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联合高效混合编码器和结构重参数化的DINO遥感目标检测算法

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北京航空航天大学学报 2024年

作者：张文飞张华卫梅源肖楠朱秋东廉敬兰州交通大学电子与信息工程学院西安导航技术研究所香港理工大学航空及民航工程学院平顶山市新城区城市测量队郑州煤电公司芦沟煤矿

应用于遥感图像检测的DINO（DETR with Improved deNoising anchOr boxes）算法最近受到了广泛的研究关注。遥感目标检测任务要求算法具备细粒度特征提取和更广阔的空间搜索能力，但DINO算法的多层编解码结构会极大地增加算法的空间和... 详细信息

应用于遥感图像检测的DINO（DETR with Improved deNoising anchOr boxes）算法最近受到了广泛的研究关注。遥感目标检测任务要求算法具备细粒度特征提取和更广阔的空间搜索能力，但DINO算法的多层编解码结构会极大地增加算法的空间和运算复杂度，也不利于快速推理。本文从两个方面做出贡献，一是从并行的大核卷积结构更适合遥感图像处理的事实出发，设计了单层的高效混合编码器结构，提高了参数效率；二是采用卷积模块的高效混合编码器使用了结构参数化技术，推理阶段的DINO具备更低的延迟。在NWPU遥感数据集上的实验表明改进的DINO算法相较原算法拥有1.8个百分比的mAP的性能提升，同时参数量和计算复杂度分别降低了48.3%和73%，推理延迟从42.6ms降低到13.5ms。相较最新的主流算法，本文算法在保持较好精度的情况下，参数量、计算复杂度和推理延迟方面取得较好的效果。

关键词： DINO 结构重参数化梯度路径混合编码器遥感图像

基于伪相关函数的多级电平编码符号信号通用无模糊跟踪方法

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物理学报 2017年第13期66卷 266-277页

作者：刘桢黄洁王建涛赵拥军陈世文信息工程大学导航与空天目标工程学院郑州450001

针对新一代全球导航卫星系统(GNSS)中多级电平编码符号(MCS)信号存在的跟踪模糊问题,本文提出了一种通用的MCS信号无模糊跟踪方法.首先推导了不同MCS信号互相关函数的统一表达式,并给出了伪相关函数的定义;然后深入分析了实现无模糊跟... 详细信息

针对新一代全球导航卫星系统(GNSS)中多级电平编码符号(MCS)信号存在的跟踪模糊问题,本文提出了一种通用的MCS信号无模糊跟踪方法.首先推导了不同MCS信号互相关函数的统一表达式,并给出了伪相关函数的定义;然后深入分析了实现无模糊跟踪需要满足的约束条件,推导了两路参考信号的通用构造方法以及相互之间的关系,为具体MCS信号的求解提供了极大的便利;进而给出了利用本文方法的GNSS接收机码跟踪环路模型.作为MCS信号的特例,分别讨论了本文方法在四种二进制偏移载波信号跟踪中的应用.仿真结果表明,本文方法能够有效解决MCS信号的跟踪模糊问题,具有良好的性能和广阔的应用前景.

关键词：全球导航卫星系统多级电平编码符号无模糊跟踪伪相关函数

机载极化阵列多输入多输出雷达极化空时自适应处理性能分析

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物理学报 2017年第4期66卷 273-281页

作者：王珽赵拥军赖涛王建涛信息工程大学导航与空天目标工程学院郑州450001

为进一步提升机载多输入多输出(MIMO)雷达空时自适应处理(STAP)的杂波抑制与目标检测性能,本文提出基于极化阵列MIMO雷达的极化空时自适应处理(PSTAP)方法.首先,将新型的极化阵列应用于机载MIMO雷达,建立了机载极化阵列MIMO雷达极化空... 详细信息

为进一步提升机载多输入多输出(MIMO)雷达空时自适应处理(STAP)的杂波抑制与目标检测性能,本文提出基于极化阵列MIMO雷达的极化空时自适应处理(PSTAP)方法.首先,将新型的极化阵列应用于机载MIMO雷达,建立了机载极化阵列MIMO雷达极化空时自适应处理的信号模型.然后,基于分辨格思想,将杂波影响等效为与杂波自由度相关的独立杂波点源的形式,得到极化阵列MIMO雷达极化空时自适应处理协方差矩阵的等价表示.进而,结合上述等价协方差矩阵,对极化阵列MIMO雷达极化空时自适应处理的输出信杂噪比(SCNR)性能进行了推导分析,讨论了其中极化、空、时匹配系数的影响.理论分析表明,通过利用附加的极化域信息,极化阵列MIMO雷达极化空时自适应处理相比于传统MIMO-STAP能够有效提升杂波抑制性能,更有利于慢速运动目标检测,并且目标与杂波极化参数差别越大,输出SCNR的性能改善效果越明显.仿真结果验证了本文所提极化阵列MIMO雷达极化空时自适应处理方法的有效性与优越性.

关键词：机载多输入多输出雷达极化阵列极化空时自适应处理信杂噪比分析

流动站与参考站不同采样率GPS数据处理新方法

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武汉大学学报（信息科学版） 2013年第10期38卷 1212-1215,1224页

作者：肖国锐隋立芬宋倩段宇信息工程大学地理空间信息学院郑州市陇海中路66号450052 信息工程大学导航与空天目标工程学院郑州市科学大道62号450051

针对动态GPS相对定位时流动站与参考站采用不同采样率的情况,提出了在全部同步历元先行平差的基础上,将流动站上每两个最近同步历元之间的非同步数据作为一个数据段单独处理,以相邻历元相位差分值作为观测量,整体平差段内所有非同步历... 详细信息

针对动态GPS相对定位时流动站与参考站采用不同采样率的情况,提出了在全部同步历元先行平差的基础上,将流动站上每两个最近同步历元之间的非同步数据作为一个数据段单独处理,以相邻历元相位差分值作为观测量,整体平差段内所有非同步历元流动站坐标的分段平差方法。该方法顾及了历元间差分定位所带来的相关性,有效地改善了历元间差分定位误差累积效应。算例表明,新方法更为严密可靠,并提高了流动站定位精度。

关键词： GPS动态差分定位不同采样率同步观测历元间相位差分平差

基于三迭代与二阶锥规划的机载MIMO雷达稳健降维STAP方法

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航空学报 2015年第11期36卷 3706-3714页

作者：王珽赵拥军信息工程大学导航与空天目标工程学院郑州450001

针对机载多输入多输出(MIMO)雷达空时自适应处理(STAP)中期望目标导向矢量的失配问题,提出一种基于三迭代(TRIA)与二阶锥规划(SOCP)的稳健降维MIMO-STAP方法。首先将MIMO-STAP权矢量分解为发射、接收、多普勒3个低维权矢量的Kronecker积... 详细信息

针对机载多输入多输出(MIMO)雷达空时自适应处理(STAP)中期望目标导向矢量的失配问题,提出一种基于三迭代(TRIA)与二阶锥规划(SOCP)的稳健降维MIMO-STAP方法。首先将MIMO-STAP权矢量分解为发射、接收、多普勒3个低维权矢量的Kronecker积,然后分别限定实际发射、接收、多普勒导向矢量与假定导向矢量之间的误差范数边界,通过优化最差性能,利用SOCP对各个低维权矢量进行三迭代求解,最后进行权矢量合成。该方法在保证机载MIMO雷达获取稳健STAP性能的同时,通过三迭代降维处理,能够有效降低训练样本数需求与运算复杂度,因此更具有实际应用价值。仿真结果验证了算法的有效性。

关键词：机载MIMO雷达空时自适应处理稳健降维三迭代二阶锥规划

基于六阶波像差理论的非球面大孔径折反射成像系统像差优化方法

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量子电子学报 2024年第1期41卷 67-77页

作者：曹一青沈志娟吕丽军莆田学院机电与信息工程学院福建莆田351100 上海大学精密机械工程系上海200072

大孔径折反射成像系统被广泛应用于机器人导航和安全监控等领域。首先分析了超大视场光学系统六阶波像差理论应用于非球面光学系统的像差计算方法,随后基于该六阶波像差理论,构建了非球面大孔径折反射成像系统像差优化评价目标函数,并... 详细信息

大孔径折反射成像系统被广泛应用于机器人导航和安全监控等领域。首先分析了超大视场光学系统六阶波像差理论应用于非球面光学系统的像差计算方法,随后基于该六阶波像差理论,构建了非球面大孔径折反射成像系统像差优化评价目标函数,并给出了求解这种包含多个光学参量的目标函数的优化算法,得到优化后的系统结构参数。最后,应用所提方法设计了一款工作波段为400~700 nm、最大视场角为120°、 F数为2.6且成像质量较好的光学系统。设计案例的结果表明所提出方法是有效的,为非球面大孔径折反射成像系统像差优化提供了一种有效手段。

关键词：几何光学像差优化非球面大孔径平面对称

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改进的单目视觉实时定位与测图方法

仪器仪表学报 2017年第11期38卷 2849-2857页

作者：李帅鑫李广云周阳林李明磊王力信息工程大学导航与空天目标工程学院郑州450052

针对经典单目实时定位与测图(SLAM)采用卡尔曼滤波(EKF)滤波和FAST特征角点所存在的非线性误差和鲁棒性较差的问题,提出了一种改进的单目视觉实时定位与测图方法。该方法采用相机中心的迭代EKF(IEKF)滤波方法,将特征点在当前相机坐标系... 详细信息

针对经典单目实时定位与测图(SLAM)采用卡尔曼滤波(EKF)滤波和FAST特征角点所存在的非线性误差和鲁棒性较差的问题,提出了一种改进的单目视觉实时定位与测图方法。该方法采用相机中心的迭代EKF(IEKF)滤波方法,将特征点在当前相机坐标系下表达,并在线性化展开点附近迭代更新,不断逼近最优位置,从而最小化线性化误差;针对特征点跟踪的鲁棒性、高效性及分布不均的问题,选用具有尺度和旋转不变性,且探测和匹配效率更高的ORB特征作为特征角点,并采用一种由探测到筛选阶段的整体网格化处理方法;另外,采用特征点逆深度参数化方法,避免了因深度信息未知而导致的局部地图初始化错误问题,并采用1点随机抽样一致方法(RANSAC)滤波更新方法剔除错误的特征匹配,保证滤波估计的准确与稳定。实验采用外符合精度对算法进行评价,结果表明:新方法具有更强的鲁棒性,绝对定位精度提升至2.24 m,误差轨迹比提升至1.3%,且满足实时性要求,是一种实用性较强的单目视觉实时定位与测图方法。

关键词：单目实时定位与测图 ORB 迭代卡尔曼滤波逆深度 1点随机抽样一致方法

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鲁棒性地形匹配/惯性组合导航算法

中国惯性技术学报 2016年第2期24卷 202-207页

作者：程传奇郝向阳张振杰马智刚信息工程大学导航与空天目标工程学院郑州450001

基于传统平均绝对差算法引入了选取搜索区域和匹配运算的改进策略,使得算法在匹配定位时允许载体灵活机动,提高了实时性;针对桑迪亚算法易发散的问题,分析了组合滤波算法的特点,建立了地形匹配/惯性组合导航的数学模型;针对地形匹配"虚... 详细信息

基于传统平均绝对差算法引入了选取搜索区域和匹配运算的改进策略,使得算法在匹配定位时允许载体灵活机动,提高了实时性;针对桑迪亚算法易发散的问题,分析了组合滤波算法的特点,建立了地形匹配/惯性组合导航的数学模型;针对地形匹配"虚定位"影响滤波结果的问题,引入了一种基于新息向量的鲁棒检测算法,采用最小二乘对误匹配点进行拟合改正。仿真研究表明:与传统算法相比,组合滤波算法精度更高、稳定性更强,能高频率(200 Hz)输出高精度导航参数,误差保持在一个格网间距(90 m)以内;鲁棒检测算法能有效抵御粗差影响,在经纬度方向各加入0.05°粗差的情况下,仍可保持较高精度。

关键词：地形匹配组合导航扩展卡尔曼滤波新息向量鲁棒性

融合改进A~*算法和动态窗口法的全局动态路径规划

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西安交通大学学报 2017年第11期51卷 137-143页

作者：程传奇郝向阳李建胜张振杰孙国鹏信息工程大学导航与空天目标工程学院郑州450001

针对移动机器人路径规划全局最优、实时避障的需求,提出了一种融合改进A~*算法和动态窗口法的全局动态路径规划方法。首先,基于传统A~*算法,结合Manhattan和Euclidean距离,设计了一种优化的启发搜索函数;然后,利用关键点选取策略,剔除... 详细信息

针对移动机器人路径规划全局最优、实时避障的需求,提出了一种融合改进A~*算法和动态窗口法的全局动态路径规划方法。首先,基于传统A~*算法,结合Manhattan和Euclidean距离,设计了一种优化的启发搜索函数;然后,利用关键点选取策略,剔除冗余路径点和不必要的转折点;最后,融合动态窗口法,构造了顾及全局最优路径的评价函数,基于该评价函数,应用动态窗口法,进行实时动态路径规划,在保证规划路径全局最优性的基础上,提高了平滑性及路径规划的局部避障能力。实验结果表明:与传统A~*算法相比,所提算法规划的路径更平滑,可实时动态避障,且能输出控制参数,这利于机器人的自动控制;与动态窗口法相比,所提算法能够保证规划路径的全局最优性,路径长度由28.879m缩短为22.285m。该研究对于移动机器人自主导航的应用具有重要的参考价值。

关键词：移动机器人路径规划 A*算法动态窗口法动态避障