具有一些传统方法没有的特点,例如可以对目标运动的模式进行识别(因此确保我们以与目标运动模式相同的或类似的模拟方程对目标进行滤波,从而获得精度更高的预测值),可以给出目标在未来时刻的真实值的范围为我们进行数据关联提供更好的判据,可以解决一维和两维探测数据的融合问题,可以对不同探测精度的数据进行点迹融合等.另外该系列文章研究的工作与传统的工作有较大的互补性.该系列文章首先给出空间位置探测数据的处理问题的定义,并从中抽象出关键技术.在接下来的系列文章中将讨论解决这些关键技术的思路以及关键技术的分解,理论数学模型,分析预测理论,分析预测处理方法的解的存在性证明,相关算法等.其核心有,目标运动模式的识别技术(模拟方程的选择问题),模拟方程参数的选择技术,运动模式发生改变的识别技术,航迹聚类技术,航迹和点迹聚类技术,航迹融合技术,不同探测精度和维数的点迹融合技术,位置预测的评估技术等.最后给出仿真实验数据和结果,与传统方法对比的仿真实验数据和结果,以及分析和统计互补使用等问题.     

分析预测理论以及在空间位置探测数据处理中的应用(Ⅱ)--空间位置方程与探测数据分析

讨论了探测数据和目标空间相对位置之间的关系，提出(在一定的条件下)直接用一维方位探测数据进行滤波的理论。引入一种根据不同目标的空间运动性能和特征，建立进行空间位置探测数据问题处理数据背景平台的预处理的概念和几种预处理技术。在这种技术的支持下，根据不同的目标的空间位置函数的特征对探测数据分类，从而使在探测数据的处理过程中可以有针对性的对历史探测数据进行不同的处理(保留或删除)和不同应用(用于目标运动模式的识别或目标空间位置的预测)。     

分析预测理论以及在空间位置探测数据处理中的应用(Ⅲ)--分析预测理论和统计预测理论

介绍了分析预测理论的处理空间位置探测数据问题的原理和思路，比较了分析预测理论和当前流行的处理空间位置探测数据问题的统计理论在原理和思路之间的差异，介绍了分析预测理论解决统计预测理论不能处理或不太好处理问题的解决方案。这些问题有，目标空间运动模式的识别问题；目标空间运动模式改变的识别问题；单站一维探测数据和多维探测数据的融合问题；不同平台，不同探测精度探测器数据的融合问题。最后，讨论分析预测理论和统计预测理论的互补性和互补方案等问题。     

分析预测理论在空间位置探测数据处理中的应用（I）——空间位置探测数据处理问题和关键技术

这组系列文章将介绍作者研究提出的分析预测理论，以及该理论在目标空间位置探测数据处理问题中的应用。从宏观上讲这种应用几乎平行于传统方法地给出了一整套全新的空间位置探测数据理论和算法。从微观上看，这种应用还具有一些传统方法没有的特点，例如可以对目标运动的模式进行识别(因此确保我们以与目标运动模式相同的或类似的模拟方程对目标进行滤波，从而获得精度更高的预测值)，可以给出目标在未来时刻的真实值的范围为我们进行数据关联提供更好的判据，可以解决一维和两维探测数据的融合问题，可以对不同探测精度的数据进行点迹融合等。另外该系列文章研究的工作与传统的工作有较大的互补性。该系列文章首先给出空间位置探测数据的处理问题的定义，并从中抽象出关键技术。在接下来的系列文章中将讨论解决这些关键技术的思路以及关键技术的分解，理论数学模型，分析预测理论，分析预测处理方法的解的存在性证明，相关算法等。其核心有，目标运动模式的识别技术(模拟方程的选择问题)，模拟方程参数的选择技术，运动模式发生改变的识别技术，航迹聚类技术，航迹和点迹聚类技术，航迹融合技术，不同探测精度和维数的点迹融合技术，位置预测的评估技术等。最后给出仿真实验数据和结果，与传统方法对比的仿真实验数据和结果，以及分析和统计互补使用等问题。     

雷达信号处理问题的分析预测理论和应用(Ⅰ)——基本思路、数学模型、解的存在性

雷达信号处理问题的分析预测理论是一种通过分析数学推导出来的,解决运动目标航迹预测问题的理论。其基本思考方法的最大特点是 将雷达获取的观测位置的随机性变化为确定性(即将雷达获取的观测位置与目标在该时刻的真实位置之间的最大距离确定在二倍的雷达观测误差的范围之内),并以此作为约束条件,然后用距离目标真实位置最近的点作为预测位置。由于使用的方法不同,所以这种理论具备一些传统理论所不具有的性质,例如具有剔除观测异常点的能力;在小量数据的情况下,给出结论在理论上与观测位置的多少没有关系;能定量地表达预测精度和观测位置之间的关系,能提供预测位置和该时刻目标真实位置的最大距离,能识别目标真实运动方程的阶(如果运动方程是多项式)和给出与目标的最接近的多项式作为模拟方程(如果目标方程不是多项式);能够给出更精度的预测位置。由于以前这方面的工作都集中在实际应用,而对一般理论性问题(例如数学模型的解的存在性等)未作较深入的讨论,本文的目的除了进一步系统地介绍雷达信号处理问题的分析预测的基础理论外,还将证明最优预测位置的解的存在性定理。     

鱼雷武器远程精确打击导引模式和技术架构初步探索

中、远程精确打击是潜艇使用鱼雷武器攻击肮母编队、大型水面舰艇编队的主要作战模式。本文以远程反舰重型鱼雷武器为背景对鱼雷武器导引模式和技术的框架思路、关键技术、数据融合方法和环境进行了初步探索。利用鱼雷导引数据综合处理装置。建立立足于鱼雷武器的鱼雷导引数据处理体制，强化与舰船作战指控装置间的目标信息沟通、充分利用作战体系、潜艇平台、鱼雷的探测数据进行目标运动分析，从而提高鱼雷武器对目标远程感知和跟踪能力，可以大幅度提高鱼雷武器系统的综合作战性能和协同作战能力。     

RBF神经网络在船舶电力负荷预测中的应用

综合以往取得的研究成果,应用RBF神经网络对船舶电力负荷预测问题进行深入研究,提出一种基于RBF神经网络的船舶电力负荷预测方法。基于RBF神经网络实施船舶电力负荷预测,需要对对应的历史负荷数据进行选取。分两个层面对历史数据实施预处理,首先对异常数据实施完善和补充,接着实施样本归一化处理。基于RBF神经网络构建船舶电力负荷的对应预测模型,在模型的构建中,首先对节点数量进行确定。选取某高校实施船舶电站控制实验时使用的船舶作为实验船舶进行预测实例研究。根据研究中的实验结果,发现设计方法在预测时的相对误差较小,是一种预测精度较高的方法。     

基于改进高斯模型的目标检测与阴影去除方法

针对复杂环境下传统目标检测方法不能够准确检测出运动目标,容易将运动阴影误检为运动目标的问题,提出一种基于改进自适应混合高斯模型与颜色空间相结合的目标检测与阴影去除方法.该方法通过三帧差分获取当前帧目标的粗略区域,使用改进混合高斯模型方法区分出包含阴影的运动区域与背景显露区域,采用不同的自适应更新策略更新建模参数;然后进一步利用基于YUV颜色空间特性去除阴影;最后通过形态学处理提取出准确的运动目标区域.对比实验表明,所提方法不仅能够有效抑制阴影和光照变化的影响,而且具有良好的实时性.     

基于实航数据驱动的无人艇操纵运动辨识建模

为快速构建符合海洋航行器实际运动特性的操纵运动模型,开展基于“精海”无人艇实航湖试数据驱动的无人艇操纵运动辨识建模研究。无人艇操纵运动辨识建模的框架以非线性水动力模型和推进器经验模型作为先验知识约束,利用随机舵角序列激励下的航行数据作为训练集,采用支持向量机回归方法完成建模过程,着重探讨了在环境干扰下构建艇体动力学模型的可行性。结果表明,所提出的方法能够快速构建具有非线性特性的无人艇操纵运动模型;先验的模型结构有效降低了实航数据中浪和流的影响,构建的模型能够有效预测回转、Z形等操纵运动的状态变化,具有良好的泛化能力。     

水下通信模拟训练系统设计与关键技术研究

该模拟系统旨在解决舰潜水下通信训练中存在的两大难题：一是通信声纳开机的时机少、时间短,训练机会少;二是通信声纳日常训练中没有训练环境和通信对象,训练效果差。该系统采用模块化的设计方式和面向对象的建模方法,将系统有机地分解成若干个模块,对系统的总体架构进行了说明,并对关键模块的实现进行了详细的阐述。     

面向服务的海军作战与仿真一体化构建技术

以海军综合电子信息系统、大型舰艇及编队信息系统为代表的新一代海军军事信息系统的研制、试验、作战、训练等全生命过程对作战与仿真提出了“一体化”的迫切要求。该文综述了面向服务的海军作战与仿真一体化的概念、研究现状及构建思路,分析其重要意义及最新研究进展,展望了发展趋势及其对C^4ISR发展的意义。     

Development of a finite element modeling system for ship structures

In ship structural design, many structural analyses by the finite element method are carried out on models at several different scale levels; for example, a whole ship, cargo hold parts, and detailed structures. However, one serious problem with this design and analysis process is that the generation of the finite element models for a complex configuration is very difficult and laborious. To overcome this problem, an object oriented, finite element modeling system, MODIFY, has been developed by the authors. In this paper, the concept of the finite element modeling system and the techniques for the construction of the system are explained. First, the object oriented data structure of the system, based on the Part-Object concept, is proposed. In this concept, not only the geometry of the domain but also the analytical conditions, such as boundary conditions and material properties, and the finite element model, are represented by the object oriented data structure. By using this data structure, effective finite element model generation can be expected. Second, a mesh generation algorithm based on the frontal method is described. The original frontal method by S.H. Lo was improved for application to three-dimensional curved surfaces. A new inner node placement technique to make quadrilateral elements around stress concentrated areas is also proposed. These techniques are suitable for ship structures, and more accurate results from the finite element analysis can be expected. Moreover, the parallel mesh generation is implemented in MODIFY by using the client-server concept to accelerate mesh generation. Third, a prototype system for the automatic finite element model generation for different analysis levels is proposed. The system is based on the concept of the PD part, which is the part in the design and production stage, and automatic computing of the intersection between PD parts. The validity of this system is demonstrated by some examples.     

基于R树面向对象的航海资料数据模型

提出了基于面向对象技术和Ｒ树索引结构的航海资料数据模型。它通过面向对象技术的继承性有效地解决了信息存储的冗余问题，体现了航海资料的自然层次结构，与航海人员的思维定式相吻合。同时，通过Ｒ树建立了航海资料二维动态索引，实现了航海信息快速的查询。     

以城际轨道交通为导向的厦泉漳都市圈发展策略研究

从厦门、泉州、漳都市圈发展存在的问题出发,结合公交导向发展的理念,探讨以城际轨道交通为导向的厦、泉、漳都市圈发展策略。分析依托城际轨道形成的珠链式空间布局和带动以站点为中心的新城开发,提出厦、泉、漳城际轨道交通规划建设的建议。     

港口设备零部件管理信息系统的开发

综合运用结构化生命周期法和面向对象法开发了港口设备零部件管理信息系统.具体介绍该系统的开发原则、业务流程分析、需求确定、系统方案的建立和功能模块划分等内容.     

水下自主航行器仿真建模验模方法研究

该文介绍了利用面向对象法建立水下自主航行器的仿真模型,并研制了模型验证法工具库,首次采用最大熵谱估计方法对仿真和实际系统结果进行了综合验证研究,结果表明,本项研究有助于克服传统曲线对比中定性分析法的局限性,对航行器仿真建模、验模具有实用价值。     

靠船件安装方法的设计和计算

新建导管架海上安装通常需要动用大型浮吊船舶,成本高昂,靠船件原有的安装方法就位困难,甚至可能延误工期,浪费施工资源。对此,结合工程实例,介绍了一种新的靠船件安装方法,阐述了其使用的导向型钢的结构形式和安装位置,并使用ANSYS软件进行了强度校核,最后对其在实际工程应用中提出了几项建议。     

深潜艇推进电动机的H∞控制研究

为了抑制转子电阻参数摄动和洋流、海浪引起的转矩波动对深潜艇推进电机调速系统的影响,对应用状态反馈鲁棒控制方法来处理推进感应电动机磁场定向下的矢量控制问题进行了研究,并在此基础上,根据建立的深潜艇直航运动模型和螺旋桨四象限动态工作情况下的仿真模型,进行了深潜艇直航推进仿真.仿真结果表明,这种方法能够有效抑制转子参数摄动和负载转矩波动对系统动态性能的影响.