2019 Vol. 36(5): 1-10| [摘要](59) | [PDF](61)- 星面探测机器人自主移动技术
- 熊蓉,傅博,王越,吴俊
- 为进一步扩大探测范围,提高探测效率,并为后续星面基地建设提供服务,星面探测机器人需从远程地面遥控方式向自主移动方式发展,为此需要解决地图构建、鲁棒定位、探测导航等问题。为推动星面探测机器人自主移动能力的发展,借鉴目前快速发展的无人驾驶技术和地面自主移动技术,归纳总结了目前国内外星面探测移动技术的研究现状和存在的问题,以及地面自主移动研究在地图构建、鲁棒定位、探测导航等方面取得的进展。在结合星面探测应用的特殊性的基础上,提出了未来在长期定位和可变形重建领域开展更深入研究的建议。
- 2019 Vol. 36(5): 11-20
| [摘要](21) | [PDF](17)- 基于改进YOLOv3网络的遥感目标快速检测方法
- 方青云,王兆魁
- 针对将来卫星在轨实时目标检测需求,且在其内存和算力都受限的条件下,提出一种改进的YOLOv3,利用轻量化网络代替YOLOv3的特征提取网络,实现遥感目标的高效检测。在目标检测精度相近的情况下,改进模型参数相比原先降低了1.5倍,计算量降低了3.3倍。同时提出了一种基于交并比的迭代聚类算法,分别在YOLOv3和改进YOLOv3上实现了7.0%和2.3%的平均精度均值(mAP)提升。实验表明:改进模型的检测速度最快能达到101 frame/s,当其mAP比YOLOv3高6%时,检测速度仍是YOLOv3的1.6倍。本文提出的改进YOLOv3是一种高效遥感目标检测方法,为未来星上应用打下基础。
- 2019 Vol. 36(5): 21-27, 34
| [摘要](36) | [PDF](29)- 基于YOLO智能网络的红外弱小多目标检测技术
- 钮赛赛,周华伟,朱婧文,邵艳明,李少毅
- 复杂背景下的红外弱小多目标检测是红外目标检测的难点,现有算法的稳健性难以满足实际弹载应用需求。针对弹载环境下的红外场景图像开展了基于典型深度学习网络模型的目标检测应用研究,提出一种基于YOLO(you only look once)网络的智能目标检测方法,通过高维特征学习表征和推理实现红外弱小多目标检测。采用传统的模板匹配算法和YOLO深度学习算法进行识别性能对比分析,验证了YOLO网络在红外弱小多目标检测方面的良好性能。实验结果表明:YOLO算法的检测概率可达92.2%,平均检测精度为0.844,与传统的模板匹配方法相比,YOLO具有明显的优势。
- 2019 Vol. 36(5): 28-34
| [摘要](23) | [PDF](26)- 知识系统决策规则的动态更新策略及等价矩阵计算
- 谭天乐
- 专家系统是航天领域中人工智能技术应用的重要形式。学习能力是人工智能、机器学习的本质特征之一。用属性及其取值表述对象的知识系统通常需要从大量样本中获取知识并以决策规则的形式加以表达。当样本集合发生变化时,则需对决策规则集进行动态更新。本文分析了增加和移除学习样本两种情况下调整决策规则的方法,提出了知识系统决策规则动态更新的策略和等价矩阵计算方法,通过算例进行了仿真和验证。结果表明:决策规则的动态更新方法和等价矩阵计算可以解决知识系统的动态学习问题,相较决策规则的全局获取运算,减少了计算量。
- 2019 Vol. 36(5): 35-43
| [摘要](34) | [PDF](23)- 基于增量学习的高光谱图像目标检测
- 张宁,陈嘉杰,伍伟,沈霁,袁杰,朱新忠,谢凤英
- 高光谱图像目标检测是高光谱图像分析中的重要研究内容之一。本文从经典有效的约束能量最小化算法出发,提出了一种基于增量学习的高光谱目标检测方法。当获得新的样本时,不需要重新计算所有样本的自相关矩阵即可对检测器模型进行更新,减轻了星上有限计算资源的负担。实验结果表明:本文提出的目标检测算法在压制背景光谱的同时可以更好地适应目标光谱,提高了算法的检测性能。
- 2019 Vol. 36(5): 44-49
| [摘要](20) | [PDF](18)- 基于空谱融合特征主动学习的高光谱图像分类
- 王琰,刘丽芹,沈霞宏,侯俊,张宁,史振威
- 针对高光谱图像分类过程中存在的样本量少和分类精度低的问题,提出一种基于空谱融合特征主动学习的高光谱图像分类方法。主要包括构造三通道图像,全卷积网络提取空间特征,空谱特征结合,主动学习方法选择训练样本几个部分。通过结合像素的光谱特性和相邻像素间的空间关联,提取出可以反映像素空谱联合特性的综合特征,提高了像素特征的表达能力。为克服高光谱图像标注数据少、缺乏训练样本的问题,应用主动学习算法,充分选择更具有代表性的样本进行训练,达到少样本情况下较高的分类正确率。通过在标准数据集上进行实验,结果表明:该方法可以达到在总样本数1%作训练样本的情况下,分类正确率达到99.79%,优于传统的高光谱分类算法。
- 2019 Vol. 36(5): 50-56
| [摘要](21) | [PDF](20)- 一种智能化元器件检测系统的研究
- 徐文胜,候正全,张运洪,马超,武博,汪伟岚
- 为解决航天元器件筛选检测过程中存在的计划管理不合理、过程管控不透明、灵活性不够、人工参与过多等问题,按照智慧工厂的参考模型,提出了一种元器件智能化检测管理系统的构建方案,并对所需关键技术进行了分析,集成了物联网、机器视觉、大数据分析、ERP技术,实现了检测业务的信息化、自动化、智能化。验证了航天某元器件可靠性中心的智能化检测系统,并进行了技术实现,为同行业的技术研究、应用实施提供了参考。
- 2019 Vol. 36(5): 57-62
| [摘要](16) | [PDF](14)- 基于强化学习的软体机构抓捕策略研究
- 张文奇,陈萌,谷程鹏
- 大型空间结构建造与维护、失效卫星检测与维修、轨道碎片清除等已成为航天技术发展亟待解决的现实问题。针对传统空间捕获机构质量惯量大、末端抓取精度要求高、抓捕对象适用范围窄不足等,创新性地提出基于IPMC(ion-exchange polymer metal composite)功能复合材料的多自由度仿生软体新型抓捕机构,同时基于强化学习算法提出多模态信息融合的抓捕操作强化学习策略,从而提升抓捕机构空间捕获的成功率,为空间抓捕技术的智能化发展提供新思路。
- 2019 Vol. 36(5): 63-70, 82
| [摘要](20) | [PDF](21)- 基于深度学习的语义分割算法综述
- 赵霞,白雨,倪颖婷,陈萌,郭松,杨明川,陈凤
- 图像的语义分割是对图像中的每个像素标注其所属的类别。在航天领域,语义分割技术可用于定位航天器及其零部件,为航天器故障排除、部件维修、太空垃圾清理等在轨服务创造条件。近几年,全部或部分使用深度学习时,语义分割的效果获得了很大的提升。本文对基于深度学习的语义分割算法进行综述。首先介绍常用的数据集和通用的深度神经网络,随后对两类具有重大实用意义的分割算法:编码器-解码器算法和整合上下文信息算法进行总结。最后对语义分割的发展进行了展望。
- 2019 Vol. 36(5): 71-82
| [摘要](30) | [PDF](21)创新与探索- 触觉信息表征技术与分类感知试验
- 侯月阳,林新迪,卢山
- 面向空间智能精细化操作的需求,采用提取触觉传感信息的方式对目标进行识别。在动态序列匹配(dynamic time warping,DTW)距离的基础上,应用DTW核实现对触觉序列信息的高效表征,提出了触觉序列的联合稀疏编码算法,用于一个单独时间序列的不同手指间触觉信息的简单融合。对训练样本进行学习构建数据库,用不同的触觉反馈信息进行典型目标的分类试验,总体识别率为90.07%。触觉联合稀疏编码算法不仅简单而且能挖掘不同手指采集的触觉信息指尖的内在联系,为操控目标的智能化识别提供一种有效的途径,未来可用于在轨服务。
- 2019 Vol. 36(5): 83-88
| [摘要](12) | [PDF](17)- 基于对比度和梯度分布的红外弱小目标检测
- 王露,刘明娜,杨杰
- 红外弱小目标检测技术是目标自动检测系统中的核心技术之一。在复杂背景以及强杂波存在的情形下,红外弱小目标检测往往会有高虚警率的问题。对于这一问题,提出了一种基于多尺度局部对比度与局部梯度分布的红外弱小目标检测算法,具有重要意义。相比于以前的算法,该方法利用多尺度局部对比度机制增强红外图像中的疑似红外弱小目标的区域,再利用红外图像的局部梯度分布信息对这些疑似红外弱小目标的区域进行判别,剔除其中的虚警区域,得到有低虚警率红外弱小目标检测结果。实验结果表明:该算法结果可靠,检测准确率高。可见,新算法可以有效地提高在复杂背景以及存在强杂波情形下红外图像中弱小目标的检测准确率。
- 2019 Vol. 36(5): 89-93
| [摘要](14) | [PDF](13)- 基于支持向量回归与多核集成的红外成像导引头抗干扰性能评估方法
- 葛辰杰,陆志沣,洪泽华,马潮,余海鸣,赖鹏,乔宇,杨杰
- 面对着日益复杂的对抗环境,红外成像导引头的抗干扰性能需要不断提高。如何全面、客观、准确地对红外成像导引头的抗干扰性能进行评估,是一项急需解决的难题。针对传统基于支持向量机的评估方法中单核学习能力的不足,提出了一种基于支持向量回归与多核集成的评估方法,该方法在抗干扰评估指标体系下得到了综合的抗干扰性能值,为红外成像导引头抗干扰性能评估提供了新的思路。该方法能够训练多个支持向量回归机并融合多个核函数的优势,充分利用了特征的多样性,进一步降低了回归误差。实验结果表明:该算法能够实现高效可靠的红外成像导引头抗干扰性能评估。
- 2019 Vol. 36(5): 94-98
| [摘要](11) | [PDF](13)- 一种多尺度稀疏极化敏感阵列及其DOA估计方法
- 丁进,杨明磊,李曙光
- 针对单个电磁矢量传感器(SS-EMVS)的孔径受限和传统稀疏阵列无法提供目标极化信息的问题,结合分离式电磁矢量传感器和稀疏阵列,提出了一种由SS-EMVS组成的多尺度稀疏极化敏感阵列。该阵列的阵列单元为1个完整的分离式电磁矢量传感器,沿y轴分布,整个阵列按阵元间距分为2个均匀子阵,而且这2个阵元间距都可以大于入射信号的半波长,从而构造一个多尺度稀疏极化敏感阵列以得到目标波达方向(DOA)的高精度估计值。该阵列结合了SS-EMVS可降低阵元互耦和稀疏阵列可扩大阵列孔径的优点,提高了目标DOA估计精度的同时降低了阵元互耦,并且对噪声也具备较好的鲁棒性。而在算法上,首先利用矢量叉积算法得到目标方向余弦的低精度无模糊估计值；其次根据2个子阵的空域旋转不变性得到目标方向余弦的高精度模糊估计值,针对这些方向余弦的估计值提出了一种多尺度解模糊算法,可得到目标方向余弦的高精度无模糊估计值；最后经过运算得到目标的高精度DOA的估计结果。仿真结果证明了所提阵列和算法的有效性。该阵列可应用于某些空间受限的实际应用场合中,如安装在飞行器上的传感器阵列,从而发挥电磁矢量传感器的单天线多分量的特点,也可以与MIMO雷达进行结合,借助极化信息提高雷达系统的检测性能和目标二维DOA的估计精度。
- 2019 Vol. 36(5): 99-106, 114
| [摘要](9) | [PDF](11)- 调频连续波合成孔径雷达滑动聚束成像算法
- 陈翔,王辉
- 调频连续波(FMCW)体制下,传统脉冲合成孔径雷达(SAR)的“走—停”回波模型已经不再适用,快时间走动项引入的距离-方位耦合项不可以忽略,否则会使图像质量的降低。该文首先构建FMCW回波模型,其次,提出了一种基于两步式的滑动聚束SAR成像算法。所提算法针对滑动聚束模式中,多普勒历程大于脉冲重复频率(PRF)所造成的频谱混叠问题,采用方位频域去斜的预处理加以解决。由于距离徙动校正(RCMC)后方位时域依旧混叠,该算法通过方位去斜在频域完成聚焦避免再一次的解混叠操作。通过仿真验证,该算法能够实现高精度的FMCW SAR滑动聚束成像。
- 2019 Vol. 36(5): 107-114
| [摘要](14) | [PDF](14)- 基于偏振光的导航定姿自适应滤波算法
- 金仁成,谢林达,蔚彦昭,魏巍
- 针对小型无人机三维空间内姿态解算问题,基于惯性测量单元与偏振光传感器组成的航姿参考系统,提出了一种自适应滤波姿态估计算法。在常规互补滤波算法基础上,为解决实际飞行过程中存在的运动加速度干扰以及天空中水汽分布异常等问题,建立了相应的自适应调节框架结构。实验结果表明:提出的算法能有效抑制外界干扰因素对姿态解算精度的影响,提高了偏振光组合导航系统的稳定性与可靠性,增强了系统对外界复杂因素的抗干扰能力。
- 2019 Vol. 36(5): 115-120, 132
| [摘要](8) | [PDF](12)专业纵论- 一种十字阵列模型下的新型测向算法
- 蒋驰,王耀金,王昭,王帅,徐强
- 为提高精确制导的实时性,实现空间谱测向,提出了一种新型的正交传播算子算法(propagator method,PM)。该算法基于十字型阵列模型,引入了噪声子空间的投影算子构造伪谱,并采用一维谱峰搜索实现二维测向。与利用二维谱峰搜索测向的二维PM算法相比,该算法大大减少了计算量,降低了计算复杂度,可实现多目标信号测向,解决了二维角度的配对问题,也可有效估计出相同方位角(或仰角)的目标。该算法可广泛应用在雷达测向、导引头测向及跟踪等。
- 2019 Vol. 36(5): 121-125
| [摘要](15) | [PDF](12)- 圆轨道欠驱动航天器编队重构脉冲控制
- 钟都都,黄煦,贾晓晓,金学敏
- 针对圆轨道径向或迹向欠驱动航天器编队重构控制问题,提出了欠驱动脉冲控制方法。首先,基于圆轨道欠驱动航天器相对运动动力学模型,分析了两类欠驱动条件下的系统可控性和重构可行性。然后,解析推导了两类欠驱动条件下实现重构所需的最少脉冲次数以及对应的速度增量消耗。最后,设计数值仿真算例,验证了本文提出的欠驱动脉冲控制方法的正确性。仿真结果表明:径向和迹向欠驱动条件下均可实现圆轨道编队重构。与全驱动控制方法相比,欠驱动控制方法可有效避免由推力器故障引起的重构任务失效,故而提高了控制系统的灵活性与可靠性。
- 2019 Vol. 36(5): 126-132
| [摘要](14) | [PDF](13)工程实践- 固溶处理工艺对2219铝合金力学性能的影响
- 王喜琴,张贵一,乐斌,张柳锋,张亚军
- 针对铝合金在硝盐槽中固溶热处理存在加热介质不环保、超温爆炸的问题,以2219铝合金不同厚度板材为对象,研究了空气介质加热固溶处理工艺对2219铝合金力学性能的影响。探索了其力学性能随固溶处理保温时间的变化规律,并观察了6 mm板材典型的热处理工艺:(535±5)℃/70 min固溶,(165±5)℃/960 min时效,板材显微组织的析出相呈细小弥散状分布,对合金有较好的强化效果。试验获得了不同厚度2219铝合金板材较为理想的固溶处理工艺参数。合金热处理后的力学性能达到了产品的技术指标:抗拉强度Rm≥405 MPa,屈服强度Rp0.2≥286 MPa,延伸率A11.3≥10%。2219铝合金空气介质加热固溶处理工艺技术已替代硝盐介质固溶处理技术,并在运载火箭贮箱结构件中得到成功应用。
- 2019 Vol. 36(5): 133-138
| [摘要](12) | [PDF](18)- 实物标准电阻器智能输出系统的研究
- 朱小明,陆新东,郭美玉,蒋涛,孙军涛
- 针对实物电阻器输出阻值的改变只能通过手动方式实施的问题,设计了一套智能控制系统,实现实物电阻器阻值的数字化输出。将多只四端标准电阻器以一定的排列顺序串联连接,利用四端标准电阻器的原理特点,所有串联电阻共用一对电位端,在每只电阻器的左右分别都有一个电流输出端,电流输出端线路中接入继电器控制开关,以控制继电器的开通闭合,来实现电阻器的不同组合输出。本系统经试用,性能稳定、准确度高、实时性好、适用范围广、试运行情况良好。
- 2019 Vol. 36(5): 139-143
| [摘要](10) | [PDF](16)
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