采用3自由度非线性汽车动力学模型作为汽车状态和时变参数估计的标称模型,利用强跟踪中心差分卡尔曼滤波器(CDKF)对汽车的纵向速度、质心侧偏角和横摆角速度等信息,以及标称模型的前、后轴等效时变侧偏刚度进行了估计。为验证强跟踪CDKF算法的估计性能,采用模型在环和硬件在环的方式进行多种工况的仿真验证。结果表明,该算法具有可行性和准确性。

提出了一种主动并联式车载复合电源的参数匹配/能量管理联合优化方法。首先,根据整车性能指标确定电池组和超级电容组的容量范围,并针对部件性能制定能量管理策略,然后,以复合电源替换成本和日均电耗最小为目标建立多目标优化函数,采用受控精英多目标遗传算法(Controlled elitist NSGA-II)在不同的日均里程下对复合电源参数和能量管理策略同时进行优化,得到对应的Pareto解集,作为备选。综合考虑备选集的初始成本、百公里总成本和电池组寿命里程,优选电池组和超级电容组参数。优化结果表明:日均里程在48 km以内时,匹配22 kW·h电池组,超过48 km后,里程越大,匹配电池组容量越大;在不同的日均里程下,不同容量的电池组匹配一个60 W·h左右的超级电容组可以达到综合性能最优。与电池单独优化相比,电源替换成本平均降低11.5 %,寿命里程平均提高19.8 %,日均总成本平均降低13.2 %。

为了提高电动轮汽车在紧急制动过程中的稳定性,提出了一种基于实时计算车轮滑移率的再生制动与液压制动协调控制防抱死策略。基于重新构型的液压制动系统,根据轮速和车速计算汽车瞬时纵向滑移率,并以其为控制目标,设定一套滑移率门限值,通过降低电机转矩来实现制动防抱死控制。在AMESim 软件中建立相应的15自由度整车模型,在Simulink中建立防抱死控制策略模型,并在低、中、高3种不同附着路面上进行仿真,结果表明,本文制定的控制策略能够在满足汽车在高效回收制动能量的同时防止车轮抱死,保证了车辆的制动稳定性。

针对商用半挂车制动迟滞问题进行了迟滞补偿系统设计与分析。搭建了商用半挂汽车列车制动系统试验台,对商用半挂汽车列车的制动迟滞特性进行了测试;在分析商用半挂汽车列车制动迟滞产生原因的基础上,设计了一套电控制动迟滞补偿系统;选取典型工况进行了系统硬件在环测试验证。结果表明,所设计的商用半挂车制动迟滞补偿系统能够有效缩短制动迟滞,显著提高整车综合性能。

通过时域响应试验获得了频域响应所需激励信号的重要参数,设计了频域扫频激励信号。采用扫频激励信号获取发动机的时域辨识数据之后,应用Chirp-z变换来计算对象输入输出信号的离散频谱,进而得到对象的离散频域响应。利用拉盖尔(Laguerre)正交基函数对频域响应进行拟合,利用GA神经网络算法计算对象的频域模型集,给出了柴油发动机数学模型中的不确定性范围,从而建立起发动机带有参数不确定性的动态模型。本文研究为机电复合传动系统的不确定性建模及基于模型的控制打下基础,为功率流鲁棒控制器优化设计提供了依据。

为克服汽车底盘零件台架试验载荷开发的盲目性,将采集到的实车路谱信号进行雨流统计、工况编制以及伪损伤计算后,转换为载荷块进行汽车控制臂台架疲劳试验验证。虚拟载荷块疲劳台架试验和实物载荷块疲劳台架试验结果表明:采用载荷块进行控制臂台架试验能准确再现路试的损伤分布情况,给底盘零件台架试验载荷的确定提供了一个全新的思路,并且能够达到加速试验周期和节省试验成本的效果。

针对目前环境风洞普遍缺少地面模拟的情况,通过数值模拟技术,建立1∶1环境风洞模型及整车模型,分析了地面效应对车辆冷却系统环境风洞试验的影响。结果表明:环境风洞在引入地面模拟后,车身底部的流场分布发生变化,主要表现在地面边界层的厚度减少,通过车身底部的空气流速增大,由此降低了发动机舱冷却气流出口的压力,使得通过散热器的冷却空气质量流量增加1.2%左右。

推导了焊点质量、刚度矩阵修改与白车身结构动态特性之间的关系,以试验频率与振型为目标,对白车身类板壳点焊结构焊点参数进行识别,提出了利用参数识别的弹塑性梁单元方法对点焊结构进行模拟。与弹塑性梁单元焊点建模方法在动态特性分析方面进行了对比,并应用于实车白车身动态特性仿真进一步验证仿真精度。结果表明,参数识别的弹塑性梁单元焊点建模方法提高了板壳类结构动态特性分析的仿真精度,为点焊的数值模拟仿真提供了一种研究方法。

为解决智能车辆环境感知模块在地面分割过程中存在的分割不足和过度分割问题,提出了一种基于三维不规则点云的地面分割算法。首先,采用多标签的马尔科夫随机场理论构建极坐标系网格地图,根据网格单元的不同点云分布类型建立多种测量代价函数模型;然后,整合局部平滑性和斜坡假设,建立平滑性代价函数模型,保证网格间地面高度的不连续性;最后,利用环状置信传播算法进行多次消息传递,迭代估计每个网格单元内最大信任的地面高度值,实现地面点与非地面点的分割。通过对简单粗糙路面场景和复杂斜坡场景中采集的不规则点云数据集进行实验分析,验证了本文算法在不同环境下分割地面点与非地面点的准确性和鲁棒性。

利用4个继电器开关和4个1%精度的电阻分别并联在动力电池的正负极与底盘之间,设计了一种简单的动力电池绝缘电阻实时监测系统,可以有效避免目前绝缘检测方法存在的局限性。利用SE40AHA磷酸亚铁锂电池组对系统进行了实际测试,测试结果显示,系统可以对电池充放电过程的绝缘电阻进行实时检测,检测精度在3%以内。

为了研究应激情况下驾驶人的视觉特性,分析了不同应激场景下驾驶人的眼动数据。采取动态聚类方法划分注视区域,选取了合适的视觉特性指标作为分析指标。运用主成分分析法及统计分析方法研究了被试驾驶人眼动数据,得到了基于应激响应的驾驶人视觉特性。试验结果表明:驾驶人在应激场景下视觉分配较为集中,遇到应激场景时,驾驶人更习惯于从前方近处区域作为获取交通信息的主要区域,当场景中出现移动的目标物时,驾驶人会根据目标物的移动范围选取1~2个相关的辅助区域进行信息获取的补充。同时,驾驶人对主要区域以注视为主,辅助区域以扫视为主。

为直观地反映环形交叉口内车辆的运行状态,建立了一种基于车道选择特性的环形交叉口车辆行程时间预测模型。利用车辆换道初始位置的临界累积概率标定了环形交叉口入环区、绕环区、出环区分界线;根据实地数据分析并建立了车辆的车道选择概率与流量的关系模型;综合考虑环岛的几何条件、车辆排队以及换道等因素的影响,建立了包含入环时间、绕环时间与出环时间的环形交叉口车辆行程时间预测模型。最后,通过实测数据对模型中参数进行标定。结果表明:本文模型的平均预测误差在10%以内,满足精度要求。该模型可为环形交叉口状态评价与控制方法提供依据。

为了改善可变限速控制在应用过程中带来的通行效率损失,采用自动巡航与可变限速协同控制来对高速公路车辆进行管控。基于智能驾驶员模型建立了自动巡航控制模型,结合可变限速控制形成了协同控制方法,采用美国NGSIM微观交通流数据对模型进行了标定,并进行了高速公路仿真实验。仿真结果表明:协同控制能在有效降低瓶颈路段上游车辆速度的同时,降低平均每辆车增加的通行时间比例,从而有效改善高速公路的通行效率。

为了对“路怒症”进行有效干预,提出了一种基于驾驶行为的愤怒驾驶状态检测模型。在交通繁忙路段开展基于道路事件刺激的愤怒情绪诱导限时实验,获得驾驶人愤怒与中性情绪下的驾驶行为数据。运用分段线性表示方法拟合由方向盘转角与车辆横向位置组成的驾驶行为多元时间序列,并采用自底向上算法对该时间序列进行分段,提取各分段的斜率与时间间隔特征作为模型输入,建立基于支持向量机的愤怒驾驶状态检测模型。结果表明:模型的识别精度在10分段条件下达78.69%,较5分段、20分段分别高8.57%、4.85%。研究结果可为开发基于驾驶行为的愤怒情绪实时检测设备提供理论支持。

根据局部最大熵原理改进换道规则,引入熵增换道概率,并在换道时采用串行更新的方式,反映了电动自行车流的特点;引入换道波的概念,分析了换道波的形成和传播机理,用以说明换道率与车道数、熵增换道概率之间的关系;同时分析了确定性以及随机性条件下,不同的参数设置对流量密度基本图的影响,得出了在流量适宜时,车道宽度设置4条,更容易使得亚稳态区域的流量处于高分支,提高道路利用效率;最后根据观测的数据校验慢化概率,并将本文模型与多值模型、动态地场模型以及观测数据对比,发现本文模型在克服现有模型缺陷的同时还具有较高的精度。

针对超重货物作用下轨道路基力学响应行为及基床结构设计问题,基于土体弹塑性理论建立了轨道-路基一体化模型,分析了轨道、路基在超重货物作用下的响应规律,揭示了其力学性能时空演化机制,提出了超重货物作用下基床整体厚度建议值。结果表明:超重货物作用下,钢轨所受动弯应力未超出允许值;枕上最大压力为222.2 kN,接近Ⅲ型枕轨下截面设计承载能力230 kN;道床承载力不满足超重货物运输要求,因此在列车通过前后应对道床进行充分捣固密实;基床顶面最大动应力为197.37 kPa,超出了A组填料临界动应力169 kPa;建议超重货物作用下基床整体厚度取为4.3 m。研究成果可为超重货物的安全运输和轨道、路基的养护维修提供理论依据及技术参考。

将一种新的空间网格分析方法应用于六塔斜拉桥剪力滞效应分析中。详述了空间网格分析方法的原理及在波形钢腹板组合梁斜拉桥的建模参数,分析了边、中跨关键截面的剪力滞系数沿横向和纵向的分布规律,为同类型工程提供参考。实验验证了空间网格分析方法的有效性和准确性,为桥梁的精细化设计提供新的思路和方向。

分析了矿粉填料宏观掺量与其细观特征耦合效应对沥青胶浆低温性能的影响,并确定了矿粉宏观掺量。基于Rigden空隙率测试原理确定单位质量矿粉中所含有的细观空隙。基于临界破坏及疲劳破坏控制指标的变化规律,确定了不同低温条件下胶浆中结构沥青与自由沥青的最佳比例,并据此确定了最佳粉胶比。结果表明:从结构沥青与自由沥青比例的角度出发可以建立矿粉宏观掺量与其细观粉体特征的耦合。本文研究成果对于提升沥青胶浆低温路用性能具有重要意义。

为深入研究湿陷性黄土地区浆液在土体中的扩散机制,基于断裂力学理论,建立了一种浆液在二维平面中流动扩散的仿真分析方法。该方法对湿陷性黄土地区劈裂注浆过程中裂纹的产生形式、破坏准则的建立以及裂纹扩展的判定方法进行了描述,实现了对裂纹扩展问题及渗流-应力耦合问题的求解。同时,本文利用ABAQUS软件通过建立的裂缝扩展方程,分析了劈裂注浆压力及土体物理力学性质对裂纹扩展长度的影响。研究结果表明:劈裂注浆压力的计算应该重点考虑裂纹扩展长度和土体强度参数的影响;在黄土劈裂注浆过程中无法通过连续加压进行劈裂注浆,应分段加压,确保扩展过程中能量的聚集。最后,通过室内模型试验对裂缝扩展模拟结果进行了验证,得出试验与模型分析结论相近,验证了理论的合理性。

利用激光衍射技术研究了直喷汽油机喷油器喷雾粒径在不同喷射压力、不同喷射脉宽和不同空间条件下随时间变化特性。试验结果表明:在喷雾开始和结束时喷孔内外压差不稳定,容易出现大直径液滴;在喷射过程中燃油喷射压力和喷射脉宽对喷雾粒径的影响是一个动态过程,在燃烧系统开发过程中需要优化喷油器参数以获得最优喷雾粒径;燃油喷雾液滴在空间分布并不均匀,油束中心区域液滴直径大于边缘区域液滴直径。

为了解决当前3D打印制造过程中一些具有悬臂或者空腔结构又不允许添加内部支撑结构的打印件无法制造的问题,设计出一种工作平台可翻转的3D打印机,介绍了其结构组成以及工作原理;通过对系统模型进行运动学分析,得到工作平台机构运动学正解与逆解,为结构的速度分析和运动控制等研究提供了基础。利用ANSYS仿真软件对系统建立仿真模型,得到工作平台结构和喷头结构的应力与模态分析,验证了设计方案的可行性。实现了工作平台可翻转的可能性,完成无支撑结构的曲面结构打印。

基于实车碰撞试验建立了新型仿真有限元假人模型,并提出了相应的参数优化方法。为了提高假人仿真效果与实车试验结果的一致性,需要对假人主要结构材料参数进行调整。首先,提出了参数优选方案,选择出可以显著影响仿真结构的重要参数。然后,采用优化方法得到与实车试验结果近似的有限元假人修正模型。最后,本文以新型仿真有限元假人模型正碰胸压试验为例,对假人胸部相关材料参数按照参数优选法进行筛选,并用优化方法修改结构参数,从而保证仿真假人胸压峰值和回弹率等几个关键指标与实车碰撞下的假人实测数据较为一致。本文所提方法可以用于完善新型仿真有限元假人模型,以满足整车碰撞仿真的需要。

针对神光-III激光装置光机模块装校需要,设计了一套具有6自由度精密调整功能的混联装校平台。运用解析法建立了模块位姿与各姿态调整机构位姿的映射关系,进而求得系统运动学逆解。利用运动学逆解结果,采用BP神经网络实现驱动位移到模块位姿的非线性映射,从而获得系统运动学正解。为提高运动学正解精度,提出采用“单一输出”细分子网络,使得正解精度提高了一个数量级。为进一步提高位置精度,提出了一种对神经网络进行改进的位置补偿算法,使得位置精度提高至10^-3 mm级,满足工程应用要求。MATLAB仿真验证了该方法的可靠性,并可有效应用于求解一般混联机构的运动学正、逆解。

为了实现铝合金板的有效连接并降低连接点凸起的高度,研究了一种平压重塑形连接的工艺。通过分瓣式模具产生无铆连接点,再采用一个平整的模具和一个带凸起的模具对连接点进行平压重塑形。通过剪切试验测得无铆连接点和平压重塑形连接点的剪切强度,并得到了连接点的能量吸收值、失效模式和相关尺寸参数等。研究表明,平压重塑形连接技术不仅可以降低连接点凸起高度,还有助于提高连接点的剪切强度和能量吸收值。平压重塑形连接技术通过增加连接点的颈厚值来增加连接点的剪切强度。

为合理计算数控组合机床整机平均维修时间,本文提出基于系统组件故障率和维修时间模型来确定系统平均维修时间的方法。根据数控组合机床子系统故障信息,引入平均秩次法进行基于时间相关的子系统故障率建模,进而实现数控组合机床系统故障率建模。结合各子系统维修时间函数,建立了数控组合机床整机平均维修时间模型,并确定了最小故障次数下的整机平均维修时间。本文研究为系统维修时间设计及维修计划制定奠定了理论基础。

基于覆层板椭圆液压胀形试验对铝合金2B06板材在三向应力作用下的成形性能进行了研究。通过不同椭圆长短轴比的椭圆胀形试验获取成形板材的等效应力-应变曲线,同时,改变包覆层板的材料和厚度,进而探究其对成形板材的流动性的影响。结果表明:在有包覆层板作用的情况下,发生颈缩时等效应力-应变曲线能够达到更大的应变量,并且随着凹模椭圆长短轴比的减小,流动应力曲线与圆(椭圆长短轴之比为1)胀形的曲线偏差也越来越大;当包覆层板的强度系数、加工硬化指数以及厚度越大时,成形板材受到包覆层板的厚度法向应力越大,试件壁厚分布也更加均匀。合适的包覆层板能够显著地改善成形板材的流动特性。

采用纯Cu箔作中间层,将S355钢与6005A铝合金异种金属进行了瞬间液相(TLP)扩散连接。运用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)以及万能试验机对接头进行了系统地分析。结果表明:连接条件为580 °C和15 min时,接头界面出现分层结构;随着保温时间的延长和加热温度的升高,接头界面扩散区宽度逐渐变大,分层现象不明显,但在近钢侧的Fe-Al金属间化合物层会有裂纹出现。近钢侧Fe-Al金属间化合物层的显微硬度可达439 HV。当连接条件为580 °C和30 min时,接头拉剪强度最高,为77 MPa。添加中间层Cu箔,连接初期产生共晶液相润湿钢和铝的表面,连接后期阻碍Fe元素和Al元素之间的互扩散,从而保证了接头的质量。

利用机械制粉、冷等静压和快速压锻工艺制备得到了一种耐热金属铝,该材料晶粒尺寸为0.6~4 μm,室温抗拉强度为536 MPa, 达到商业高强铝合金的性能水平,同时材料具有优异的高温性能。通过4320 h高温热暴露实验研究发现,材料在200、300、350 ℃下的持久强度分别达到为381、242和178 MPa,较热暴露实验之前的性能只分别下降了1.3 %、1.5 %和1.8 %,其耐高温机制是材料在制备过程引入的第二相夹杂在晶界间,起到抑制晶粒长大的作用。

通过对铝合金及聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基底涂覆不同弹性涂层进行表面改性,研究了涂层弹性对基底结冰附着强度的作用。用单组份室温硫化硅橡胶WH-705与BOPP进行对比。采用水杯制冰结冰强度测试试验法,以结冰切向附着力为指标,测量铝合金和PMMA两种材料(典型金属和非金属材料)基底表面未涂覆和涂覆弹性涂层后的结冰附着强度。试验结果表明,相对于标准基底,涂覆弹性涂层后基底表面结冰强度有显著变化。其中,涂覆硫化硅橡胶的铝表面结冰强度降低73.27%,PMMA表面降低14.85%。分析表明,涂层的弹性系数、分布规律等对结冰附着强度的影响显著。本文研究可为弹性涂层在防除冰方面的实际应用提供依据。

研究了Hindmarsh-Rose神经元的化学突触耦合同步问题,以及高斯白噪声对耦合神经元系统同步的影响。研究发现:耦合强度可以影响耦合神经元系统的放电活动以及耦合神经元系统之间的同步状态。通过调整耦合神经元系统之间的耦合强度,可以使得两个神经元系统从非同步的神经元系统变为同步的神经元系统。同时也发现,适当的噪声可以促使非同步的Hindmarsh-Rose神经元电突触耦合发生同步行为,诱发化学突触耦合神经元系统同步的发生。

针对模型参数随机不确定性和测量时滞现象,提出了一种基于垂直投影定理和新息分析的递推鲁棒滤波方法。该方法首先将原系统转化成一个含有跨时相关性噪声的随机不确定性系统,接着重新计算了新息,然后用数学归纳法证明所得到的新息是一个互不相关的序列,最后用新息分析和垂直投影定理获得了所期望的递推鲁棒滤波器。该滤波器设计方法不需要将跨时相关性噪声进行状态增广,因而计算量小、精度高。仿真实验验证了该方法的有效性。

针对线束导线在实际情况中为非确定性几何布置的这一问题,提出了一种基于混沌多项式展开法的线束串扰统计分析方法。该方法根据线束导线位置变量的分布类型选取相应的正交多项式对线束导线分布参数进行展开,结合边界条件,采用模式理论对基于混沌多项式展开的多导体传输线方程扩展形式进行求解,进而得到电压和电流向量的混沌多项式展开表达式,并利用混沌多项式展开法的相关性质得到表征线束串扰统计特征的相关参数。通过与传统的蒙特卡法进行对比可知,该方法在保证计算结果准确可靠的同时,计算效率也得到了大幅度的提高,从而实现复杂系统线束电磁兼容性能的高效预测。

针对蚁群算法在提取边缘不连续以及难以搜索到弱边缘的问题提出了改进措施,利用Otsu预处理,并对信息素矩阵和启发式矩阵初始化做了改进,同时加入信息素异步更新策略和参数自适应修改来避免过早陷入停滞从而发现更多弱边缘。通过主观对比和定量分析,本文方法提取了更多的连续边缘以及弱边缘,具有更好的鲁棒性。

采用表达几何基元参数和基本几何约束的二部图模型表示几何约束系统,提出一种新的基于二部图最大匹配的几何约束求解方法,并由二部图分解法对几何约束系统的欠、过约束属性进行识别。通过加入几何约束优先级,改进几何约束装配机制来处理欠约束几何约束系统;当处理过约束的几何约束系统时,由改进的人工蜂群算法识别一致性与非一致性过约束并对识别的过约束子域进行有效处理。研究结果表明,本文基于新的二部图模型的几何约束求解方法是行之有效的。

针对医学图像的特点,提出了一种多尺度区域生长分割算法。该算法首先利用高斯滤波器对原图像进行滤波处理,之后利用区域生长算法分别对原图像与平滑图像进行分割操作,最后将两个分割图谱进行比对,获得最终的分割结果。进行区域生长算法时,从背景区域选择一个像素作为初始种子点进行区域生长。该方法的优势为噪音具有较好鲁棒性,初始种子点选取规则简单。该方法同样适合于其他背景简单、目标区域复杂的图像分割情形。为了选取合适分割阈值,提出了最大梯度概念。利用图像的最大梯度矩阵的统计特性,将阈值选取问题转化为求最小值问题。实验表明,该方法能够准确地获得医学图像的分割结果。

针对复杂人机交互实时性的要求,提出了一种基于优化算子的SIMD并行碰撞检测算法。引入了优化算子,将搜索空间限定在非均匀的局部极小区域,减少了蚁群的搜索时间。在多蚁群求解过程中,将子任务使用负载均衡策略分配到多核处理器的各个处理核心上并行执行,实验结果表明:与经典的I-COLLIDE、MPI及Pipelining等算法相比,本文提出的算法较好地解决了人机交互中的碰撞检测问题。

提出了一种基于谱分解的不确定数据聚类方法,利用数据本身的潜在关联,探寻不确定表象下底层数据记录的真实协方差结构。根据协方差结构,使用基于谱分解的数据分析方法,获取锐化降噪后的数据,再将此数据进行聚类分析。对比实验结果表明:本方法得到的聚类质量显著提高,RMS均方根误差以及CH指标结果均优于传统方法。

基于BB84协议原理,构建了应力环境下偏振编码的点对点实际量子密钥分发(QKD)系统。完成了商用光纤信道应力作用下的量子密钥分发实验,对系统主要参数实时采集并进行数据分析。结果表明:随着光纤信道上外界作用力的增加,QKD系统诱骗态和信号态误码率均随之增大,成码率降低;QKD系统所能承受的拉力极值小于压力极值,系统对于拉力变化更为敏感。本研究结果对指导密钥分发在军事和商用保密通信中的实际应用具有一定的参考价值。

提出了一种基于中频回放的Galileo E1B/C联合捕获架构,该架构可以时分复用处理E1B/C信号,之后将处理结果联合起来进行判决,相比只使用E1B或E1C信号有更高的发现概率,且不增加硬件规模。同时,本文提出了一种门限结合码相位判决方法,该方法利用门限以及中频数据不同起始点多次回放间卫星信号码片相关性,弱星发现概率相比传统恒虚警率门限判决方法有较大的提高,在系统虚警率为0.002, 载噪比低至27 dB·Hz情况下,捕获轮数为2,每轮取前10个最大值,门限结合码相位判决方法发现概率接近40%,而此时传统恒虚警率门限判决方法发现概率不足10%。

针对黑体两点校正方法不适用于校正梯度天空背景的问题,提出一种新的基于梯度天空背景的两点校正方法。首先,采用邻域像素替代法剔除位置固定不变的盲元;然后,利用红外焦平面探测器拍得的两幅不同俯仰角度的纯净天空图像作为两个温度点,进行两点校正获得增益系数和偏置系数;最后,通过修正这两个系数剔除少量随机噪点。实验结果验证了该方法的有效性。本文在校正基础上还提出了一种小窗口双边滤波和梯度模板联合检测算法,用于探测暗弱点目标。首先采用小窗口的双边滤波去除高斯噪点,然后与梯度模板做卷积,自适应阈值分割检测出暗弱点目标。实验结果表明,提出的模板算法对复杂背景的抑制作用较强,可有效提高目标的信噪比,而且算法复杂度不高,易于实时实现。

基于现场可编程门阵列(FPGA) XC6LX100T设计了两套CameraLink接口传输的硬件平台,提出在实验中结合使用片上调试工具Chipscope和同步发生源模块用于精确测量FPGA中的传输误码的方法,详细对比了基于FPGA设计的CameraLink接口与DS90CR287、DS90CR288A的传输效果。结果表明:相对现今主流CameraLink接口电路,本文使用低压差分对代替大量并行数据线,最高可支持154 MHz像素时钟,单个CameraLink接口的传输速率可达4.31 Gbit/s,突破了串并转换芯片传输速率的瓶颈, FPGA直接输出的CameraLink数据可以驱动6 m的CameraLink传输线,图像可长时间正常无误显示,设计的系统可应用于各种基于CameraLink接口的传输系统。

经典的SURF算法存在许多不足,如特征描述符维度高、运算量大,对于旋转和拍射视角变换角度过大时,匹配精度低等。针对以上问题,提出了一种改进算法,首先通过Hessian矩阵提取特征点,然后采用特征点圆形邻域进行特征描述,使用Haar小波响应为每个特征点建立描述符,同时计算邻域内归一化的灰度差分及二阶梯度,形成新的特征描述符,最后采用RANSAC算法剔除误匹配点。该算法不仅较经典SURF算法具有速度优势,同时充分利用了灰度信息和细节信息,具有更高的精度。实验结果表明:该算法对图像的模糊、光照差异、角度旋转、视场变换等均有良好的鲁棒性和稳定性。将该算法应用于遥感图像拼接,得到无明显几何移位、边缘衔接良好的拼接图像。该算法是一种耗时短、精度高的图像配准算法,能够满足遥感图像拼接对配准的要求。

提出了一种基于二维二态五邻居可逆细胞自动机(CA)的图像加密算法。本方法首先对X型结构类型的 CA进行了分析测试,提出了具有明显密钥混淆效应的偏X2型结构CA;其次在进行CA每次迭代加密时,对迭代结果进行矩阵转置运算处理;随后采用具有混沌行为的9d62(hex)规则一维四邻居CA产生密钥图像;最后算法在CA边界条件中插入密钥信息,并参与细胞自动机加密迭代。实验结果表明,采用基于偏X2型CA结构和新型密钥设计,相比于传统的密钥与尾数据做单一异或的运算方法,提高了密钥在整个加密体系的参与度和敏感性,降低了CA迭代次数,明文扩散率提高了36.14%。

建立了考虑目标电磁散射特性时频变化的回波仿真模型,给出了目标电磁散射特性对回波在方位向和距离向的调制效果,并对典型目标进行了回波仿真和成像处理,验证了目标电磁散射特性对高分辨率星载SAR图像仿真的影响,并提出了高分辨率星载SAR图像仿真方法改进的方向。