一、海面小型快速运动目标的探测方法(论文文献综述)
张璘[1](2021)在《相控阵机载SAR海面动目标成像算法研究》文中研究表明我国是一个海洋大国,对海上舰船目标的探测不仅涉及到我国经济利益,也关系着国家领主主权和海防安全。相控阵机载合成孔径雷达利用阵列天线空域结构实现等效增加空间维采样频率的目的,从而扩大海域测绘带范围,使得广域海面舰船目标的高分辨率成像成为可能。目前,相控阵机载SAR存在着天线阵列结构复杂、数据运算处理量庞大以及舰船目标成像散焦等问题,影响广域海面动目标成像效率和成像质量。因此本文围绕相控阵机载SAR动目标高分辨成像算法,对天线波束扫描模式、多天线接收数据处理算法、动目标多普勒参数估计和时频分析算法进行深入研究,所取得的主要研究成果如下:第一,针对相控阵机载SAR成像扫描方式的选择,分别采用距离俯仰向扫描和方位向扫描两种模式对宽测绘带场景进行成像。首先,以宽测绘带场景为基础建立相控阵机载SAR成像模型,在发射信号脉冲重复频率有限的条件下,通过理论公式推导出信号处理过程,并建立DBF-SCORE模式和TOPS模式两种成像模型。随后,通过仿真实验和实测数据成像,验证上述两种模式可分别实现距离向波束形成高分辨成像和方位向宽幅快速扫描成像,明确了相控阵机载SAR波束控制所采用的扫描方式,为后续广域海面成像算法研究奠定基础。第二,针对相控阵机载SAR广域海面舰船成像过程中所面临的海量数据存储运算困难的问题,本文从舰船目标分布的稀疏属性入手,提出块稀疏压缩感知动目标成像算法。首先,以传统贪婪OMP算法为基础,建立海面舰船压缩感知成像算法模型,仿真结果表明舰船满足目标稀疏性特点,可以采用压缩感知算法进行成像。随后,利用天线阵列的分集增益以及舰船目标的块稀疏分布属性,提出联合块稀疏压缩感知成像算法。仿真和实测数据成像结果表明,采用块稀疏类算法可以获得较为统一的目标分布图,较大的降低了全景区域成像时间,同时有助于消除海面的虚假目标。第三,针对舰船自身运动引起的图像散焦和模糊问题,提出多普勒参数估计So WVD算法。首先,分析多普勒参数对动目标成像效果的影响,建立多普勒参数信号估计模型。仿真结果表明,传统算法有助于校正目标运动过程中的距离徙动,补偿掉与距离空变有关的方位向相位误差,但运算时间不适用于实时估计。随后,为降低运算复杂度,提出多普勒参数估计So WVD算法。仿真实验验证了该算法的有效性,与传统参数估计算法性能相比,So WVD算法适用于相控阵机载SAR对舰船等小型目标的多普勒参数实时估计。第四,针对不同海情舰船在偏航角、俯仰角和横滚角的三维摆动下存在图像散焦模糊的问题,在动目标自聚焦和时频分析类算法聚焦成像的基础上,提出同步压缩类时频变换算法。首先,采用最大对比度/最小熵自聚焦迭代算法和分块PGA聚焦算法,对实测数据中多艘舰船的模糊图像进一步聚焦,成像结果表明该算法可以很好地降低海杂波旁瓣和海面虚影。随后,建立SAR/ISAR混合成像模型,采用传统时频分析算法对单个舰船进行瞬时时频成像,引入同步压缩类时频变换算子,获得摆动舰船在某一瞬时的聚焦图像。通过仿真实验和实测数据性能参数比较可知,同步压缩类算法可以抵消舰船摆动所造成的图像散焦和模糊,获得高清舰船图像,能够看清舰船结构、尺寸、船头船尾等细致部分。第五,针对运动舰船存在定位误差的问题,利用相控阵天线阵列结构分布均衡的特点,提出用以校正动目标方位向位置的VSAR算法。首先分析了具有径向速度的海面舰船存在方位向位置误差的原因,推导出方位位置误差的数学表达式。随后,建立VSAR算法模型,通过对天线阵列接收数据的相位差进行分析,得出目标径向速度和方位向真实位置估计。仿真实验和实测数据验证了该算法的可行性,成像结果表明VSAR算法可以对动目标进行连续动态观测,实现在多普勒频带内有效区分静动目标,提高判断舰船运动趋势及航行轨迹的能力。
倪歆玥[2](2021)在《基于海面偏振特征的舰船目标增强探测研究》文中研究指明红外探测技术在海洋安全和海事监视领域有广泛的应用前景,是实现海面舰船高效监视的主要手段。在对海面进行连续监测的过程中,由于太阳照度的不断变化,海面舰船的表面温度处于动态变化的过程中。当舰船目标与海面背景的辐亮度差小于红外探测系统的辐射分辨率时,就会导致系统无法被有效探测目标,称为热交叉时期。热交叉环境是红外探测系统进行目标监视的主要难题,严重限制了红外系统的探测效能。针对这一问题,本文基于海面的强偏振特征,使用偏振探测手段,通过增强舰船目标对比度实现探测效能的提升。本文首先对搭建的偏振强度一体化的演示验证系统进行了简单的介绍,并通过偏振模式下的噪声等效偏振度说明本系统对场景偏振特征的提取能力。然后根据海面舰船场景的红外辐射特性,建立了海面偏振度和目标对比度的表征模型,通过数值仿真分析了偏振度和对比度的影响因素,并进行了演示实验验证,同时给出了实际海面的偏振度范围。接着建立了强度和偏振探测模式下系统探测效能的数理模型,并分析了探测效能提升的主要影响因素,并通过实测分析推导出该系统对海面舰船可进行稳定探测的阈值对比度。然后通过数值分析与实验验证的方法证明偏振对目标对比度提升的方向选择性。基于此,提出正交偏振探测方法实现热交叉环境的去除,并分析其边界条件。最后将所建立的模型和结论应用于天基探测平台,仿真分析天基偏振探测的效能提升。本文的创新点主要包括以下三方面:(1)当前对于系统探效能的表征方法主要是针对传统强度探测系统,偏振探测模式下,具有强偏振特征的探测场景会由于辐亮度的各向异性导致偏振对比度的不同,从而对系统信噪比产生不同的影响。本文分析了海面偏振角、系统偏振片通光方向和背景辐射抑制之间的关系,引入了偏振抑制比来量化表征偏振对比度、入瞳对比度和海面偏振度之间的关系,并分析得出系统的偏振阈值对比度。(2)对于热交叉环境下目标偏振探测效能提升的研究,当前均为实验展示,并未从原理上进行量化分析。针对该问题,本文建立了以阈值对比度为热交叉环境边界的表征方法,将系统性能与场景辐射特性相结合,分析了系统偏振探测模式对热交叉环境下目标响应对比度、系统信噪比的提升百分比。并针对不同系统偏振角度下目标对比度的提升进行了演示实验验证。(3)针对当前传统探测系统在对海面舰船等目标探测时存在热交叉时期的问题,本文提出了使用正交偏振探测方法降低热交叉环境的对比度范围,建立了目标偏振对比度与大气消光系数、探测距离、噪声等效对比度之间的量化关系,得出实现无热交叉环境的边界条件。
朱岿[3](2021)在《海上搜救目标漂移预测模型研究及应用》文中指出随着我国“海洋强国”和“一带一路”战略的实施,海上活动日益频繁,海难事故风险持续增长,海上人员安全问题受到了越来越多的关注。为了及时应对日益频繁的海难事故,保障人民生命和财产安全,世界各国相关部门对海上搜救工作均给予了高度重视。海上搜救目标漂移预测是执行海上搜救作业的前提,也是搜救工作中最复杂、最关键的部分,其的准确性和及时性是搜救工作成功与否的先决条件。为了避免搜救行动组织的盲目性,提高海上搜救指挥和协调工作的效率和准确性,对海上目标漂移预测模型技术进行研究至关重要。海上搜救目标的漂移预测主要涉及到两点关键技术——海上目标漂移运动计算模型和海上目标搜寻区域计算模型。海上目标漂移运动计算模型主要通过分析目标漂移运动对海洋大气环境动力的响应规律来模拟其运动轨迹,而海上目标搜寻区域计算模型是在轨迹模拟的基础上通过分析轨迹模拟误差来计算搜寻区域。本文主要结合了我国南海珠江口海域一类典型特征近海渔船的无动力漂移现场跟踪观测实验数据和美国西海岸漂流浮标数据分别对以上两个模型进行了研究和实验,具体所做工作如下:1、以南海珠江口海域一类典型特征近海渔船无动力漂移实验为背景,对海上目标漂移运动计算的两类模型,AP98(Allen和Plourde)模型和漂移动力学半解析模型进行了研究。针对漂移动力学半解析模型,根据实验数据利用多元线性拟合率定了模型系数,然后采用最小二乘法得到了AP98模型中的9个风致漂移系数,研究了目标渔船的风压差翻转现象,得到了目标渔船的风压差翻转系数。另外,还统计了近海渔船在实验期间内的风致漂移发散角以及侧风向风致漂移右偏概率POPC(Probability of Positive Crosswind),并基于此提出了对AP98模型改进。最后,利用拉格朗日粒子跟踪和蒙特卡罗技术结合几类不同模型参数方案计算对目标渔船的漂移轨迹和搜索区域进行了模拟。通过实验对比验证了AP98模型相对于漂移动力学半解析模型的优势,以及通过考虑POPC系数对AP98模型的有效改进。2、以美国西海岸漂流浮标数据为实验背景,对海上目标搜寻区域计算模型进行了研究。利用ERA5海面风场数据、HYCOM表层流场数据和漂流浮标轨迹数据对漂流浮标的最优风致漂移系数进行了拟合。然后,将实验海域划分为了69个自定义网格,分别建立随机飞行模型和随机游走模型两个次网格速度模型,计算了各网格的扩散和平流误差(Diffusion and Advection Simulation Errors,DASE)的速度标准差、时间尺度和扩散系数。此外,本文基于DASE速度在东西两个方向的分量的时间序列提出了一类基于ARMA(Auto Regressive Moving Average,自回归滑动平均)的次网格速度模型,与经典的两类次网格速度模型不同,ARMA模型通过分析时间序列当前值和历史值的关系向前预测一定步长的DASE速度,能够进一步挖掘次网格速度序列的时间相关性。最后,通过设置比对实验,结合核密度估计法计算了在各组模型设置下模拟粒子集合95%置信区间下的搜寻预测区域。通过对实验结果的评价和比较,验证了随机飞行模型、随机游走模型以及ARMA模型的性能,以及区域变化的扩散系数对随机游走、随机飞行模型精度影响的有效提升。3、以南海珠江口地波雷达场为实验背景,以典型特征近海渔船无动力渔船漂移为实验对象,进一步的对次网格速度模型和改进AP98模型进行了研究。实验中DASE速度由地波雷达观测表层流速和ADCP走航观测流速拟合计算得到。实验结果显示,在搜寻区域计算中考虑POPC系数可以在一定程度上减小平均预测距离误差,从而提高预测精度。随机飞行模型相对于随机游走模型在平均预测误差更大的情况下模拟结果能够更好的覆盖真实的目标轨迹,而ARMA模型在搜寻范围平均预测精度和模拟预测搜寻区域成功覆盖搜寻目标轨迹的概率上相对于两类经典次网格速度模型均有一定提升。
戚兴成[4](2021)在《轻小型无线光通信捕获与跟踪技术研究》文中指出近年来,无线光通信因其高带宽、高数据传输速率、抗干扰能力强、安全性高等优势,已经成为国内外研究热点。由于平台相对运动、基座振动、光束发散角窄等诸多原因,无线光通信链路的建立需要使用捕获跟踪机构。典型捕获跟踪机构采用粗精两级架构,在近半球形空域覆盖范围内实现微弧度量级的跟踪精度。但是,典型的粗精两级捕获跟踪机构结构复杂、体积重量功耗大,不便于快速部署和使用维护。而在舰船、车辆间进行无线光通信的特定场景下,仅需要在球带状空域覆盖范围内建立激光通信链路,便能满足应用需求。因此,本文以简化典型粗精两级捕获跟踪机构为目标,提出并实现了一种新的轻小型无线光通信捕获与跟踪技术方案,并开展了外场演示验证。在实验过程中发现,完全依赖经验进行PID参数整定非常困难,于是又提出了一种新的多点并行随机梯度下降的PID参数自动整定算法。具体研究内容包括:1轻小型无线光通信捕获与跟踪原理样机研制。以检流式振镜为核心器件,结合激光发射模块、图像采集模块、平台姿态传感模块、数据采集模块、核心控制单元和光学组件等硬件,完成了原理样机的硬件集成。基于Lab VIEW软件开发环境实现了稳像算法、手柄控制算法、图像跟踪算法和消像旋算法,完成了原理样机的软件开发。2轻小型无线光通信捕获与跟踪原理样机性能的外场实验验证。在原理样机各功能模块的实验室定标基础上,先后在地面和海面开展了实验验证。实验结果表明,在通信距离大于2km且舰船晃动幅度小于8度的条件约束下,达到了10s至120s的稳定时间,并且跟踪精度为40微弧度。3多点并行随机梯度下降的PID参数自动整定算法研究。借鉴群智能算法和自适应光学领域的SPGD算法思想,创新性地提出了多点并行随机梯度下降的PID参数自动整定算法。并在多个控制系统模型中,将该算法与遗传、粒子群这两个经典的PID参数自动整定算法进行比较。MATLAB仿真结果表明,新算法整定效果好,超调量、稳态误差优于经典算法。综上所述,本论文研究全面突破了轻小型无线光通信捕获与跟踪技术,为无线光通信终端的小型化、便携化奠定了坚实的理论和技术基础。
王祎鸣[5](2021)在《地波雷达海杂波背景下的船只目标检测方法研究》文中研究说明地波雷达目标探测应用中,不可避免的会受到多种杂波、干扰和噪声的影响。其中海杂波能量很强,且往往高于目标回波信号。海杂波的存在,不但严重干扰了邻近海杂波区域的船只目标探测,而且展宽的海杂波会完全掩盖进入其中的目标信号,形成“检测盲区”,导致目标漏检。特别是对小型地波雷达系统,由于天线阵列孔径减小和天线小型化,使得雷达波束宽度大幅增加、增益降低,因而由海杂波多普勒扩展导致的遮盖效应更加严重,进一步增大了海杂波背景下的目标检测难度。因此,海杂波干扰下的目标检测,尤其是展宽海杂波区域内的目标检测,是地波雷达目标探测中亟待解决的关键问题,也是地波雷达海洋监视监测技术的重要研究方向之一。本文为解决海杂波影响下的目标检测难题,结合仿真实验与实测数据,开展地波雷达海杂波特性及其对目标的影响分析、海杂波抑制方法和海杂波内目标检测方法等方面的研究。论文主要研究内容如下:第一,系统分析了海杂波和目标在雷达回波中的各维度特征,结合地波雷达海杂波背景下目标检测的特殊性,对海杂波与目标在时域、多普勒域、空域以及联合域的多域特性进行了对比分析。利用窄波束地波雷达实测数据对海杂波与目标在空域的差异开展了分析比对研究,研究结果表明海杂波能量主要分布于少量方位。而宽波束地波雷达识别的海杂波方位数量有限,采用常规波束形成的方式无法降低海杂波能量。同时,通过结合与海杂波邻近和位于海杂波区的船只目标情况,量化分析了雷达积累时间、目标与海杂波区的关联以及船载移动平台的目标检测影响因素,给出了海杂波背景下目标检测积累时间的计算方式,为后续开展海杂波抑制、信息提取以及海杂波内的目标检测等方法研究提供了重要的依据。第二,针对海杂波抑制存在的系列问题,改进了传统时域对消方法,提出了矩阵分解与时频联合的海杂波抑制方法,发展了方位-距离-多普勒多域联合的海杂波信息提取方法。其中,改进的海杂波时域对消方法利用海杂波时域的正弦调制和频域的边界统计特性,约束时域模型参数估计及循环对消过程,解决了传统时域对消方法目标被误消除的问题,取得了更好的抑制效果。而提出的矩阵分解与时频联合抑制方法,综合利用了海杂波时频域特征,结合回波分量的瞬时频率估计,从矩阵特征值分解与时频联合的角度实现海杂波的抑制。克服了矩阵特征值分解方法杂波奇异值不易确定的问题,也避免了时频联合方法在时间和频率分辨率之间的相互制约,进一步提高了对海杂波的抑制能力。进而,提出了联合空、时、频多域的海杂波信息提取方法,提高了海杂波边界信息的提取准确度,为后续海杂波内目标的检测奠定了基础。第三,针对海杂波导致的目标检测盲区问题,将斜投影算子引入到地波雷达海杂波抑制中,研究斜投影改进算法和多级空域滤波器构造,在方位-距离-多普勒三维联合框架下实现了海杂波内目标检测。其中,针对斜投影空域滤波对噪声功率的放大效应以及小空间主角所导致的输出信杂噪比降低等问题,引入杂波抑制代价参数,提出了斜投影的改进方法,更适合构建海杂波空域滤波器。证明了改进的斜投影是传统斜投影的一种拓展形式,并推导了其具有的特殊性质。在分析斜投影滤波的参数选择影响的基础上,针对海杂波主能量的空域多方位特性,提出构建多级空域滤波器的方法,实现了对宽波束雷达海杂波的等效窄波束滤波。在此基础上,联合多普勒及距离域,提出了基于改进斜投影的海杂波内目标三维联合检测方法。经性能仿真分析和实测数据检验表明,提出的基于改进斜投影的三维联合检测方法较基于常规波束形成(Digital beam forming,DBF)的方位-距离-多普勒三维联合检测以及基于局域联合处理(Joint domain localized,JDL)方法更加有效。在低信杂比情况下,改进斜投影方法性能更优。最后,论证了海态信息在地波雷达海杂波内目标检测中应用的可行性,提出了综合海态信息的海杂波内目标检测方法。建立了海态信息到地波雷达海杂波谱的映射关系,分析了不同海态情况下的海杂波谱特征。进而,通过在构建的海杂波谱中添加仿真目标和实测雷达数据分析,提取了海杂波谱展宽量、峰值频率以及Bragg峰比值等目标存在所导致海杂波异常的敏感特征。最终,通过分析海况和海态测量精度对海杂波敏感特征的影响,提出了相关敏感特征异常检测的阈值确定方式。提出的方法不受海杂波抑制类方法在各个域所需的海杂波与目标间的特性差异性要求约束,也避免了抑制算法对雷达后续参数估计的潜在不利影响,提出了一种地波雷达海杂波内目标检测研究的新思路。采用岸基和船载地波雷达实验数据对该方法的有效性进行了检验,实现了检测结果与同步船舶自动识别系统信息(Automatic identification system,AIS)的比对验证,检测结果与AIS信息匹配较好。本文研究成果有望加深对地波雷达海杂波与目标特性的认识,提高海杂波抑制能力,推动海杂波内目标检测技术的发展,具有较好的研究价值和应用潜力。
张杰[6](2021)在《基于SAR的船舶尾流反演研究》文中研究说明通过合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)对船舶尾流进行探测,以获得尾流信息,根据已有信息对船舶航行状态进行推算,从而完成在海洋环境下船舶运动的检测、识别、分类与跟踪。对船舶航行信息的掌握是海洋大国必不可少的技术,不仅是民用船舶的航行安全保障,对于军事方面也有重要意义。本文基于流体力学理论对尾流形成机理做了分析并完成了数学模型的建立,包括海浪谱模型的建立,并且通过SAR原理对船舶尾流进行了成像和测高得到了尾流反演所需的数据。完成的主要内容如下所述:1.船舶尾流模型的建立。首先,从流体力学理论着手,研究尾流模型,基于此模型,得到了十五艘不同几何尺寸的船舶在航速为5.14m/s、10.28m/s、15.42m/s时的三维尾流模拟结果,得到船体长宽比与尾流波高成正相关;其次使用PM谱完成海浪模型的建立,并进行了风速3m/s、9m/s、12m/s时海浪模拟,通过尾流波浪与海面背景波浪相互影响,发现风速9m/s时,海面背景海浪对船舶尾流进行覆盖,使其不可见。2.船舶尾流SAR探测模拟与参数反演。首先,利用SAR对船舶尾流进行模拟成像,获取船舶尾流数据并生成二维图像,得到船舶尾流波长数据;其次通过SAR高度计模拟测量得到尾流波高;最后,在得到尾流三维信息后,通过已知船只的航行状态信息、波长与波高,计算得到船舶航行速度与船体长宽比,并对反演得到的航行速度及船体长宽比数值进行误差分析,得到五艘船舶反演船速绝对误差值均小于0.6,相对误差均小于6%,反演船体长宽比绝对误差在0-0.22,相对误差在0-3.55%之间;证实了反演方法的有效性。
王乐天[7](2020)在《海洋目标尾迹电磁散射特性与SAR成像研究》文中进行了进一步梳理海洋目标尾迹电磁散射特性与合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)成像研究是近年来倍受关注的热点问题。对于复杂海洋环境下的雷达目标探测,除了直接对目标本体进行检测外,还可以通过对运动目标尾迹进行检测间接确定海洋目标的存在,尤其是水下目标或非导体材料目标,雷达很难直接检测到其信号特征。海洋目标尾迹图像中隐含着目标的航迹、尺寸和运动参数等信息,在海洋环境监测、目标探测、跟踪以及运动参数估计等方面具有十分重要的意义。复杂海洋背景下,关于各种波浪尾迹的SAR成像仿真研究是一个应用前景与挑战性并存的课题。虽然海洋目标尾迹的电磁散射与SAR成像只是海洋微波遥感学科中一项相对小众的工程应用,但是其理论却涉及了海洋目标特征遥感和检测的方方面面,模型的建立必须要结合多个学科的理论与方法,包括海洋学、流体力学、电磁散射和SAR成像理论等。论文系统地对微波频段下各类海洋目标尾迹电磁散射特性及其SAR成像问题进行了研究。针对多源波浪电磁散射分布和SAR成像应用,建立了一种调制谱面元散射模型。着重讨论了尾迹中各类非线性波浪的建模和电磁散射计算问题,包括破碎波,湍流以及水下目标尾迹的电磁散射特性。结合计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)仿真和电磁散射计算方法,建立了多源波浪的流场-电磁耦合仿真方案。该方案可以扩展到各类多源波浪散射及成像仿真工作中,具有广泛的适用性。论文的主要工作可分为以下几个方面:1.论文提出了一种可以准确描述海面粗糙度变化对散射分布的影响的调制面元散射模型。该模型结合波浪调制与粗糙面电磁散射理论,通过求解波浪的作用谱平衡方程考虑尾迹流场对海面背景风浪的影响,充分考虑尾迹流场对背景波浪的非线性作用,可以在含尾迹海面的SAR成像仿真应用中准确地描述尾迹在海面背景风浪中的可见性,克服了传统电磁散射计算模型难以准确对含尾迹海面的SAR成像进行仿真的问题。2.论文提出了包含湍流模型的数值波浪仿真方法,实现对目标尾迹的时变流场建模。相比于传统的基于细船近似和势流理论的尾迹建模方法,本文使用有限体积法对考虑湍流效应的流场方程进行直接数值离散和求解,并通过体积分数法来捕获尾迹的表面波浪模几何和速度场信息。该方法可以灵活地考虑船体真实结构对流场的影响,同时能够准确考虑尾迹中的非线性分量,获得更为准确的尾迹流场模型,为后续电磁散射特性分析和SAR图像仿真奠定基础。3.结合调制谱面元散射模型与湍流数值仿真模型的优势,论文提出一种复合波浪散射分布与SAR成像预估模型。通过求解作用谱函数,得到充分考虑倾斜、流体力学和速度聚束三种调制效应的SAR成像模型。应用该模型,对动态海面上包含湍流的远场综合尾迹SAR图像进行了仿真与分析。该模型能够充分考虑尾迹流场对海面粗糙度的调制作用,以及尾迹流场变化对SAR成像过程的影响。4.论文提出一种用于舰船近场尾迹电磁散射计算的新方法。通过CFD仿真得到了包含舰船破碎波的近场尾迹几何模型,使用前后向迭代物理光学法(Iterative Physical Optics,IPO)来评估舰船和近场波浪之间的多重散射效应,分析了近场尾迹中波浪破碎对船海复合场景电磁散射的影响,引入了前后向亚松弛迭代方法来改善算法的收敛性,通过Z-Buffer技术处理了模型的遮挡效应。论文对不同雷达视角下,船舶破碎波对船海复合场景电磁散射分布的影响进行了探究。结果显示,近场尾迹中破碎波的存在对船海复合场景的电磁散射分布有着较大的影响,破碎波和海面间的多重散射效应有时会形成新的强散射中心。5.针对水下目标尾迹的SAR成像仿真问题,论文提出了一种可用于任意密度分层的水下目标尾迹流场仿真新方法,并对内波尾迹的空间散射分布特征和SAR图像进行了研究。仿真结果表明,水下目标尾迹的形态同时受到目标几何,运动状态,海洋密度分层等因素的影响。由于目标外形结构和运动速度的不同,形成的尾迹的电磁和SAR图像特征也有所差异;在一定分层条件下,低速运动时尾迹主要表现为内波尾迹形态,而高速运动时尾迹主要表现为开尔文尾迹形态。论文完善了典型海洋目标尾迹的流场和电磁散射建模方法,对几种典型目标尾迹的流场与电磁散射特性进行了系统的研究。重点针对存在非线性作用的远场尾迹、湍流尾迹、近场破碎波和水下目标尾迹的流场特性及电磁散射特性,以及复杂海洋背景下水下和水上典型目标尾迹的SAR图像进行了仿真与分析。
姚国伟[8](2020)在《船载高频地波雷达海面电磁散射模型及风浪参数反演方法的研究》文中指出高频地波雷达(High Frequency Surface Wave Radar,HFSWR)利用垂直极化的电磁波(3-30 MHz)绕海面传播衰减小的特点,可实现对海面的全天时、全天候、大范围和超视距的连续监测,雷达系统成本低、易维护,是实现海洋环境立体监测的重要手段。相较于岸基HFSWR,船载HFSWR机动灵活、生存能力强,而且进一步扩大了对海洋监测的范围,是今后的部署趋势,其在军用领域的海上动目标探测和民用领域的海洋动力学参数反演方面具有广泛的应用价值和重要的研究意义。HFSWR利用高频电磁波对粗糙海面的一阶和二阶散射机制,可实现对海洋动力学参数的有效测量。目前,岸基HFSWR在海洋遥感领域的理论体系已比较完善,应用技术也较为成熟。国内外均已成功研制出不同型号的HFSWR系统,并在海洋环境监测上得到了广泛应用。然而,船载HFSWR在海洋遥感领域的研究刚刚起步,其理论体系仍不完善,应用技术也有待发展。本文基于粗糙海面的电磁散射理论,将开展船载HFSWR海面电磁散射模型和海面风浪参数反演方法的探索性研究。本文研究成果完善了船载HFSWR海洋遥感的理论体系,为开展船载HFSWR海洋监测应用提供了理论基础和技术支撑。本文的主要研究内容如下:(1)基于粗糙海面的电磁散射理论,推导出包含多频六自由度振荡运动模型的单基地和双基地浮式平台HFSWR一阶和二阶海面电磁散射截面积方程。首先,建立了海洋浮式平台六自由度振荡运动的数学模型。随后,推导出包含单频六自由度振荡运动模型的单基地浮式平台HFSWR一阶和二阶海面电磁散射截面积方程,并将推导结果扩展到包含多频六自由度振荡运动模型的单基地和双基地的情况。然后,通过仿真分析了浮式平台六自由度振荡运动对HFSWR一阶和二阶海面回波谱的影响,解释了单、双基地浮式平台HFSWR海面回波谱的异同,并研究了双基地角的影响。最后,通过实测雷达数据对理论推导结果进行了初步验证。该部分推导和分析为后续船载HFSWR海面电磁散射截面积方程的推导和今后基于浮式平台HFSWR的海洋遥感应用奠定了理论基础。(2)在前一部分研究内容的基础上,推导出包含匀速直线运动和多频六自由度振荡运动模型的船载HFSWR一阶和二阶海面电磁散射截面积方程。首先,建立了船载平台六自由度振荡运动的数学模型。随后,基于浮式平台HFSWR的海面电磁散射理论,推导出包含匀速直线运动和单频六自由度振荡运动模型的船载HFSWR一阶和二阶海面电磁散射截面积方程,并将推导结果扩展到包含多频六自由度振荡运动模型的情况。然后,通过仿真分析了匀速直线运动和六自由度振荡运动对船载HFSWR一阶和二阶海面回波谱的影响。最后,通过实测雷达数据初步地验证了一阶Bragg峰的展宽现象。该部分的推导结果和分析为后续利用船载HFSWR进行海洋动力学参数反演提供了理论依据。(3)针对船载平台甲板空间小引起的问题,提出了一种利用单天线船载HFSWR反演海面风向的方法。首先,理论分析了船载HFSWR一阶多普勒谱的展宽模型。其次,当海浪扩展因子为经验值时,利用正、负一阶Bragg峰强度的比值建立了海面风向反演的数学模型。然后,基于一阶多普勒谱的展宽特性,提出了一种利用单天线船载HFSWR反演海面风向的方法,并利用最小差值法解决了海面风向模糊的问题。最后,通过仿真和船载HFSWR实测实验初步验证了该方法的可行性和有效性。(4)基于海浪扩展因子与风向和风速的关系,提出了一种利用单天线船载HFSWR一阶多普勒谱同时反演海面风向和风速的方法。首先,当海浪扩展因子为变量时,利用正、负一阶Bragg峰强度的比值建立了海面风向和海浪扩展因子的数学模型。随后,基于一阶多普勒谱的展宽特性,提出了一种利用单天线船载HFSWR提取无模糊的海面风向和海浪扩展因子的方法。然后,基于阻力系数和海浪扩展因子的数学模型,建立了海面风速和海浪扩展因子的对应关系,并可以利用已获得的海浪扩展因子计算海面风速。之后,通过仿真分析了雷达覆盖海域平移、实际航行条件和外部高斯噪声对该方法的影响。最后,通过船载HFSWR实测实验初步验证了该方法的有效性并对其性能进行了评估。该部分获得的海面风速信息为后续利用船载HFSWR进行有效波高反演提供了数据支撑。(5)基于海面风速和有效波高的数学模型,提出了一种利用单天线船载HFSWR一阶多普勒谱反演海面有效波高的方法。首先,基于物理海洋学理论,引入了海面有效波高和无向海浪谱之间的关系,建立了海面有效波高和风速的数学模型。然后,对前一部分获得的海面风速数据进行优化处理,并将优化后的风速数据带入海面有效波高和风速的数学模型,即可得到海面有效波高。在海浪充分发展的情况下,该方法的有效性通过船载HFSWR实测实验进行了初步验证。
赵文静[9](2020)在《海杂波背景下的雷达目标检测方法研究》文中进行了进一步梳理海杂波背景下的运动目标检测在军事领域和民用领域具有重要意义,同时面临很大的困难和挑战。由于高分辨海杂波的统计特性呈现出非高斯、非线性以及非平稳特性,给运动目标检测带来极大的挑战;对于慢速移动、雷达截面积较小的隐身目标或漂浮目标,其回波信杂比较低,使得检测难度增加;此外,在有效检测样本数较少的情况下,检测信杂比难以提高,检测性能受到较大制约。因此高分辨海杂波背景下的短脉冲目标检测问题成为国内外学者关注的热点问题。针对这些检测难点,本文旨在研究短脉冲情况下高分辨海杂波背景中的运动目标检测的新理论与新方法,基于接收数据的相关性、信息几何理论及杂波抑制方法,探索了几种雷达运动目标检测方法,主要工作如下:(1)充分挖掘和利用数据样本间的信息,提高短脉冲条件下的检测性能是雷达目标检测需要解决的一个难点问题。对于海杂波的时间相关性和空间相关性特性,利用协方差矩阵的特征值捕捉相关性并提取信号特征,进而用于区分目标和杂波。从特征值域的似然比检测角度和广义似然比角度分析了检测统计量与特征值的关系,设计了一种基于最大特征值的矩阵检测器。仿真实验表明,该算法取得较优的检测性能。此外,利用不变理论分析表明所提算法对杂波协方差矩阵具有恒虚警率特性。(2)以信息几何理论为基础,深入探究矩阵信息几何理论并设计雷达目标检测方法。针对矩阵流形上的几何测度和均值矩阵估计问题,利用矩阵谱范数,给出了矩阵流形上一种新的几何测度,并分析了几何测度的各向异性,指出了所提出的几何测度与现有几何测度的区别。基于不依赖于数据统计特性的几何模式,将基于新几何测度的均值矩阵估计问题转化为矩阵流形上的凸优化问题,提出了两种有效的求解方法。利用提出的几何测度和均值矩阵估计器,设计了两种雷达目标矩阵检测器。理论分析及仿真实验表明,所提出的矩阵检测器具有有界恒虚警率特性,且获得较好的检测性能。(3)针对一些现有的矩阵检测器的检测性能不理想以及计算复杂度高的问题,提出2类新的检测算法:其一,利用Root-Euclidean距离、Power-Euclidean距离、Cholesky-Euclidean距离和新Riemannian距离衡量矩阵流形上两个点的差异性,研究了相应度量的均值和中值矩阵计算问题,并设计了基于均值和中值的矩阵检测算法;其二,为保持原算法的优势,保留现有矩阵检测算法中的中值矩阵的求解方法,但是采用最大特征值作为检测统计量,进而设计了6种不同的中值矩阵检测方法。基于多个仿真场景的实验分析表明所提算法具有较优的检测性能和鲁棒性,特别是最大特征值与Hellinger中值矩阵相结合的新算法表现出较优的性能。此外,计算复杂度分析表明,所提的两类算法比现有的几何方法具有更低的计算复杂度。(4)针对短脉冲条件下的相干积累难以提高检测信杂比的问题,研究杂波抑制手段,提出了 2种基于滤波处理的最大特征值矩阵检测器:其一,通过对接收数据执行快速傅里叶变换实现预处理过程,将频域相干积累与最大特征值方法相结合,提出基于预处理的最大特征值矩阵恒虚警率检测器。该算法利用目标导向矢量的先验信息减弱杂波的影响,进一步提高检测性能;其二,研究了子带分解的思想,利用子带分解将接收信号在多普勒域维分解为多个子带信号,有效地抑制杂波且增加相干积累时间,提出子带分解与特征值检测级联的两阶段检测算法。基于仿真数据和实测数据的实验表明,所提的两种算法均取得较好的检测性能。上述工作在检测算法方面做了有益的探索,在一定程度上丰富了高分辨率海杂波背景下的雷达运动目标检测算法的理论,提高了在实际系统中的可行性,具有很好的理论意义和实用价值。
何健[10](2020)在《面向可见光遥感图像的海上目标快速检测和识别技术》文中研究指明近年来,随着遥感探测技术的飞速发展,为海上目标检测和识别提供了多种多样的样本数据,遥感图像在军用和民用领域的应用范围日趋广泛。本文根据实际需要,为了监控和管制重点海域的港口区域的舰船流动以及海面舰船分布的情况,将海上目标识别分为了港口区域的检测和舰船目标的识别。之后围绕可见光遥感图像中的港口和舰船目标的自动检测和识别问题,在港口检测部分研究了边缘处理、特征提取和目标检测,在舰船识别部分研究了显着性检测、目标分类等关键技术,在此基础上分别设计了具有高检测精度、低虚警率的港口和海面舰船目标的自动检测和识别方法,提高了遥感图像海上目标检测和识别技术的效率和实时性。本文的主要研究内容归纳如下:1.介绍了可见光遥感图像下的港口和舰船目标检测和识别的基本原理,详细分析了港口和舰船目标的形状、颜色、纹理等主要特征,为海上目标检测和识别算法的研究提供了理论的依据。分别总结了现有的港口和舰船目标检测和识别算法,分析了各类算法的优缺点,并详细介绍了本文的检测和识别算法的关键技术的基本理论。2.提出了基于边缘保持算法的遥感图像处理技术,可以有效的降低港口图像的背景干扰。在包含港口的遥感图像中,由于靠近海岸线,因此会存在很多人造建筑以及海岸附近的自然风貌,这些复杂地貌会干扰港口目标的特征提取。通过实验评估,本文提出的边缘保持算法可以有效的剔除这些复杂、无用的背景信息,并能够有效的保留关键的边缘信息,提高了特征提取和目标识别的检测精度。3.提出了基于边缘分类的SIFT特征提取算法,能有效的减少非边缘类特征的提取,鉴于港口目标的特征属于明显的边缘类特征,因此本文设计的算法可以将提取的特征更多的集中在关键特征点上,降低了港口目标识别的误匹配率;4.提出了基于超复数傅里叶变换的显着性检测模型,可以快速搜索到与当前任务要求相关的信息。本文讨论了视觉显着性模型的研究价值及在目标检测领域内的应用现状,同时分别对显着目标检测等视觉显着性模型的构建、及其在可见光遥感图像舰船目标检测中的应用展开深入研究,设计了基于改进的超复数傅里叶变换显着性模型来定位海上舰船目标区域,更有效的抑制了海上出现的云雾,海杂波等背景干扰。5.提出了基于迁移学习的Res Net模型用来识别显着性检测后提取出来的舰船目标,这不仅解决了当CNN网络层数过深的时候出现的梯度消失、梯度退化等问题,基于迁移学习的方案可以用少量的舰船样本数据就能够训练CNN模型,并且实现更高精度的舰船目标分类。综上所述,本文对可见光遥感图像海上目标自动检测与识别领域面临的问题和挑战所涉及的相关理论进行了分析,针对港口区域的目标特征检测、感兴趣区域提取、目标检测,以及舰船目标的显着性模型、目标检测和识别等关键技术问题进行了研究,取得了一定的成果。本文相关成果可为航天航空领域可见光遥感图像的港口和舰船目标自动检测与识别技术提供理论基础与算法支持,具有借鉴意义。
二、海面小型快速运动目标的探测方法(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、海面小型快速运动目标的探测方法(论文提纲范文)
(1)相控阵机载SAR海面动目标成像算法研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
1.2 国内外相控阵雷达的研究现状及分析 |
1.2.1 国外相控阵雷达主要发展阶段研究 |
1.2.2 国内相控阵雷达发展情况 |
1.3 机载SAR动目标成像研究现状 |
1.4 本文的主要内容与结构安排 |
第2章 相控阵机载SAR成像机理研究 |
2.1 引言 |
2.2 SAR动目标成像基本理论及回波模型建立 |
2.3 DBF-SCORE波束控制成像方法 |
2.3.1 DBF-SCORE俯仰向波束控制原理 |
2.3.2 俯仰向自适应Capon谱估计法 |
2.3.3 方位向非均匀PRF采样重构算法 |
2.3.4 仿真实验与结果分析 |
2.3.5 实测数据与结果分析 |
2.4 TOPSAR方位向扫描成像方法 |
2.4.1 TOPSAR方位向波束控制原理 |
2.4.2 TOPSAR扫描模式成像算法 |
2.4.3 仿真实验与结果分析 |
2.5 本章小结 |
第3章 海面舰船动目标压缩感知成像算法研究 |
3.1 引言 |
3.2 舰船目标CS成像机理 |
3.2.1 海面舰船的正交匹配追踪算法 |
3.2.2 仿真实验与结果分析 |
3.3 块稀疏压缩感知成像算法 |
3.3.1 海面舰船的块稀疏BOMP成像算法 |
3.3.2 仿真实验与结果分析 |
3.4 块稀疏贝叶斯学习BSBL成像算法 |
3.4.1 海面舰船的块稀疏BSBL成像算法 |
3.4.2 仿真实验与结果分析 |
3.5 联合块稀疏JBOMP成像算法 |
3.5.1 海面舰船的联合块稀疏JBOMP成像算法 |
3.5.2 仿真实验与结果分析 |
3.5.3 实测数据与结果分析 |
3.6 本章小结 |
第4章 海面舰船动目标的多普勒参数估计及自聚焦 |
4.1 引言 |
4.2 多普勒参数估计 |
4.2.1 Radon-Wigner估计多普勒参数 |
4.2.2 SoWVD变换估计多普勒参数 |
4.2.3 仿真实验与结果分析 |
4.3 舰船目标自聚焦成像 |
4.3.1 最大对比度/最小熵算法 |
4.3.2 分块PGA自聚焦算法 |
4.3.3 实测数据与结果分析 |
4.4 舰船目标时频分析瞬态像 |
4.4.1 传统时频类成像法 |
4.4.2 仿真实验与结果分析 |
4.4.3 实测数据与结果分析 |
4.5 同步压缩时频变换成像法 |
4.5.1 同步压缩SST-CWT变换 |
4.5.2 同步压缩SST-Chirplet变换 |
4.5.3 同步压缩SST-STFT变换 |
4.5.4 同步压缩时频变换的误差分析 |
4.5.5 仿真实验与结果分析 |
4.5.6 实测数据与结果分析 |
4.6 本章小结 |
第5章 海面舰船动目标的方位向定位算法 |
5.1 引言 |
5.2 基于VSAR的海面舰船动目标定位算法 |
5.2.1 VSAR算法概述 |
5.2.2 VSAR算法运动目标成像模型 |
5.2.3 VSAR算法运动目标定位机理 |
5.3 仿真实验与结果分析 |
5.4 实测数据与结果分析 |
5.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
致谢 |
个人简历 |
(2)基于海面偏振特征的舰船目标增强探测研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1 章 引言 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 拟采用解决方案 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 偏振红外探测系统 |
1.3.2 偏振红外探测应用 |
1.3.3 海面偏振探测现状 |
1.4 研究内容与文章结构 |
第2 章 偏振探测基础 |
2.1 偏振的理论基础 |
2.2 偏振的产生机理 |
2.2.1 菲涅尔定律 |
2.2.2 偏振双向反射分布函数 |
2.2.3 大气散射偏振 |
2.3 偏振的表征与测量 |
2.3.1 偏振的表征 |
2.3.2 偏振的测量 |
2.4 小结 |
第3 章 演示验证系统 |
3.1 一体化红外系统设计 |
3.1.1 探测器 |
3.1.2 光学系统 |
3.1.3 偏振切换系统 |
3.1.4 电子学系统 |
3.2 盲元补偿与非均匀校正 |
3.3 噪声等效偏振度 |
3.5 小结 |
第4 章 场景偏振特性建模 |
4.1 场景基本参数的建立 |
4.1.1 稳态下场景温度 |
4.1.2 舰船红外发射率 |
4.1.3 海面偏振发射率 |
4.1.4 大气能见度与消光系数 |
4.1.5 天空背景辐射表征 |
4.2 海面偏振度及影响因素分析 |
4.2.1 海面偏振辐射特性模型 |
4.2.2 海面偏振度表征 |
4.2.3 海面入瞳偏振度 |
4.3 舰船目标对比度分析 |
4.4 小结 |
第5 章 偏振探测提升系统效能 |
5.1 系统探测效能建模与分析 |
5.1.1 系统探测效能建模 |
5.1.2 系统探测效能分析 |
5.2 正交偏振降低热交叉环境范围 |
5.2.1 热交叉环境范围表征 |
5.2.2 正交偏振探测方法 |
5.2.3 正交偏振度解析法 |
5.3 天基偏振探测效能分析 |
5.4 小结 |
第6 章 总结与展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
(3)海上搜救目标漂移预测模型研究及应用(论文提纲范文)
作者简历 |
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 国内外发展和研究概况 |
1.2.1 海上目标漂移运动计算研究综述 |
1.2.2 海上搜寻区域计算研究综述 |
1.3 研究存在问题 |
1.4 研究目标和内容 |
第二章 基础理论 |
2.1 影响海上搜寻成功的因素 |
2.2 海上目标漂移运动计算模型 |
2.2.1 海上目标漂流动力源分析 |
2.2.2 海上目标漂移运动模型 |
2.2.3 海上搜救目标漂移路径计算 |
2.3 海上目标搜寻区域计算模型研究 |
2.3.1 基于蒙特卡洛法的搜寻区域预测模型 |
2.3.2 蒙特卡洛集合轨迹预测 |
2.3.3 集合轨迹核密度估计和凸包算法 |
2.4 次网格速度时间序列模型——ARMA模型 |
2.4.1 一般线性过程 |
2.4.2 滑动平均(MA)过程 |
2.4.3 自回归(AR)过程 |
2.4.4 自回归滑动平均混合(ARMA)模型 |
第三章 基于南海近海特征渔船的漂移运动计算模型研究和实验 |
3.1 近海特征渔船直接法现场观测实验 |
3.1.1 漂移目标和实验区域 |
3.1.2 实验仪器和观测要素 |
3.2 数据处理和和模型构建 |
3.2.1 AP98 模型建模 |
3.2.2 漂移动力学半解析模型建模 |
3.3 模型实验结果 |
3.3.1 AP98 模型参数率定结果 |
3.3.2 漂移动力学半解析模型参数率定结果 |
3.4 结果对比和分析 |
3.4.1 模拟漂移轨迹对比 |
3.4.2 预测范围模拟对比 |
3.5 本章小结 |
第四章 基于次网格速度模型的海上目标搜寻区域计算模型研究及实验 |
4.1 次网格速度模型和实验数据 |
4.1.1 位置为马尔可夫变量——随机游走模型 |
4.1.2 位置和速度为联合马尔可夫变量——随机飞行模型 |
4.1.3 基于ARMA模型的次网格速度模型 |
4.1.4 实验区域和实验数据 |
4.2 数据处理和次网格速度模型建立 |
4.2.1 最优风致漂移系数的拟合 |
4.2.2 区域化随机游走和随机飞行模型建立 |
4.2.3 ARMA模型建立 |
4.3 搜寻区域模拟实验结果 |
4.3.1 采用不同次网格速度的随机飞行模型模拟结果 |
4.3.2 采用不同次网格速度的随机游走模型模拟结果 |
4.3.3 采用相同次网格速度的随机飞行模型模拟结果 |
4.3.4 采用相同次网格速度的随机游走模型模拟结果 |
4.3.5 采用ARMA次网格速度模型模拟结果 |
4.4 结果对比和分析 |
4.5 本章小结 |
第五章 基于次网格速度模型的南海近海特征渔船的漂移预测研究和实验 |
5.1 实验数据 |
5.2 数据处理和次网格数据模型建立 |
5.2.1 次网格速度计算 |
5.2.2 次网格速度模型建立 |
5.3 搜寻范围模拟实验结果 |
5.4 结果对比和分析 |
5.4.1 POPC对搜寻区域计算的影响分析 |
5.4.2 随机飞行和随机游走模型模拟结果分析 |
5.4.3 ARMA模型模拟结果分析 |
5.5 本章小结 |
第六章 结论和展望 |
6.1 总结 |
6.2 研究主要特点和创新 |
6.3 研究不足和展望 |
致谢 |
参考文献 |
(4)轻小型无线光通信捕获与跟踪技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 无线光通信研究现状 |
1.2.2 无线光通信ATP技术研究现状 |
1.2.3 无线光通信ATP技术发展趋势 |
1.3 本文主要研究内容与创新 |
1.4 本文的章节安排 |
第二章 无线光通信的捕获与跟踪理论 |
2.1 捕获理论 |
2.1.1 开环捕获模式 |
2.1.2 扫描方式 |
2.1.3 捕获单元的性能指标 |
2.2 跟踪理论 |
2.2.1 系统跟踪精度误差源分析 |
2.2.2 复合轴ATP系统的先进控制算法 |
2.3 本章小结 |
第三章 轻小型捕获跟踪系统的设计与实现 |
3.1 总体方案设计 |
3.1.1 系统架构设计 |
3.1.2 工作流程设计 |
3.1.3 链路设计 |
3.1.4 ATP控制环路设计 |
3.1.5 ATP突发中断概率分析 |
3.1.6 光束发散角优化 |
3.2 系统硬件集成 |
3.2.1 激光发射模块 |
3.2.2 图像采集模块 |
3.2.3 光束指向控制模块 |
3.2.4 计算机和控制手柄 |
3.2.5 数据采集模块 |
3.2.6 姿态传感模块 |
3.2.7 分色片和滤光片 |
3.3 系统算法设计 |
3.3.1 稳像算法 |
3.3.2 手动捕获控制算法 |
3.3.3 图像消像旋算法 |
3.3.4 光斑重心提取算法 |
3.3.5 PID跟踪控制算法 |
3.4 本章小结 |
第四章 轻小型捕获跟踪系统的实验验证 |
4.1 地面模拟实验 |
4.1.1 实验设备定标 |
4.1.2 工作原理 |
4.1.3 模拟实验方案设计 |
4.1.4 实验结果分析 |
4.2 海面实验验证 |
4.2.1 海试方案设计 |
4.2.2 实验结果分析 |
4.3 本章小结 |
第五章 基于智能优化算法的PID参数整定方法研究 |
5.1 经典优化算法整定PID参数及其仿真结果 |
5.1.1 遗传算法 |
5.1.2 粒子群算法 |
5.1.3 经典智能优化算法整定PID参数仿真结果 |
5.2 多点并行随机梯度下降算法的提出与性能仿真评估 |
5.2.1 经典随机并行梯度下降算法 |
5.2.2 多点并行随机梯度下降算法设计 |
5.2.3 多点并行随机梯度下降算法的性能仿真评估 |
5.3 本章小结 |
第六章 全文总结与展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 后续工作展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间取得的成果 |
(5)地波雷达海杂波背景下的船只目标检测方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及研究目的和意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 地波雷达研究概述 |
1.2.2 地波雷达海杂波特性及建模 |
1.2.3 地波雷达海杂波背景下的目标检测 |
1.3 研究内容与章节安排 |
第2章 地波雷达海杂波特性及对目标的影响分析 |
2.1 引言 |
2.2 海杂波与目标多域特性分析 |
2.2.1 海杂波产生机理及时域调制 |
2.2.2 多普勒域特性分析 |
2.2.3 空域特性分析 |
2.2.4 联合域特征分析 |
2.3 海杂波背景下目标检测影响因素分析 |
2.3.1 地波雷达积累时间 |
2.3.2 目标与海杂波区的关联分析 |
2.3.3 船载移动平台对海杂波的影响 |
2.4 本章小结 |
第3章 地波雷达海杂波抑制及海杂波信息提取 |
3.1 引言 |
3.2 基于时域边界约束循环对消的海杂波抑制 |
3.2.1 时域信号模型 |
3.2.2 方法原理与流程 |
3.2.3 实测数据验证 |
3.3 基于矩阵分解的时频联合海杂波抑制 |
3.3.1 回波状态模型 |
3.3.2 方法原理与流程 |
3.3.3 实测数据验证 |
3.4 基于多域联合的海杂波信息提取方法 |
3.4.1 方法原理与流程 |
3.4.2 实测数据验证 |
3.5 本章小结 |
第4章 基于改进斜投影的海杂波内目标三维联合检测方法 |
4.1 引言 |
4.2 斜投影空域滤波 |
4.2.1 斜投影算子原理 |
4.2.2 斜投影空域滤波 |
4.3 改进斜投影空域滤波 |
4.3.1 改进形式的推导及其性质 |
4.3.2 仿真分析与性能比较 |
4.4 基于改进斜投影的海杂波内目标三维检测方法 |
4.4.1 检测场景及信号模型 |
4.4.2 方法原理及流程 |
4.4.3 仿真与性能分析 |
4.4.4 实测数据验证及方法对比 |
4.5 本章小结 |
第5章 综合海态信息的海杂波内目标检测方法 |
5.1 引言 |
5.2 可行性分析 |
5.3 综合海态信息的海杂波内目标检测方法 |
5.3.1 海杂波谱提取及海杂波谱构建 |
5.3.2 海杂波敏感特征提取 |
5.3.3 敏感特征异常检测 |
5.3.4 海杂波内目标检测结果输出 |
5.4 仿真分析 |
5.4.1 海况对海杂波敏感特征的影响 |
5.4.2 海态测量精确度对海杂波敏感特征的影响 |
5.5 实测数据验证 |
5.5.1 岸基地波雷达数据验证 |
5.5.2 船载地波雷达数据验证 |
5.6 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
致谢 |
个人简历 |
(6)基于SAR的船舶尾流反演研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.1.1 船舶尾流的研究背景 |
1.1.2 SAR海洋探测技术的研究背景 |
1.2 国内外研究概况及发展趋势 |
1.3 本文主要研究内容与章节安排 |
2 合成孔径雷达及高度计探测理论 |
2.1 合成孔径雷达工作原理 |
2.1.1 合成孔径 |
2.1.2 方位向分辨率 |
2.1.3 距离向分辨率 |
2.2 合成孔径雷达高度计测量原理 |
2.2.1 雷达高度计工作原理 |
2.2.2 高度计回波信号 |
2.2.3 SAR高度计基本理念 |
2.2.4 SAR高度计回波模型 |
2.3 本章小结 |
3 运动船舶产生的尾流模型建立 |
3.1 船舶的分类 |
3.2 船舶尾流的分类 |
3.3 船舶尾流模拟 |
3.4 船舶尾流波高模拟 |
3.5 粗糙海面模拟 |
3.5.1 海浪谱模型 |
3.5.2 粗糙海面数学模型 |
3.5.3 粗糙海面模拟结果 |
3.5.4 粗糙海面背景下的船舶尾流模拟 |
3.6 本章小结 |
4 SAR仿真及船舶尾流反演 |
4.1 船舶尾流SAR成像模拟 |
4.2 高度计仿真结果及分析 |
4.3 SAR二维图像反演船速 |
4.4 尾流波长、波高反演船体长宽比 |
4.5 本章小结 |
5 结论与展望 |
5.1 研究结论 |
5.2 研究展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文及成果 |
致谢 |
(7)海洋目标尾迹电磁散射特性与SAR成像研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
符号对照表 |
缩略语对照表 |
第一章 引言 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 国内外研究概况和发展趋势 |
1.2.1 海面波浪模型 |
1.2.2 海面电磁散射模型 |
1.2.3 舰船尾迹的SAR成像 |
1.2.4 水下目标尾迹SAR成像 |
1.3 论文的主要工作和结构安排 |
1.4 论文的主要贡献和创新 |
第二章 随机海面电磁散射基础 |
2.1 引言 |
2.2 海面背景波仿真 |
2.2.1 随机海面与线性叠加模型 |
2.2.2 海浪谱模型 |
2.2.3 线性滤波法与随机海面 |
2.3 海面电磁散射计算 |
2.3.1 Bragg散射理论与微扰法 |
2.3.2 半确定面元散射模型 |
2.3.3 海面散射场分析 |
2.4 本章小结 |
第三章 海面散射调制理论与尾迹SAR成像 |
3.1 引言 |
3.2 基于调制理论的海浪SAR成像 |
3.2.1 海面散射系数分布 |
3.2.2 海浪调制与SAR成像 |
3.2.3 仿真结果 |
3.3 经典Kelvin尾迹的建模与SAR成像 |
3.3.1 势流理论与尾迹模型 |
3.3.2 Kelvin尾迹SAR成像仿真 |
3.4 本章小结 |
第四章 调制谱面元散射模型与远场尾迹SAR成像仿真 |
4.1 引言 |
4.2 调制谱面元散射模型 |
4.2.1 调制谱方程 |
4.2.2 波浪谱源项 |
4.2.3 基于调制谱的海面散射 |
4.3 远场尾迹流场仿真 |
4.3.1 CFD理论基础 |
4.3.2 舰船远场尾迹 |
4.4 远场尾迹SAR成像仿真 |
4.4.1 尾迹的背景波调制作用 |
4.4.2 远场尾迹SAR成像 |
4.5 本章小结 |
第五章 舰船破碎波与近场尾迹的电磁散射计算 |
5.1 引言 |
5.2 近场尾迹的几何建模 |
5.2.1 流场仿真设定 |
5.2.2 近场尾迹仿真结果 |
5.3 近场尾迹电磁散射场计算方法 |
5.3.1 网格转换与消隐 |
5.3.2 迭代物理光学法 |
5.3.3 迭代优化技术 |
5.4 近场尾迹的电磁散射特性分析 |
5.4.1 FBIPO算法验证与分析 |
5.4.2 近场尾迹电磁散射总场分析 |
5.4.3 近场尾迹电磁散射分布 |
5.5 本章小结 |
第六章 分层流体中水下目标尾迹SAR成像研究 |
6.1 引言 |
6.2 水下目标尾迹仿真与验证 |
6.2.1 基本方程 |
6.2.2 仿真设定 |
6.2.3 仿真结果验证 |
6.3 尖锐分层条件下的水下目标尾迹 |
6.3.1 内Kelvin尾迹与内波尾迹 |
6.3.2 内波尾迹仿真结果 |
6.4 任意分层条件下的水下目标尾迹SAR成像 |
6.4.1 连续分层下的水下目标尾迹 |
6.4.2 水下目标尾迹SAR成像模型 |
6.4.3 水下目标尾迹SAR图像仿真结果与分析 |
6.5 本章小结 |
结束语 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
(8)船载高频地波雷达海面电磁散射模型及风浪参数反演方法的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及研究的目的和意义 |
1.2 HFSWR研究历史与发展现状 |
1.2.1 岸基HFSWR |
1.2.2 船载HFSWR |
1.3 HFSWR海面电磁散射建模及风浪反演研究综述 |
1.3.1 海面电磁散射建模 |
1.3.2 海面风场反演 |
1.3.3 海面有效波高反演 |
1.4 本文的主要研究内容 |
第2章 基于浮式平台的HFSWR海面电磁散射模型 |
2.1 引言 |
2.2 浮式平台运动的数学模型 |
2.3 基于单基地浮式平台的HFSWR一阶海面散射截面积 |
2.3.1 一阶海面电磁散射理论 |
2.3.2 一阶海面散射截面积 |
2.4 基于单基地浮式平台的HFSWR二阶海面散射截面积 |
2.4.1 水动力学散射项 |
2.4.2 电磁散射项 |
2.4.3 完整的二阶海面散射截面积 |
2.5 基于多频运动模型的浮式平台HFSWR海面散射截面积 |
2.5.1 单基地浮式平台HFSWR的情况 |
2.5.2 双基地浮式平台HFSWR的情况 |
2.6 仿真与分析 |
2.6.1 波频运动的影响 |
2.6.2 低频运动的影响 |
2.6.3 联合运动的影响 |
2.6.4 双基地浮式平台HFSWR海面散射截面积仿真 |
2.7 初步实验验证 |
2.8 本章小结 |
第3章 船载HFSWR海面电磁散射模型 |
3.1 引言 |
3.2 船载平台运动的数学模型 |
3.3 船载HFSWR一阶海面散射截面积 |
3.3.1 一阶海面电磁散射理论 |
3.3.2 一阶海面散射截面积 |
3.4 船载HFSWR二阶海面散射截面积 |
3.4.1 水动力学散射项 |
3.4.2 电磁散射项 |
3.4.3 完整的二阶海面散射截面积 |
3.5 基于多频运动模型的船载HFSWR海面散射截面积 |
3.6 仿真与分析 |
3.6.1 一阶海面散射截面积仿真 |
3.6.2 二阶海面散射截面积仿真 |
3.6.3 总的海面散射截面积仿真 |
3.7 船载HFSWR应用分析及初步实验验证 |
3.8 本章小结 |
第4章 船载HFSWR海面风向反演 |
4.1 引言 |
4.2 船载HFSWR一阶多普勒谱展宽模型 |
4.3 船载HFSWR海面风向反演方法 |
4.3.1 海面风向反演数学模型 |
4.3.2 解决海面风向模糊的方法 |
4.4 仿真与分析 |
4.5 初步实验验证 |
4.5.1 实验数据 |
4.5.2 实验结果及分析 |
4.6 船载HFSWR风向反演应用的讨论 |
4.7 本章小结 |
第5章 船载HFSWR海面风场反演 |
5.1 引言 |
5.2 船载HFSWR海面风场反演方法 |
5.2.1 海面风向与海浪扩展因子的数学模型 |
5.2.2 解决海面风向模糊的方法 |
5.2.3 海面风速与海浪扩展因子的数学模型 |
5.3 仿真与分析 |
5.3.1 仿真结果 |
5.3.2 其他因素的影响 |
5.4 实验结果及分析 |
5.4.1 实验一 |
5.4.2 实验二 |
5.4.3 船载HFSWR风场反演应用的讨论 |
5.5 本章小结 |
第6章 船载HFSWR海面有效波高反演 |
6.1 引言 |
6.2 海浪谱模型 |
6.2.1 无向海浪谱 |
6.2.2 方向分布函数 |
6.3 岸基HFSWR海面有效波高的反演方法 |
6.3.1 Barrick方法 |
6.3.2 Maresca-Georges方法 |
6.3.3 Heron方法 |
6.3.4 Wyatt方法 |
6.4 船载HFSWR海面有效波高的反演方法 |
6.4.1 SMB关系式 |
6.4.2 JONSWAP关系式 |
6.4.3 Pierson-Moskowitz关系式 |
6.5 实验结果及分析 |
6.5.1 风场数据预处理 |
6.5.2 海面有效波高反演结果 |
6.6 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
附录A |
附录B |
附录C |
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
致谢 |
个人简历 |
(9)海杂波背景下的雷达目标检测方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
主要符号表 |
英文缩略词对照表 |
1 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 研究现状 |
1.2.1 海杂波研究现状 |
1.2.2 雷达目标检测算法研究现状 |
1.3 研究内容与结构安排 |
1.3.1 研究内容 |
1.3.2 结构安排 |
2 海杂波与雷达目标检测基础知识 |
2.1 引言 |
2.2 雷达目标检测基本模型 |
2.3 海杂波的统计特性 |
2.3.1 海杂波幅度统计特性 |
2.3.2 海杂波相关特性 |
2.3.3 海杂波仿真方法 |
2.3.4 实测数据介绍 |
2.4 经典检测方法 |
2.4.1 单元平均检测算法 |
2.4.2 自适应匹配滤波检测算法 |
2.4.3 基于信息几何的检测算法 |
2.5 本章小结 |
3 基于最大特征值的雷达目标检测方法 |
3.1 引言 |
3.2 基于最大特征值的检测方法 |
3.2.1 算法设计及原理 |
3.2.2 性能分析 |
3.3 仿真结果及分析 |
3.3.1 基于仿真杂波数据的仿真实验 |
3.3.2 基于实测杂波数据的仿真实验 |
3.4 本章小结 |
4 基于谱范数的均值矩阵估计与雷达目标检测 |
4.1 引言 |
4.2 信息几何基础及新的几何测度 |
4.3 均值矩阵估计的几何方法 |
4.3.1 均值矩阵估计问题 |
4.3.2 基于谱范数测度的均值矩阵估计 |
4.3.3 基于谱范数测度的近似均值矩阵估计 |
4.4 基于谱范数测度的矩阵检测器 |
4.4.1 矩阵检测器设计及原理 |
4.4.2 性能分析 |
4.5 仿真结果及分析 |
4.5.1 基于仿真杂波数据的实验 |
4.5.2 基于实测杂波数据的实验 |
4.6 本章小结 |
5 基于不同几何测度和特征值的雷达目标检测方法 |
5.1 引言 |
5.2 基于几何重心的矩阵检测器 |
5.2.1 几何距离及矩阵估计器 |
5.2.2 算法设计及原理 |
5.2.3 仿真结果及分析 |
5.3 基于最大特征值的中值矩阵检测器 |
5.3.1 中值矩阵 |
5.3.2 算法设计及原理 |
5.3.3 仿真结果及分析 |
5.4 本章小结 |
6 基于滤波处理和特征值的雷达目标检测方法 |
6.1 引言 |
6.2 基于预处理的最大特征值矩阵检测器 |
6.2.1 问题描述及FFT-CA检测算法 |
6.2.2 算法设计及原理 |
6.2.3 性能分析 |
6.2.4 仿真结果及分析 |
6.3 子带最大特征值检测算法 |
6.3.1 算法设计及原理 |
6.3.2 仿真结果及分析 |
6.4 本章小结 |
7 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 创新点 |
7.3 展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
致谢 |
作者简介 |
(10)面向可见光遥感图像的海上目标快速检测和识别技术(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题的研究背景及意义 |
1.2 遥感图像海上目标检测技术的研究现状 |
1.2.1 基于合成孔径雷达的遥感图像海上目标检测和识别 |
1.2.2 基于红外图像的遥感图像海上目标检测和识别 |
1.2.3 基于可见光的遥感图像海上目标检测和识别 |
1.2.4 遥感图像海上目标检测算法的总结 |
1.3 可见光遥感图像海上目标分类 |
1.3.1 可见光遥感图像下的海上港口目标 |
1.3.2 可见光遥感图像下的海上舰船目标 |
1.4 论文主要研究内容和结构 |
第2章 可见光海上目标检测和识别的基本问题和关键技术 |
2.1 引言 |
2.2 可见光下的海上目标的基本特点和关键问题研究 |
2.2.1 可见光遥感图像下的海上目标 |
2.2.2 可见光遥感图像海上目标检测和识别技术的关键问题研究 |
2.3 现有的可见光遥感图像下的海上目标检测和识别算法 |
2.3.1 可见光遥感图像下的港口目标检测 |
2.3.2 可见光遥感图像下的海上舰船目标识别 |
2.4 可见光遥感图像下海上目标检测和识别的关键算法 |
2.4.1 基于SIFT的特征提取算法 |
2.4.2 基于视觉显着性模型的检测算法 |
2.4.3 基于深度学习的目标识别算法 |
2.5 本章小结 |
第3章 基于SIFT+SVM的可见光港口目标检测 |
3.1 引言 |
3.2 基于SIFT的港口目标检测算法流程 |
3.3 基于LEPA的图像边缘优化算法 |
3.3.1 港口目标检测算法的预处理 |
3.3.2 基于LEPA的图像处理方法 |
3.4 基于EC-SIFT的特征提取算法 |
3.5 港口候选区域的提取算法 |
3.6 本章小结 |
第4章 基于视觉显着性和ResNet的可见光舰船目标识别 |
4.1 引言 |
4.2 基于视觉显着性的舰船目标检测 |
4.2.1 颜色空间的选择 |
4.2.2 基于MHFT的显着性检测模型 |
4.2.3 基于MHFT的显着性检测结果 |
4.3 基于CNN的舰船目标识别算法 |
4.3.1 潜在舰船区域目标预提取 |
4.3.2 基于神经网络的深度学习方法 |
4.3.3 基于ResNet的舰船目标识别 |
4.4 本章小结 |
第5章 港口及舰船目标检测和识别算法验证 |
5.1 引言 |
5.2 基于SVM分类器的港口目标检测 |
5.2.1 SVM算法架构 |
5.2.2 港口目标检测 |
5.2.3 港口目标检测结果分析 |
5.3 舰船目标识别实验结果 |
5.4 本章小结 |
第6章 总结与展望 |
6.1 论文工作总结 |
6.2 论文主要创新点 |
6.3 研究展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
四、海面小型快速运动目标的探测方法(论文参考文献)
- [1]相控阵机载SAR海面动目标成像算法研究[D]. 张璘. 哈尔滨工业大学, 2021(02)
- [2]基于海面偏振特征的舰船目标增强探测研究[D]. 倪歆玥. 中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所), 2021(01)
- [3]海上搜救目标漂移预测模型研究及应用[D]. 朱岿. 中国地质大学, 2021(02)
- [4]轻小型无线光通信捕获与跟踪技术研究[D]. 戚兴成. 电子科技大学, 2021(01)
- [5]地波雷达海杂波背景下的船只目标检测方法研究[D]. 王祎鸣. 哈尔滨工业大学, 2021
- [6]基于SAR的船舶尾流反演研究[D]. 张杰. 西安工业大学, 2021(02)
- [7]海洋目标尾迹电磁散射特性与SAR成像研究[D]. 王乐天. 西安电子科技大学, 2020(02)
- [8]船载高频地波雷达海面电磁散射模型及风浪参数反演方法的研究[D]. 姚国伟. 哈尔滨工业大学, 2020(02)
- [9]海杂波背景下的雷达目标检测方法研究[D]. 赵文静. 大连理工大学, 2020(01)
- [10]面向可见光遥感图像的海上目标快速检测和识别技术[D]. 何健. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所), 2020(01)