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面向遮挡锥套的定位特征提取方法

电子测量与仪器学报 2024年第7期38卷 208-216页

作者：周兆钦赵科东孙永荣付宇龙陈子豪直升机动力学全国重点实验室南京航空航天大学自动化学院

在自主空中加油中，锥套加油口的圆形结构常被用于辅助目标定位，然而复杂的背景干扰与插头遮挡使得圆特征提取准确性大大降低。针对背景干扰问题，设计自适应均值滤波器获取加油口质心信息，从而在更小的范围内利用图像学操作得到精确... 详细信息

在自主空中加油中，锥套加油口的圆形结构常被用于辅助目标定位，然而复杂的背景干扰与插头遮挡使得圆特征提取准确性大大降低。针对背景干扰问题，设计自适应均值滤波器获取加油口质心信息，从而在更小的范围内利用图像学操作得到精确的边缘点；针对插头遮挡问题，提出基于凸包检测的离群点排除算法，增强了特征提取的抗干扰性能。在此基础上，提出基于几何距离的迭代重加权最小二乘来优化椭圆目标，进一步提高了定位圆特征的提取精度。在仿真平台上着重分析了迭代重加权最小二乘算法中K值对拟合精度与效率的影响，同时对拟合算法的精度和抗遮挡性能进行了测试，算法在无遮挡时平均误差小于0.5%,在遮挡率为50%时平均误差小于2%。最后对实际锥套进行特征提取实验，与其他经典算法相比，精度上提高了49.3%,提取误差均值为0.79%,平均处理耗时为13.9 ms,且在锥套被遮挡的特殊情况下，提取误差控制在2%以内。实验结果表明，锥套的定位特征提取方法满足自主空中加油图像处理的准确性、快速性、鲁棒性要求，能够帮助提高自主空中加油对接成功率，减少事故发生的概率。

关键词：加油锥套边缘提取圆特征迭代重加权凸包缺陷

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分步北斗三频部分模糊度解算方法

导航定位与授时 2024年第4期11卷 26-37页

作者：王凯锋孙永荣付希禹李瑶南京航空航天大学自动化学院南京211106

针对动态环境下半周模糊度导致全集模糊度难以固定的问题,提出了一种分步北斗三频部分模糊度解算方法。该方法首先基于半周模糊度特性,设计了一种连续观测历元部分模糊度解算(COE-PAR)方法,初步筛选出质量较优的模糊度子集,减少了后续... 详细信息

针对动态环境下半周模糊度导致全集模糊度难以固定的问题,提出了一种分步北斗三频部分模糊度解算方法。该方法首先基于半周模糊度特性,设计了一种连续观测历元部分模糊度解算(COE-PAR)方法,初步筛选出质量较优的模糊度子集,减少了后续部分模糊度解算的计算量。进一步设计了一种逐级部分模糊度解算(CPAR)方法,通过多种基于观测质量的模糊度筛选方法对超宽巷、宽巷和窄巷模糊度进行逐级部分固定,获得了不含半周模糊度的部分模糊度固定解。最后通过动态车载实验验证了方法的有效性。实验结果表明,分步北斗三频部分模糊度解算方法可有效提高动对动相对定位的模糊度固定率。城市动态环境下,与传统全集模糊度解算方法相比,Ratio检验后的模糊度固定率从91%提高至100%,相对定位误差降低了18%~79%;同时,COE-PAR方法减少了CPAR方法中模糊度剔除时最小二乘模糊度降相关平差(LAMBDA)算法约55%的执行次数。

关键词：部分模糊度解算北斗三频半周模糊度动对动相对定位

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多波束勘测中航向姿态系统研究

南京航空航天大学学报 2003年第4期35卷 356-360页

作者：孙永荣刘建业陈武胡丛玮南京航空航天大学自动化学院南京210016 香港理工大学土地测量与地理资讯学系

由于风、水流等因素的影响 ,使得用多波束测得的水深及水下地形存在误差 ,为此需要进行船姿补偿。文中介绍了利用 GPS进行姿态求解的方法 ,阐述了利用 GPS姿态、位置以及速度作为观测量进行 GPS/ SINS全状态组合的原理 ,叙述了基于 MEMS... 详细信息

由于风、水流等因素的影响 ,使得用多波束测得的水深及水下地形存在误差 ,为此需要进行船姿补偿。文中介绍了利用 GPS进行姿态求解的方法 ,阐述了利用 GPS姿态、位置以及速度作为观测量进行 GPS/ SINS全状态组合的原理 ,叙述了基于 MEMS IMU的 GPS/ SINS组合系统的工程实现。实验结果表明 ,GPS/ SINS全状态组合能够提供较高精度的船体航偏角、横摇角、纵摇角以及位置、速度信息。

关键词：多波束勘测航向姿态系统船舶组合导航横摇角

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多层次约束的矢量地图匹配导航算法

上海交通大学学报 2013年第8期47卷 1173-1178页

作者：黄斌孙永荣王丽娜高晓颖南京航空航天大学自动化学院导航研究中心南京210016 宇航智能控制技术国家级重点实验室北京100854 北京航天自动控制研究所北京100854

针对航空用线状目标的矢量地图匹配问题,提出了一种多层次约束的矢量地图匹配导航算法(MLC-VMMA).该算法利用差角作为线状目标的匹配特征量,依次根据距离、顺序和误差等多层次约束条件来减小可行解空间的大小,完成在具有旋转、平移、缩... 详细信息

针对航空用线状目标的矢量地图匹配问题,提出了一种多层次约束的矢量地图匹配导航算法(MLC-VMMA).该算法利用差角作为线状目标的匹配特征量,依次根据距离、顺序和误差等多层次约束条件来减小可行解空间的大小,完成在具有旋转、平移、缩放变换下的矢量地图匹配.仿真结果表明,MLC-VMMA适用于小尺度缩放变换下的矢量地图匹配,具有较高的可靠性与导航精度.

关键词：矢量地图匹配多层次约束抗尺度变换

坐标矩阵奇异值分解下的视觉导航点对应关系计算方法

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中国惯性技术学报 2019年第2期27卷 205-210,219页

作者：孙永荣黄斌曾庆化赵伟南京航空航天大学自动化学院导航研究中心

为解决视觉导航中空间点与图像点之间的映射问题,提出一种坐标矩阵奇异值分解下的点对应关系计算方法。首先,针对一般几何分布下的空间点配置情况。然后,建立了视觉导航点对应关系计算模型,以矩阵奇异值分解为工具,推导了特征点集坐标... 详细信息

为解决视觉导航中空间点与图像点之间的映射问题,提出一种坐标矩阵奇异值分解下的点对应关系计算方法。首先,针对一般几何分布下的空间点配置情况。然后,建立了视觉导航点对应关系计算模型,以矩阵奇异值分解为工具,推导了特征点集坐标矩阵等式,构建了与旋转、尺度以及平移无关的不变特征,并计算特征点对应关系。所提出的方法避免了传统方法中特征点对应关系的指数级搜索或者在搜索特征点对应关系时需要人工设计较为复杂的匹配策略。试验结果表明,所提出的方法能够在极少次数搜索下准确获得点对应关系。

关键词：点对应关系视觉导航奇异值分解特征匹配

弹道导弹IMU斜装余度配置设计的系统性能分析

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兵工学报 2007年第10期28卷 1209-1213页

作者：华冰刘建业孙永荣南京航空航天大学自动化学院导航研究中心江苏南京210016

余度技术是提高导航系统性能的一种重要手段,本文对捷联惯性传感器多余度配置技术进行了研究。针对弹道导弹的特点,设计了适用于背景弹道使用的IMU:由3陀螺正交配置的4加速度计斜装配置构成。分析了影响惯性传感器输出的主要因素,建立... 详细信息

余度技术是提高导航系统性能的一种重要手段,本文对捷联惯性传感器多余度配置技术进行了研究。针对弹道导弹的特点,设计了适用于背景弹道使用的IMU:由3陀螺正交配置的4加速度计斜装配置构成。分析了影响惯性传感器输出的主要因素,建立了惯性传感器的误差模型,研究了斜装对传感器测量的多重影响,尤其是它对非线性误差的较大改善。在此基础上,设计了具有余度配置结构的惯性测量装置(IMU).针对该IMU,建立了余度配置系统的标定模型。仿真结果表明,采用该IMU的弹道导弹导航性能显著提高,在现有器件精度下有效提高了系统的精度和可靠性。

关键词：飞行器控制导航技术导航制导与控制弹道导弹斜装技术余度配置惯性传感器

基于GM(1，1)改进模型的建筑物沉降预测

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南京航空航天大学学报 2009年第1期41卷 107-110页

作者：孙永荣胡应东陈武赖际舟南京航空航天大学自动化学院南京210016 香港理工大学土地测量与地理资讯学系中国香港

针对现代高层建筑进行沉降观测,对其未来的变形趋势进行准确地预测具有重要的意义。针对传统灰色GM(1,1)模型存在的模型精度不高的问题,本文提出了一种同时优化背景值和初始条件的GM(1,1)改进模型,并将其应用于对建筑物的沉降变形进行... 详细信息

针对现代高层建筑进行沉降观测,对其未来的变形趋势进行准确地预测具有重要的意义。针对传统灰色GM(1,1)模型存在的模型精度不高的问题,本文提出了一种同时优化背景值和初始条件的GM(1,1)改进模型,并将其应用于对建筑物的沉降变形进行定量分析与即时预报。通过与原始模型和其他模型的对比分析可以发现,本文所研究的改进模型在精度上有了显著的提高,更加适用于基础沉降的预测,具有很好的工程应用价值。

关键词： GM(1,1)模型沉降变形预测优化

多星座组合导航自适应联合卡尔曼滤波算法研究

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宇航学报 2009年第5期30卷 1879-1884页

作者：孙永荣吴玲赵伟刘建业南京航空航天大学自动化学院南京210016

针对多星座卫星组合导航,提出了一种自适应联合卡尔曼滤波算法,采用描述机动载体运动的"当前"统计模型,直接从各卫星导航系统接收机输出的定位信息入手,将各种误差因素的影响等效为一个总误差,建立一种动态定位的自适应卡尔曼滤波模型... 详细信息

针对多星座卫星组合导航,提出了一种自适应联合卡尔曼滤波算法,采用描述机动载体运动的"当前"统计模型,直接从各卫星导航系统接收机输出的定位信息入手,将各种误差因素的影响等效为一个总误差,建立一种动态定位的自适应卡尔曼滤波模型。为了进一步提高滤波器的动态性能,通过引入调整系数、加权因子和自适应调节量对自适应滤波算法进行了改进,并分别对GPS、GLONASS和GALILEO系统设计了自适应子滤波器,然后采用联合滤波算法对各个子滤波器进行数据融合处理,最后对GPS/GLONASS/GALILEO组合导航系统进行了仿真验证,结果表明,该算法增强了滤波器的跟踪能力,改善了滤波效果,提高了定位精度。

关键词：组合导航自适应滤波卡尔曼滤波定位精度

背景对齐差分的机场跑道异物分块检测与跟踪算法

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计算机辅助设计与图形学学报 2021年第3期33卷 413-423页

作者：王国屹孙永荣张怡鲁海枰赵伟南京航空航天大学自动化学院导航研究中心南京211106

针对机场跑道异物的无人自主检测与识别过程中存在的检测结果受环境影响大、小目标检测困难以及漏检率高等问题,提出基于背景差分的机场跑道异物分块检测与跟踪算法.首先利用速度辅助的位置信息线性插值,获取背景模板图像库与待检测图... 详细信息

针对机场跑道异物的无人自主检测与识别过程中存在的检测结果受环境影响大、小目标检测困难以及漏检率高等问题,提出基于背景差分的机场跑道异物分块检测与跟踪算法.首先利用速度辅助的位置信息线性插值,获取背景模板图像库与待检测图像序列最相关帧;然后将图像分为不同子块,利用各子块内图像纹理复杂度设置自适应权值,结合ORB算法进行特征点提取,将各子块特征点归一化至原始图像,并与背景模板库最相关帧对齐作差,获取异物检测结果;最后引入核相关滤波器对检测结果进行多目标跟踪,采用各子块局部跟踪算法降低运算时间,并对跟踪结果进行可靠性检验.在3种实验场景下,与5种主流检测算法的对比实验结果表明,与目前已有的基于图像的机场异物检测算法相比,在保证算法处理速度的基础上,该算法将异物整体错检率降低了70%以上,并在异物尺寸大于1cm×1cm的情况下,将整体漏检率降低至0,获得了较好的效果.

关键词：机场跑道异物背景差分自适应权值图像分块核相关滤波器目标检测跟踪