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基于星链下行信号的多普勒定位方法
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作者 李喆 林威洪 +1 位作者 朱占宇 羊箭锋 《信号处理》 北大核心 2025年第11期1788-1799,共12页
低轨卫星互联网星座的快速发展为全球通信与定位服务提供了新的机遇。其中,SpaceX的星链星座凭借其庞大的卫星数量和全球覆盖能力,成为最具代表性的低轨卫星网络之一。除通信服务外,星链卫星的下行信号因其高稳定性、宽频带和全球可达性... 低轨卫星互联网星座的快速发展为全球通信与定位服务提供了新的机遇。其中,SpaceX的星链星座凭借其庞大的卫星数量和全球覆盖能力,成为最具代表性的低轨卫星网络之一。除通信服务外,星链卫星的下行信号因其高稳定性、宽频带和全球可达性,被研究者视为潜在的机会信号(Signals of Opportunity, SoOP),可用于增强或补充传统卫星导航系统(如GPS、北斗)的定位能力。为有效提升星链卫星星座的机会定位精度,本文提出了一种基于星链下行数据帧信号的多普勒定位方法。该方法结合星链下行数据帧信号中的主同步符号与包含导频的用户数据符号,采用两步估计算法对信号进行多普勒频移测量,并将测量值输入扩展卡尔曼滤波器以完成接收机位置解算。基于星链真实轨道参数的仿真结果显示,该多普勒频移估计算法在抗噪声能力与精度方面均优于锁相环算法、最大似然算法和分段差分互相关算法,在0 dB信噪比下的估计均方根误差为3.7 Hz,在卫星过境期间的均方根误差为2.1 Hz。在此基础上,采用五颗卫星进行定位,仿真结果显示三维定位误差为13.5 m,水平误差为6.1 m,较现有采用六颗卫星并基于信标信号的定位方法分别提升了9.4 m和0.4 m。以上仿真结果表明,所提的基于数据帧信号的定位算法在抗噪声性能和定位精度上均优于传统方法,进一步提高星链卫星的机会定位性能。 展开更多
关键词 星链卫星 机会定位 下行数据帧 多普勒频移
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基于LabVIEW振动主动控制实验仿真研究 被引量:4
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作者 羊箭锋 黄平 肖圣兵 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2011年第7期98-101,共4页
分析了振动主动控制的原理,基于LabVIEW语言设计了振动主动控制的实验模型,并通过负反馈控制仿真得到控制结果,展示了采用虚拟仪器进行振动控制及信号处理实验教学的便捷性与易学性。
关键词 LABVIEW 振动主动控制 实验仿真
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基于DDPG算法的游船航行避碰路径规划 被引量:15
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作者 周怡 袁传平 +1 位作者 谢海成 羊箭锋 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2021年第6期19-26,60,共9页
[目的]作为船舶航行安全的核心问题,若船舶避碰完全依赖船长的个人状态和判断将存在一定的安全隐患。为了统筹关键水域上所有船舶(游船、货船等)并进行路径预测,需要建立防碰撞预警机制。[方法]利用深度确定性策略梯度(DDPG)算法和船舶... [目的]作为船舶航行安全的核心问题,若船舶避碰完全依赖船长的个人状态和判断将存在一定的安全隐患。为了统筹关键水域上所有船舶(游船、货船等)并进行路径预测,需要建立防碰撞预警机制。[方法]利用深度确定性策略梯度(DDPG)算法和船舶领域模型,采用电子海图模拟船舶的航行路径,提出基于失败区域重点学习的DDPG算法改进策略,并针对游船特点改进的船舶领域模型参数等改进方法,提高航线预测和防碰撞准确率。[结果]使用改进的DDPG算法和改进的船舶领域模型,与未改进前的算法相比,船舶避碰正确率由84.9%升至89.7%,模拟航线与真实航线的平均误差由25.2 m降至21.4 m。[结论]通过基于改进的DDPG算法和改进的船舶领域模型开展船舶避碰路径规划,可以实现水域船舶航线监管功能,且当预测航线与其他船舶存在交会时,告警调度人员,从而实现防碰撞预警机制。 展开更多
关键词 混合航道 船舶领域 船舶避碰 深度确定性策略梯度算法 失败区域探索策略
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基于目标检测与模糊匹配的非标船牌识别研究 被引量:8
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作者 周怡 祝啟瑞 +1 位作者 谢海成 羊箭锋 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2021年第11期1526-1530,共5页
基于卷积神经网络的YOLOv3(You Only Look Once v3)目标检测算法设计了一种基于目标检测及模糊匹配机制的非标船牌识别软件系统,并通过在船舶视频监控系统中的实际应用,验证了该船牌识别系统的可行性,提高了船舶铭牌识别的可靠性。YOLOv... 基于卷积神经网络的YOLOv3(You Only Look Once v3)目标检测算法设计了一种基于目标检测及模糊匹配机制的非标船牌识别软件系统,并通过在船舶视频监控系统中的实际应用,验证了该船牌识别系统的可行性,提高了船舶铭牌识别的可靠性。YOLOv3目标检测算法将检测简化为一个回归问题,通过仅仅一个网络,就能从图像中得到物体的类别与概率,确保了识别的准确性与实时性。针对船舶非标铭牌锈蚀、遮挡等问题,创新点是在基于YOLOv3的非标船牌识别系统的实现框架之上,设计船名有限中文库与模糊匹配机制,有效解决了船牌识别准确率过低的问题,取得了较好的识别效果。 展开更多
关键词 YOLOv3 目标检测 非标船牌识别 有限库匹配
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基于移动边缘计算的车载CAN网络入侵检测方法 被引量:16
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作者 于天琪 胡剑凌 +1 位作者 金炯 羊箭锋 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2021年第1期34-39,共6页
随着车联网技术的快速发展和广泛部署,其在为智能网联汽车提供互联网与大数据分析等智能化服务的同时,引入了网络入侵等安全与隐私问题。传统车载网络的封闭性导致现有的车载网络通信协议,特别是部署最为广泛的控制器局域网络(Controlle... 随着车联网技术的快速发展和广泛部署,其在为智能网联汽车提供互联网与大数据分析等智能化服务的同时,引入了网络入侵等安全与隐私问题。传统车载网络的封闭性导致现有的车载网络通信协议,特别是部署最为广泛的控制器局域网络(Controller Area Network,CAN)总线协议,在发布时缺少隐私与安全保护机制。因此,为检测网络入侵、保护智能网联汽车安全,文中提出了一种基于支持向量数据描述(Support Vector Data Description,SVDD)的车载CAN网络入侵检测方法。该方法提取单位时间窗内CAN网络报文ID的加权自信息量和ID的归一化值作为特征信息,并在移动边缘计算服务器处构建并训练SVDD模型,目标车辆基于训练的SVDD模型进行异常特征值识别,从而实现实时的车载CAN网络入侵检测。文中采用韩国高丽大学HCR实验室公开的CAN网络数据集,对所提方法与3种传统的基于信息熵的车载网络入侵检测方法在拒绝服务攻击和伪装攻击检测准确率方面进行了对比与分析。仿真实验结果表明,在少量报文入侵时,所提方法显著提高了入侵检测的准确率。 展开更多
关键词 车联网 移动边缘计算 车载网络 网络入侵检测 支持向量数据描述算法
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基于运动与表象特征的广域船舶目标识别方法 被引量:13
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作者 严荣慧 谢海成 +1 位作者 花敏恒 羊箭锋 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2022年第1期227-234,共8页
[目的]旨在提出对航行于关键广阔水域内的船舶进行准确识别和定位的改进方法。[方法]运用视频监控的优点,综合采用基于背景差分算法的运动目标检测方法与基于深度学习算法的图像表象特征识别方法,结合目标的运动特征和图像表象特征,实... [目的]旨在提出对航行于关键广阔水域内的船舶进行准确识别和定位的改进方法。[方法]运用视频监控的优点,综合采用基于背景差分算法的运动目标检测方法与基于深度学习算法的图像表象特征识别方法,结合目标的运动特征和图像表象特征,实现多维度广域船舶识别的功能,并对水纹降噪、多级运动检测、航道监控图像窗口分割检测等方法进行改进,进一步提高航行监控系统的船舶识别准确率。[结果]现场航道监控验证结果表明,采用所提改进方法可以准确识别航道监控画面中任意类型和尺度的船舶,且使用常规摄像头即可实现半径3 km范围内的船舶识别、定位效果。[结论]所提方法具有监控范围广、船舶类型全覆盖、自动目标识别、抗干扰能力强等优点。 展开更多
关键词 广域航道监控 船舶识别 运动检测 多维特征 YOLO检测算法
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Starlink下行信号的多普勒效应影响分析 被引量:5
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作者 李喆 林威洪 +2 位作者 邓伟 羊箭锋 朱占宇 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期131-141,共11页
准确描述多普勒效应对星链(Starlink)传输性能的影响是理解其独特物理层结构的重要前提,为解决这一问题,首先,建立了星地相对运动下的多普勒效应模型并给出Starlink的最大多普勒效应参数;然后,基于Starlink下行信号的时频域结构和参数... 准确描述多普勒效应对星链(Starlink)传输性能的影响是理解其独特物理层结构的重要前提,为解决这一问题,首先,建立了星地相对运动下的多普勒效应模型并给出Starlink的最大多普勒效应参数;然后,基于Starlink下行信号的时频域结构和参数建立多普勒效应下的信号模型;最后,对下行信号中的3种主要组成部分分别建立多普勒效应下的时频域理论特征。通过仿真验证理论结果的正确性,以期为其他现有和将要部署的低轨道地球卫星通信系统的传输可靠性研究提供一定的参考。 展开更多
关键词 星链 低轨道地球卫星 多普勒效应 下行信号
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基于特征融合及混合注意力的小目标船舶识别 被引量:2
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作者 严荣慧 郭前 +2 位作者 雷鸣 蔡雁翔 羊箭锋 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2024年第6期284-292,共9页
[目的]旨在解决由于小目标船舶特征不显著导致网络模型识别率低的问题,提出基于图像与运动特征融合方法。[方法]在小目标船舶图像特征不明显的情况下,融合运动特征信息,丰富小型船舶的特征表达,同时提出混合注意力模型。在数据驱动条件... [目的]旨在解决由于小目标船舶特征不显著导致网络模型识别率低的问题,提出基于图像与运动特征融合方法。[方法]在小目标船舶图像特征不明显的情况下,融合运动特征信息,丰富小型船舶的特征表达,同时提出混合注意力模型。在数据驱动条件下加入船舶目标先验信息,提高模型对关键特征的感知和利用能力。[结果]在720P分辨率图像中能实现10×10像素的小目标船舶识别,识别距离达到4 km范围,实现了广域船舶识别与定位功能。[结论]改进后的目标识别网络既具备像素级别的小目标船舶检测能力,同时又具备对环境噪声的抗干扰能力,突破了网络模型对小目标船舶识别率低的瓶颈。 展开更多
关键词 目标跟踪 图像处理 小目标船舶 运动特征 特征融合 先验信息 混合注意力模型 YOLOv5
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基于目标结构和运动的船舶激光点云配准算法 被引量:2
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作者 吴应睿 张文楷 +1 位作者 于天琪 羊箭锋 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2023年第7期1004-1009,共6页
由于在野外环境下船舶结构特点及激光雷达测量视野限制,所获取的点云图像存在特征匹配错位和缺失现象,导致经典的配准算法精度较低。在分析点云结构特点和目标运动轨迹的基础上,提出一种基于目标结构和运动轨迹的配准算法。在对待配准... 由于在野外环境下船舶结构特点及激光雷达测量视野限制,所获取的点云图像存在特征匹配错位和缺失现象,导致经典的配准算法精度较低。在分析点云结构特点和目标运动轨迹的基础上,提出一种基于目标结构和运动轨迹的配准算法。在对待配准点云进行预处理后,通过结构特征的引入解决了迭代最近点法(Iterative Closest Point,ICP)算法特征匹配错位陷入局部最优解的问题;在此基础上利用得出的主体变换矩阵求解出目标的运动轨迹,并根据运动轨迹对缺乏有效特征的点云进行配准同时校准主体点云。实验结果表明,以米为点云坐标单位,相比于ICP和4PCS+ICP方法,所提出方法在船舶点云配准上的均方误差(Mean Square Error,MSE)降低了0.2左右。 展开更多
关键词 点云配准 结构特征 运动轨迹 迭代最近点
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基于会聚型双目立体视觉的测距模型 被引量:2
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作者 蔡雁翔 谢海成 +1 位作者 于天琪 羊箭锋 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2023年第8期1272-1278,共7页
传统的双目视觉模型基于特征对左右画面进行匹配,但当画面中出现多个高度相似且表面特征不明显的目标时,无法通过特征进行有效匹配。针对上述问题,本文采用基于特征和空间位置的方式进行目标匹配,并根据人类双眼锁定目标时,目标始终处... 传统的双目视觉模型基于特征对左右画面进行匹配,但当画面中出现多个高度相似且表面特征不明显的目标时,无法通过特征进行有效匹配。针对上述问题,本文采用基于特征和空间位置的方式进行目标匹配,并根据人类双眼锁定目标时,目标始终处于视野中心位置的原理,选择舵机来控制摄像头光轴会聚于目标,建立了一种基于会聚型双目立体视觉的测距模型。该模型能够通过控制舵机使摄像头自动汇聚于目标,并实现测距功能。理论推导及实验研究验证了该模型的可靠性及一定的实用性。 展开更多
关键词 双目视觉 目标检测 舵机控制 测距
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