圆周合成孔径声呐通过对成像场景作360°圆周运动获得目标全方位观测信息,以实现水下目标三维高精度成像,其成像效果受无人搭载平台的圆周运动误差影响较大.针对这一问题,根据圆周路径推导设计了基于向心加速度的圆周运动非线性制...圆周合成孔径声呐通过对成像场景作360°圆周运动获得目标全方位观测信息,以实现水下目标三维高精度成像,其成像效果受无人搭载平台的圆周运动误差影响较大.针对这一问题,根据圆周路径推导设计了基于向心加速度的圆周运动非线性制导算法(centripetal acceleration based nonlinear guidance for circular,CANGC),对圆周轨迹贴合度高,具有较高的控制精度.此外,还设计了基于模型预测控制算法的圆周运动控制律,具有较快的控制响应和较强的自适应能力.将两种算法较好地融合,可实现精准圆周轨迹跟踪.其中制导律的控制输出为偏航角速度,因此控制过程中不依赖于无人船磁力计测得的偏航角数据,可以在具有较强磁场影响的条件下使用.通过仿真实验验证了算法的优越性,本文所设计的算法跟踪精度比文献中的算法的跟踪精度高80.1%.湖上实验进一步验证该算法对于圆周运动有较高的控制精度.研究成果为圆周合成孔径声呐成像无人船平台研究提供了算法基础.展开更多
基于明暗恢复形状(shape from shading,简称SFS)方法进行海底侧扫声呐图像三维重建时,会因为方法中反射模型与海底表面不相符而降低重建精度。为此文章在分析大陆架海底表面特点及侧扫声呐工作机理的基础上,提出了基于SFS混合反射模型...基于明暗恢复形状(shape from shading,简称SFS)方法进行海底侧扫声呐图像三维重建时,会因为方法中反射模型与海底表面不相符而降低重建精度。为此文章在分析大陆架海底表面特点及侧扫声呐工作机理的基础上,提出了基于SFS混合反射模型的侧扫声呐图像海底地形重建方法。首先在保留Lambert漫反射模型的基础上引入Blinn-Phong镜面反射模型,并基于侧扫声呐图像粗糙度进行漫反射系数、镜面反射系数和镜面反射指数的自适应设计,从而形成适合复杂海底表面的混合反射模型;然后线性化处理辐射照度方程,并采用牛顿-拉夫逊方法来获得海底表面高程;最后根据海底点设计反演高程约束系数来约束表面高程,进而完成侧扫声呐图像的三维重建。试验测试结果表明,相较于其他三维重建方法,文中方法的平均绝对误差值VMAE平均降低了32.18%、相关系数值VCC平均提高了29.62%、信噪比值VSNR平均提升了27.23%,有效实现了侧扫声呐图像三维重建。展开更多
文摘圆周合成孔径声呐通过对成像场景作360°圆周运动获得目标全方位观测信息,以实现水下目标三维高精度成像,其成像效果受无人搭载平台的圆周运动误差影响较大.针对这一问题,根据圆周路径推导设计了基于向心加速度的圆周运动非线性制导算法(centripetal acceleration based nonlinear guidance for circular,CANGC),对圆周轨迹贴合度高,具有较高的控制精度.此外,还设计了基于模型预测控制算法的圆周运动控制律,具有较快的控制响应和较强的自适应能力.将两种算法较好地融合,可实现精准圆周轨迹跟踪.其中制导律的控制输出为偏航角速度,因此控制过程中不依赖于无人船磁力计测得的偏航角数据,可以在具有较强磁场影响的条件下使用.通过仿真实验验证了算法的优越性,本文所设计的算法跟踪精度比文献中的算法的跟踪精度高80.1%.湖上实验进一步验证该算法对于圆周运动有较高的控制精度.研究成果为圆周合成孔径声呐成像无人船平台研究提供了算法基础.
文摘基于明暗恢复形状(shape from shading,简称SFS)方法进行海底侧扫声呐图像三维重建时,会因为方法中反射模型与海底表面不相符而降低重建精度。为此文章在分析大陆架海底表面特点及侧扫声呐工作机理的基础上,提出了基于SFS混合反射模型的侧扫声呐图像海底地形重建方法。首先在保留Lambert漫反射模型的基础上引入Blinn-Phong镜面反射模型,并基于侧扫声呐图像粗糙度进行漫反射系数、镜面反射系数和镜面反射指数的自适应设计,从而形成适合复杂海底表面的混合反射模型;然后线性化处理辐射照度方程,并采用牛顿-拉夫逊方法来获得海底表面高程;最后根据海底点设计反演高程约束系数来约束表面高程,进而完成侧扫声呐图像的三维重建。试验测试结果表明,相较于其他三维重建方法,文中方法的平均绝对误差值VMAE平均降低了32.18%、相关系数值VCC平均提高了29.62%、信噪比值VSNR平均提升了27.23%,有效实现了侧扫声呐图像三维重建。
