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“超高速流场条件下红外探测与识别技术”专栏序言

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红外与激光工程 2022年第4期51卷 I0004-I0005页

作者：杨小冈李云松卢孝强火箭军工程大学某教研室某部精确制导技术创新工作站西安电子科技大学通信工程学院中国科学院西安光学精密机械研究所光谱成像技术重点实验室

超高速流场条件下红外探测与识别技术是高超声速飞行器制导控制的关键技术,依靠高超声速飞行器搭载的红外探测器,在高温、高速、高动态条件下,实现对目标的可靠探测和精确识别。该技术对增强高超声速武器系统的整体作战能力、确保信息... 详细信息

超高速流场条件下红外探测与识别技术是高超声速飞行器制导控制的关键技术,依靠高超声速飞行器搭载的红外探测器,在高温、高速、高动态条件下,实现对目标的可靠探测和精确识别。该技术对增强高超声速武器系统的整体作战能力、确保信息化局部战场上的精确打击优势具有重要意义,已成为国家“十四五”极为重要的研究课题。为了促进相关人员在该技术及其应用领域中交流最新成果。

关键词：红外探测器高速流场整体作战能力高超声速飞行器探测与识别制导控制信息化应用领域

单边Lipschitz非线性多智能体系统一致性追踪控制

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系统工程与电子技术 2022年第1期44卷 279-284页

作者：罗哲权婉珍张朴睿杨小冈火箭军工程大学导弹工程学院陕西西安710025 国防科技大学航天科学与工程学院湖南长沙410073

针对单边Lipschitz非线性多智能体系统,提出了一种分布式一致性控制方法。首先,构建了领导-跟随者动力学结构,用于实现单边Lipschitz多智能体系统的追踪控制。然后,设计了单边Lipschitz非线性多智能体系统的一致性控制协议,可根据智能... 详细信息

针对单边Lipschitz非线性多智能体系统,提出了一种分布式一致性控制方法。首先,构建了领导-跟随者动力学结构,用于实现单边Lipschitz多智能体系统的追踪控制。然后,设计了单边Lipschitz非线性多智能体系统的一致性控制协议,可根据智能体之间局部交互信息构建分布式反馈控制,并将系统的一致性追踪问题转化为系统的稳定性问题。同时,利用Laplacian特性、线性矩阵不等式和Lyapunov函数等理论,给出了单边Lipschitz非线性多智能体系统一致性追踪控制的充分条件。理论结果表明,所设计的控制协议能够实现一致追踪。最后,通过仿真算例验证了理论结果的有效性。

关键词：单边Lipschitz 非线性多智能体系统分布式一致性追踪控制

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鲁棒的前视红外目标多核跟踪算法

红外与激光工程 2013年第2期42卷 543-548页

作者：苏娟杨小冈卢俊第二炮兵工程大学907教研室陜西西安710025

针对前视红外目标跟踪中常见的目标位置偏差和部分遮挡问题,在均值漂移算法的框架下,提出了一种基于投影直方图匹配和拓扑约束的多核跟踪算法。首先,对前后帧图像进行基于空间-灰度二维投影直方图匹配的目标位置预测;然后,充分利用目标... 详细信息

针对前视红外目标跟踪中常见的目标位置偏差和部分遮挡问题,在均值漂移算法的框架下,提出了一种基于投影直方图匹配和拓扑约束的多核跟踪算法。首先,对前后帧图像进行基于空间-灰度二维投影直方图匹配的目标位置预测;然后,充分利用目标的前景和背景信息构建多个独立的核跟踪器;最后,采用拓扑约束选取跟踪性能好的核跟踪器,组合得到最终的跟踪结果。实验结果表明:此算法能对目标进行准确跟踪,对目标位置偏差和部分遮挡具有较好的鲁棒性,在有遮挡的情况下,平均跟踪误差远小于传统的跟踪算法。因此,该算法在前视红外成像制导中具有较好的实用性和可行性。

关键词：均值漂移多核跟踪拓扑约束投影直方图目标模型

多普勒测速雷达辅助捷联惯导系统空中精对准方法

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中国惯性技术学报 2020年第6期28卷 742-747页

作者：杨波杨小冈席建祥刘云峰火箭军工程大学导弹工程学院西安710025 火箭军装备部驻成都地区第四军事代表室成都610052

为了提高飞行器的快速反应能力,提出在飞行器飞行过程中采用多普勒雷达的测速信息辅助捷联惯导系统实现空中精对准。对多普勒测速雷达的刻度系数误差和安装误差进行分析与建模,根据捷联惯导系统、多普勒测速雷达的误差模型,选取精对准... 详细信息

为了提高飞行器的快速反应能力,提出在飞行器飞行过程中采用多普勒雷达的测速信息辅助捷联惯导系统实现空中精对准。对多普勒测速雷达的刻度系数误差和安装误差进行分析与建模,根据捷联惯导系统、多普勒测速雷达的误差模型,选取精对准的状态;利用多普勒雷达的速度输出与捷联惯导的姿态输出,计算得到导航坐标系下雷达等效速度输出,将该等效速度输出与捷联惯导实际速度输出之间的差值选为精对准的量测;推导精对准的量测与状态之间的关系式,建立精对准的量测方程;从而,设计获得基于卡尔曼滤波的空中精对准算法。在仿真实验中设计生成多种飞行运动轨迹,经过仿真验证表明,空中精对准的方位对准精度优于1.4′,水平对准精度优于0.3′;而在航向机动的辅助下,方位对准时间可大幅缩短,对准精度显著提高,天向失准角估计误差从载体作航向机动开始就明显快速收敛,方位对准精度可以达到0.3′。

关键词：多普勒测速雷达空中精对准雷达安装误差等效速度卡尔曼滤波

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基于关键点的遥感图像舰船目标检测

系统工程与电子技术 2022年第8期44卷 2437-2447页

作者：张涛杨小冈卢瑞涛谢学立刘闯火箭军工程大学导弹工程学院陕西西安710025

针对当前舰船目标检测算法存在锚框遍历计算成本高和特征旋转适应性不足等问题,提出基于关键点的遥感图像舰船目标检测方法,通过预估舰船中心点实现目标检测。首先,引入深度可分离卷积降低参数冗余,结合SimAM无参注意力机制,增强对舰船... 详细信息

针对当前舰船目标检测算法存在锚框遍历计算成本高和特征旋转适应性不足等问题,提出基于关键点的遥感图像舰船目标检测方法,通过预估舰船中心点实现目标检测。首先,引入深度可分离卷积降低参数冗余,结合SimAM无参注意力机制,增强对舰船目标的关注度。其次,引入方向不变模型(orientation-invariant model, OIM)生成方向不变特征图,增强网络对旋转目标的适应能力。最后,考虑到遥感图像舰船目标任意方向密集排列,但舰船目标中心点不变的特点,采用直接预测目标的中心点,再回归偏移量、目标尺度和角度的思路,摆脱锚框遍历机制,提高检测速度。在HRSC2016和RFUE2021数据集上进行对比实验,实验结果充分说明了本文方法的有效性和先进性。

关键词：任意方向舰船检测中心点估计 SimAM注意力方向不变模型

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基于遥感影像的智能景像匹配适配区选择方法

中国惯性技术学报 2023年第1期31卷 14-23页

作者：范继伟杨小冈卢瑞涛李清格夏海火箭军工程大学导弹工程学院西安710025

飞行器景像匹配适配区选择是飞行器实现景像匹配视觉导航的前提。近年来,人们基于层次规则提出了许多适配区选择方法,也取得了良好的效果,但这些方法缺少对深度特征的提取能力,通用性较差,且存在一定的误选现象。针对这一问题,提出了一... 详细信息

飞行器景像匹配适配区选择是飞行器实现景像匹配视觉导航的前提。近年来,人们基于层次规则提出了许多适配区选择方法,也取得了良好的效果,但这些方法缺少对深度特征的提取能力,通用性较差,且存在一定的误选现象。针对这一问题,提出了一种基于深度特征的智能景像匹配适配区选择方法。所提方法利用深度学习ResNet-50网络结构实现对景像区高维特征的提取,通过深度特征匹配方法计算匹配误差与匹配概率,实现对适配区的选取。实验结果表明,所提方法与传统的适配区选择方法相比,适配成功率平均提高40%以上,鲁棒性更强。该方法避免了繁琐的适配性能指标选择流程,可应用于不同场景下的适配区选择,改善适配区域选择的有效性和泛化性。

关键词：景像匹配适配区选择层次规则深度特征

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概率框架下多特征显著性检测算法

电子学报 2019年第11期47卷 2378-2385页

作者：杨小冈李维鹏马玛双火箭军工程大学

显著性检测是计算机视觉的一项基础问题,广泛地用于注视点预测、目标检测、场景分类等视觉任务当中.为提升多特征条件下图像的显著性检测精度,以显著图的联合概率分布为基础,结合先验知识,设计一种概率框架下的多特征显著性检测算法.首... 详细信息

显著性检测是计算机视觉的一项基础问题,广泛地用于注视点预测、目标检测、场景分类等视觉任务当中.为提升多特征条件下图像的显著性检测精度,以显著图的联合概率分布为基础,结合先验知识,设计一种概率框架下的多特征显著性检测算法.首先分析了单一特征显著性检测的潜在缺陷,继而推导出多特征下显著图的联合概率分布;然后根据显著图的稀有性,稀疏性,紧凑性与中心先验推导出显著图的先验分布,并使用正态分布假设简化了显著图的条件分布;随后根据显著图的联合概率分布得到其极大后验估计,并基于多阈值假设构建了分布参数的有监督学习模型.数据集实验表明:相比于精度最高的单一特征显著性检测方法,多特征算法在有监督和启发式方法下的平均误差降低了6.98%和6.81%,平均F-measure提高了1.19%和1.16%;单幅图像的多特征融合耗时仅为11.8ms.算法精度较高,实时性好,且可根据不同任务选择所需的特征类别与先验信息,能够满足多特征显著性检测的性能要求.

关键词：显著性检测联合概率分布多特征融合先验信息指数分布族极大后验估计

Dense RFB和LSTM遥感图像舰船目标检测

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遥感学报 2022年第9期26卷 1859-1871页

作者：张涛杨小冈卢孝强卢瑞涛张胜修火箭军工程大学导弹工程学院西安710025 中国科学院西安光学精密机械研究所西安710068

针对当前遥感图像舰船目标检测精度不佳问题,本文构建舰船目标数据集STAR,提出基于Dense RFB和LSTM多尺度舰船目标检测算法。该算法首先在SSD网络基础上设计了浅层特征增强模块,基于人眼视点图采用Dense RFB特征复用和膨胀卷积增大感受... 详细信息

针对当前遥感图像舰船目标检测精度不佳问题,本文构建舰船目标数据集STAR,提出基于Dense RFB和LSTM多尺度舰船目标检测算法。该算法首先在SSD网络基础上设计了浅层特征增强模块,基于人眼视点图采用Dense RFB特征复用和膨胀卷积增大感受野的尺度和种类,增强浅层网络对细节特征的提取能力;其次设计了深层多尺度特征金字塔融合模块,采用FPN和LSTM思想,基于反卷积和残差网络对深层不同尺度特征进行融合,增强网络结构非线性和特征层的表征能力;最后加入聚焦分类损失函数进行联合训练,有效避免了正负样本失衡问题。在遥感图像舰船数据集上实验,本文所提舰船目标检测算法精度均值达到81.98%,检测速度达到29.6帧/s。此外,遥感图像中成像模糊、被遮挡、部分被裁剪等舰船目标的检测效果也优于原有经典算法,实验结果表明该算法对遥感图像舰船目标检测的泛化能力较强,有效地提高了遥感图像舰船目标检测的精度。

关键词：舰船目标检测 Dense RFB 特征金字塔 LSTM 多尺度特征

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高超声速飞行器鲁棒多目标线性变参数控制

兵工学报 2019年第11期40卷 2229-2240页

作者：蔡光斌赵阳张胜修杨小冈火箭军工程大学导弹工程学院陕西西安710025 西北工业大学航天学院陕西西安710072

针对具有"乘波体"构型的吸气式高超声速飞行器纵向飞行姿态控制问题,提出了一种基于区域极点配置的鲁棒多目标线性变参数(LPV)控制系统设计方法。给出吸气式高超声速飞行器纵向非线性机理模型,在此基础上建立了刚性LPV模型;针对此类LPV... 详细信息

针对具有"乘波体"构型的吸气式高超声速飞行器纵向飞行姿态控制问题,提出了一种基于区域极点配置的鲁棒多目标线性变参数(LPV)控制系统设计方法。给出吸气式高超声速飞行器纵向非线性机理模型,在此基础上建立了刚性LPV模型;针对此类LPV模型,提出了基于区域极点配置的LPV状态反馈控制系统设计方法,将系统的鲁棒稳定性、干扰抑制、跟踪性能等性能指标通过扩展线性矩阵不等式约束的方式,实现了LPV系统的多目标鲁棒跟踪控制。同时,通过引入松弛变量的方法,解除了Lyapunov函数矩阵与系统矩阵之间的耦合影响,从而降低了控制系统设计的保守性,得到了满足期望性能要求的LPV状态反馈鲁棒跟踪控制器。所设计的控制器应用于高超声速飞行器的非线性机理模型进行数值仿真验证,仿真结果表明:所设计的控制器能够使得闭环反馈控制系统有效地跟踪指令信号变化,系统动态性能良好且具有较强的抗干扰能力。

关键词：高超声速飞行器线性变参数控制多目标控制松弛变量鲁棒跟踪