基于双阶段特征匹配的非同源SAR船只跟踪方法

开展星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)船只匹配跟踪研究是海上船只监测的重要内容,对提升海上目标监测管控能力有重要意义.当前利用SAR卫星进行船只目标匹配跟踪时,由于船只目标尺寸小且船只目标的运动会在SAR图像中产生几何畸变,导致船只目标在SAR图像中难以准确实现匹配跟踪.基于此...     

基于康达效应的深海多金属结核采集装置参数匹配

随着陆地资源的日益短缺,深海矿产资源将成为人类未来社会经济可持续发展的重要保障。采集装置作为深海采矿系统的重要组成部分,不仅要解决采集率问题还要关注采矿活动造成的环境扰动。基于康达效应与CFD方法,获取采集装置不同运动状态下的流场数值模拟结果,精细划分流场内部结核各运动阶段的迁移状态,并使用射流角度与凸曲面壁半径控制变量,探讨采集装置参数对流场特征的影响,进而优化采集装置参数匹配。结果表明：1) 采集装置射流角度和凸曲面壁半径的增大,增加了流场均匀度,使得动能更集中于底部区,采集装置运动速度的增加会增强凸曲面壁下康达效应,当速度为0.5 m/s时,内部流场较为稳定;2) 采集装置射流角度、凸曲面壁半径与结核升力指数和曳力存在显著相关性,一定范围内,升力指数随着采集装置射流角度变大或凸曲面壁半径变小而升高;3) 分析对比结核运动阶段中迁移变化,当采集装置离底高度为80 mm,射流角度为45°,凸曲面壁半径为350 mm,采集装置运动速度为0.5 m/s时,结核能够精准进入吸入口。研究结果可为深海多金属结核采集装置的设计与研发提供重要参考。     

一种基于SIFT特征匹配的自动图像拼接方法

提出了一种利用尺度不变特征变换匹配技术应用于图像自动拼接的方法,SIFT特征是图像的局部特征,其对旋转、尺度缩放、亮度变化均保持不变,对视角变换、仿射变换、噪声均有一定程度的稳定性。在分析了SIFT特征匹配理论的基础上,利用SIFT获取匹配点对,结合最小二乘匹配方法提高了匹配的精度,通过计算图像之间的变换参数,实现图像的自动拼接。实验取得了较好的结果,验证了方法的可行性。     

基于模糊PID的深海采矿机器人路径跟踪控制

深海采矿作业中,由于海底软泥稀软,采矿机器人极易打滑,以及海底地形、海流等干扰,采矿机器人容易偏离预定路径。针对采矿机器人的海底作业过程中路径跟踪问题,设计并分析了深海采矿机器人的路径跟踪控制系统。首先提出了艏向控制实现采矿机器人路径跟踪的控制算法,通过采矿机器人与当前目标点相对位置计算采矿机器人的目标艏向角,后基于运动学模型建立模糊比例积分微分(PID)的控制方法控制采矿机器人两侧转速差值进而控制采矿机器人艏向,从而使机器人按目标路径行走;同时为了防止输入过大引起打滑,基于动力学模型数值分析了采矿机器人主动轮角加速度与打滑率之间的关系,采取限制主动轮角加速度方式防止采矿机器人过度打滑;最后通过Matlab/Simulink建立系统模型对系统进行仿真分析。仿真结果表明,该控制算法能够良好地完成采矿机器人的路径跟踪任务。     

基于灰度匹配的序列影像的目标跟踪研究与实现

利用匹配算法对视频帧进行处理可以实现对特定目标的跟踪.通过在Matlab平台上利用基于灰度的匹配算法实现简单背景下的单目标跟踪,来说明目标跟踪的基本过程,并且对在Matlab平台上实现目标跟踪所遇到的坐标系转换、运算速度以及适用范围等问题进行了分析讨论.     

深海“多金属结核富矿区”的喧嚣

世界洋底约有15%的面积被多金属结核覆盖,其中太平洋约23×106平方千米、印度洋约15×106平方千米、大西洋约8×106平方千米,总储量约3万亿吨。根据世界大洋底的地貌特征和构造位置以及多金属结核丰度、成分、地球化学特征,将世界大洋划分为15个多金属结核富集区,其中太平洋8个     

基于回波时间的多波束测深与声纳数据匹配方法

以多波束精确的水深数据为参照源,采用原始回波时间对多波束测深数据与其同源声纳数据进行匹配,从而获得高精度和高分辨率的海底影像数据,并避免了传统声纳图像处理过程中斜距改正所带来的几何形变。匹配结果采用光照图输出,并与三维水深图、原始声纳图像和CARIS处理后的声纳图像进行比较分析。该方法有效地提高了多波束数据的利用率,增强了对海底地形的探测分辨率。     

多光谱遥感水深反演的数据匹配方法研究

在多光谱遥感水深反演中,数据匹配是建立统计相关模型的基础。采用两种多光谱遥感影像数据,研究了像元找水深点的顺序匹配法和水深点找像元的顺序匹配、二分匹配和像元坐标法等数据匹配方法,并开展相应的实验验证。结果表明,4种匹配方法一定程度上能满足当前多光谱遥感水深反演的数据匹配需要,其中,水深点找像元的像元坐标法耗时最短,匹配效率最高。     

基于时间分解的多波束常梯度声线跟踪方法

针对多波束常梯度声线跟踪计算耗时和声速剖面简化导致计算精度下降的问题,在对多波束常梯度声线跟踪理论进行分析的基础上,提出了一种基于时间分解的常梯度声线跟踪方法。将波束在层内的传播时间分解为与波束入射角无关的固定项和有关的变化项,固定项对于每个声速剖面仅需计算一次,对变化项采用麦克劳林公式展开得到其一阶近似,简化了层内传播时间和水平位移的计算;同时仅对变化项应用简化的声速剖面,降低剩余传播时间计算误差。实验结果证明当波束角小于50°、层间距小于50 m或上下层声速差小于20 m/s时,近似模型与常梯度算法精度相当,时间分解法在声速剖面层间距增大时能显著提高声线跟踪的精度。     

深海碳酸盐岩ESR测年信号的热力学特征

ESR测年方法的年代范围可以从数百年到几百万年,但在较老的深海碳酸盐岩测年研究中,ESR测年信号的平均寿命较短,其年龄极限受到质疑。利用较老的深海碳酸盐岩进行了ESR测年信号的热力学特征研究,同时估算了深海碳酸盐岩的平均寿命。研究结果表明：单一级热动力学模式不适于深海碳酸盐岩样品的平均寿命估算,而双一级动力学模式是一种较好的估算方法。经估算,深海碳酸盐岩试样的平均寿命为5.14 Ma,年龄为320±50 ka,与铀系不平衡法测得的365±49 ka具有较好的一致性。     

Experimental study on a sampling technique based on a freeze-sediments valve for deep-sea microorganism

Deep-sea microorganism research has become a hot topic in life science, owing to its special value in high pressure and low temperature environment. If not kept the in-situ low temperature and high pressure, it will cause the microorganism to lose its activity and lead to a waste of resources. A freeze-sediments valve presents a promising solution to maintain the low temperature and high pressure in situ, improve the success rate of sampling and shorten the sampling time. A series of experiments were conducted to characterize the freeze-sediments valve, including the sampling time without leakage, adaptation to different sediments and the effect of the length, etc. Most important of all, temperature change of sediments is observed in all experiments. Experimental results indicated that the freeze-sediments valve was formed in 5 min without leakage and the freeze-sediments valve could be applied to different sediments without limitations on sediments type and mineral content. Considering the pressure retaining capacity and formation time of freeze-sediments valve, it was found that the freeze-sediments valve with a length of 60–80 mm has good pressure retaining capacity whose value was 41.3–48.4 Mpa and short formation time which was 5 min. Precooling the sampler could be used to shorten the sampling time in the actual environment application. This sampling technique can play a vital role in maintaining in-situ low temperature at −2 to −4 ° Celsius in all the experiments. According to the tests, the sampling technique based on the freeze-sediments valve had the potential to solve the problem of keeping in-situ temperature, low sampling success rate and long sampling time in the future.     

Object detection and tracking method of AUV based on acoustic vision

This paper describes a new framework for object detection and tracking of AUV including underwater acoustic data interpolation, underwater acoustic images segmentation and underwater objects tracking. This framework is applied to the design of vision-based method for AUV based on the forward looking sonar sensor. First, the real-time data flow (underwater acoustic images) is pre-processed to form the whole underwater acoustic image, and the relevant position information of objects is extracted and determined. An improved method of double threshold segmentation is proposed to resolve the problem that the threshold cannot be adjusted adaptively in the traditional method. Second, a representation of region information is created in light of the Gaussian particle filter. The weighted integration strategy combining the area and invariant moment is proposed to perfect the weight of particles and to enhance the tracking robustness. Results obtained on the real acoustic vision platform of AUV during sea trials are displayed and discussed. They show that the proposed method can detect and track the moving objects underwater online, and it is effective and robust.     

基于弧段检测的高频地波雷达特定目标航迹跟踪方法研究

本文对现有的高频地波雷达目标跟踪方法进行了概述,提出了一种地波雷达目标长时连续跟踪的方法,基本思想是:充分挖掘航迹弧段特征,基于特征对船只运动建模,并结合杂波背景进行融合决策。进一步,为了达到长时间连续跟踪的需求,借鉴深度学习的思想,利用新获取的弧段数据对算法估计结果不断递归校正,使得随着获取数据的增加跟踪越准确。该方法适用于杂波环境且在航道附近存在众多干扰船只的情况下对机动目标航迹的实时稳定跟踪,为高频地波雷达在复杂干扰环境下特定目标持续跟踪提供理论基础和方法指导,为充分发挥地波雷达在海上监视监测中的作用提供技术支撑。