《信号处理》“海上目标探测”专题(正刊)征稿通知

海洋目标类型多样,覆盖海面、水下、空中,包括民船(商船、渔船、货轮等)、军船(航母、驱逐舰、护卫舰等)、钻井平台、潜艇、无人潜航器、水雷、鱼雷,以及海上飞行的民航、军机(预警机、战斗机等)、导弹、无人机等,分布区域广阔。与此同时,受台风、洋流等因素影响,海洋环境复杂,气象多变,对声、光、电、磁等探测手段具有不确定的影响.     

天基观测条件下复杂环境对空中弱小目标可探测性的影响

针对天基观测复杂环境下空中弱小目标远程广域探测的需求,立足于天基光学探测链路,分析太阳光照、云层及地表等复杂背景环境与目标辐射的相互作用机理,在此基础上提出影响天基目标光学特性的探测场景环境要素;然后结合目标的可探测性表征,分析在不同探测谱段情况下,不同光照、地表背景类型及云层等复杂环境要素对目标可探测性的影响规律;最后以某典型目标为例,结合现有的目标特性认知与理论建模,分析得出复杂环境要素的影响排序,并根据目标信杂比随谱段的变化特性,提出探测谱段的优选建议,为我国隐身/反隐飞行器设计、探测系统设计及信息处理算法优化提供理论依据与科学指导.     

LED夜视探测及图像质量提升

夜视目标探测现已广泛应用于工业、交通、海洋探测、视频监控等多个领域,采用LED阵列为光源,降低成本的同时,也保证了发光强度。然而,由于夜视成像受大气湍流、吸收和散射等环境的影响以及成像设备的限制,图像质量受到严重的退化影响。因此,针对LED夜视,通过量化LED阵列光束在夜间大气中的传输,及大气湍流和气溶胶对成像的影响,计算得到成像过程的调制传递函数(MTF),以传输退化模型的点扩散函数作为先验知识,结合半盲图像复原法,对目标图像进行处理,提高LED夜视成像的图像质量。并将该方法与传统盲复原方法进行比较,验证了该方法的有效性,图像质量得到了明显改善。     

机载海洋激光雷达系统中的光束扩散

本文用蒙特卡罗模拟方法，研究了用于探测水下目标的海洋激光雷达系统中光束的扩散，得到了各种水质条件下不同深度处水下光班的半径，结果与国外的有关研究结果相吻合；我们还首次计算了水面上目标返回光斑的半径以及其中的亮度分布，并研究了海浪和泡沫对光束扩散的影响，这些结果对于海洋激光雷达系统的设计具有非常重要的意义。     

静止轨道瞬态点源多目标闪电信号实时探测技术

闪电是具有代表性的瞬态点源多目标,与雷暴等强对流气象现象有着密切的联系,通过对闪电的观测可获取雷暴雨等强对流天气的分布、变化、定位。文中论述了在静止轨道上利用瞬态点源多目标闪电信号和缓变的云层、陆地与海洋等背景噪声之间存在时间、空间和光谱特性上的差异,采用光谱滤波、空间滤波、帧—帧背景去除三种方法的组合来实现瞬态点源多目标闪电信号的增强与探测的方案及其技术实现,进行了理论分析与试验验证。     

海洋激光遥感技术研究进展(特邀)

国内正处于实施21世纪海洋丝绸之路战略部署的关键时期,发展海洋光学技术是支撑国家中长期发展战略的重要方向。海洋激光遥感技术是海洋光学的重要研究领域之一。激光雷达作为近年来快速发展的新型主动遥感技术,由于其具有高精度及高时空分辨率的优点,已在海洋激光遥感领域得到广泛的应用。文中基于布里渊散射激光雷达和海洋成像激光雷达介绍了海洋激光遥感技术的研究进展,以及我国在水体参数测量、水下目标探测和海洋地形地貌的激光遥感中的应用。     

面向无人机群目标探测架构和关键技术研究进展

无人机(UAV)在军事、商业和民用领域的应用日益广泛,随着无人机群数量的增加,对于安全、隐私和公共利益的影响也日益受到重视。因此,研究面向无人机群目标的探测技术显得越来越重要。目前国内外已经开展了多项无人机群目标的探测相关研究工作。本文研究了无人机群目标探测的研究现状以及面临的挑战;然后针对这些挑战讨论了无人机群目标探测架构技术的类型。针对集中式、单一手段难以满足无人机群精细化感知、态势评估需求,提供了面向无人机群目标的空地联合多域探测架构,该架构具体包括：组网雷达、分布式频谱被动监测设备、移动多光谱感知设备、移动频谱监测设备;结合了不同感知方式在不同距离、不同方位、不同粒度等维度的优势,通过级联、协同、融合方式突破了单域探测的局限性。最后对其中关键技术进行了分析与总结。     

导弹助推段天基预警探测综述

鉴于天基探测对国家导弹防御有着重要作用,对天基探测系统的组成及工作方式、红外与光谱的天基探测方法进行总结归纳。首先介绍了天基系统的高轨和低轨卫星的主要任务,并以助推段导弹为目标,对其尾焰进行红外分析与光谱分析。在此基础上,介绍了最大中值滤波、Top-hat滤波、PM滤波等经典的红外探测方法及光谱角信息散度、光谱角匹配、二值编码等的光谱探测(识别)方法,通过对其探测结果的分析,总结出了红外探测与光谱探测的优缺点。     

强光干扰红外成像系统性能计算与仿真研究

针对现代战场诸如探照灯、照明弹、战场火光(多种面光源和点光源等)等强光光源对红外成像系统探测性能的影响,建立红外成像系统对面目标的识别性能和对点目标的探测性能估算的数学模型,并在VC6.0下实现对目标与背景温差、目标的识别距离等参数的计算,建立红外成像系统作用距离模型。最后,对红外成像系统分别受杂散光、强激光干扰以及硬损伤情况下的效果进行仿真,仿真结果可对实际红外成像系统受强光干扰效果做一借鉴,最后对干扰效果的提出了主观评价方法。     

可控源法发射频率对测深的影响分析

用于海洋油气勘探的电磁法技术主要为可控源电磁法。文章主要研究分析用可控源所激发电磁场在海底介质中的传播衰减以及不同发射频率、收发距等对探测深度的影响,并进行了一维数据的模拟、分析,结果表明发射频率与收发距和探测深度均成一定的反比。     

海面上电大尺寸目标电磁散射特性研究

基于几何光学法(GO)、物理光学法(PO)、射线弹跳法(SBR)和等效电流法(MEC),提出了一种快速计算金属海面上电大尺寸目标电磁散射的解析算法。该算法考虑了阴影效应,运用GO/PO+SBR计算了目标与海面的镜面反射以及它们之间的多次相互作用,并运用MEC计算了目标的棱边绕射以改进计算结果。应用该算法计算了平板上方规则金属目标的双站雷达散射截面(RCS),并与传统矩量法(MoM)进行比较,验证了算法的有效性。最后,计算了PM(Pierson-Moskowitz)海浪谱的随机海洋粗糙面上舰船模型目标的散射特性,并对计算结果进行了分析,讨论了海洋面以及入射波参数对散射结果的影响。     

空间光电探测/干扰技术需求与展望

围绕对深空背景/目标信息认知与空间对抗能力的提高,提出对基于天基平台的中高轨深空目标光电信息荻取新方法;太空平台光电攻防新概念;以及深空背景/目标识别新技术研究的需求,以及其中所涉及主要技术难题,为建立国家空问光电探测/干扰技术研究基础,为进一步"和平利用空间",以及缩小与美、俄在空间攻防技术领域的差距,呼吁加大技术基础与能力建设建议.1需求技术领域(1) 天基深空目标光学信息探测;(2) 深空目标光电特征认知识别;(3) 天基光电探测/干扰卫星系列;(4) 星间激光通信信息截获干扰;(5) 空间激光探测/干扰中继卫星.2重点研究内容(1)深空目标光电信息探测新方法:1)深空目标红外辐射信息与特征探测;2)空间敌我双方目标识别方法与手段;3)卫星及天体目标激光散射特性测量;4)星间激光通信信号实时截获与破译(2) 空间平台光电攻防新体制:1)军用卫星光电探测系统特点与弱点;2)天基多波长电激励高效能新型激光器;3)星载光纤激光相控阵探测/干扰一体化;4)对空间激光/红外源低虚警探测识别;5)自适应宽波段激光防护机理与方法(3)空间卫星平台光电新技术:1)星载脉冲激光电源与高效储能技术;2)无后座力小目标近程激光推进技术;3)对卫星光学镜面/电池粘污材料技术;4)对太阳能电池板的遮蔽网覆盖技术3 主要科学技术与难点问题(1)天基高效能激光器技术(2)天基光电探测识别技术(3)空间卫星平台配套与支撑技术     

大气探测激光雷达网络和星载激光雷达技术综述

大气探测激光雷达以精细的时空分辨率、高探测精度和连续廓线数据获取能力成为大气探测强有力的工具。通过激光雷达观测网络和星载激光雷达, 可以获得大空间尺度持续的四维大气信息,满足环境、气象和气候研究的需要。介绍了目前存在的比较重要的激光雷达网络和航天强国的星载激光雷达计划。主要的激光雷达网络有全球大气成分变化探测网(NDACC)、欧洲气溶胶研究激光雷达观测网(EARLINET)、亚洲沙尘激光雷达观测网(AD-NET)、美国东部激光雷达观测网(REALM)、微脉冲激光雷达网(MPLNET)和独联体激光雷达网(CIS-LINET),分别介绍了它们各自的功能、激光雷达类型和站点、日常观测活动与规范。激光雷达空间技术试验(LITE)开启了星载激光雷达的新纪元,之后美国航空航天局NASA、欧空局ESA和日本宇航局JAXA先后开展了星载激光雷达计划,分别介绍了这些星载激光雷达的科学目标、激光雷达类型及相关参数以及技术原理。中国也正在筹划研制激光雷达卫星载荷,用于探测大气气溶胶、云和二氧化碳。最后总结说明了激光雷达网络化和卫星载荷的优势和应用。     

面目标激光告警设备探测概率数学模型

在面目标激光告警设备中，一般多采用激光告警单元组网方式实现。面目标激光告警设备探测概率，与激光源参数(辐射功率Pt和束散角θ)、大气参数(大气衰减系数α和修正系数β)，测试距离(R)以及设备探测灵敏度(Emin)等有关，还与激光告警单元在面目标内的布局有关。该数学模型的建立，可为激光告警设备在面目标上的布局设计提供方案支持。     

X波段雷达对海探测试验与数据获取

针对雷达对海上目标探测技术研究的数据需求以及目前公开的雷达对海探测数据缺乏的问题,该文提出一项“雷达对海探测数据共享计划”,旨在利用X波段固态全相参雷达等多型雷达开展对海探测试验,获取不同海况、分辨率、擦地角条件下目标和海杂波数据,并同步获取海洋气象水文数据、目标位置与轨迹的真实数据,实现雷达实测数据的标准化、规范化管理,推进数据集公开共享,服务于海杂波特性研究,有力地支持海杂波抑制和目标检测技术研究。      

卫星探测海洋目标的效能评估体系分析

针对卫星探测海洋目标的效能问题,研究其基于实用化应用的量化描述方式.建立卫星探测能力评估指标体系,并给出各评价指标的定义及数学模型,然后基于层次分析法确定卫星探测海洋目标的各评价指标权重.以某想定为背景,进行了仿真计算,最后基于卫星探测海洋目标效能评估能力量化描述得出卫星探测能力优劣结论.仿真结果表明,该指标体系能够解决卫星探测海洋目标的综合效能评估问题,并且该研究成果对航天装备效能评估和装备体系发展规划论证具有一定的指导意义.     

海洋锋对潜艇水声通信与探测的影响分析

海洋锋会对水声信号的传播产生极大的影响,并能削弱潜艇水声通信和声呐探测效果.只有掌握海洋锋对声信号的具体影响,才能在实际作战中有效规避其带来的不利影响.利用射线模型对深海水声环境进行仿真,给出声源在锋两侧的冷水区和热水区中的声线传播图、传播损失图及多途效应的仿真结果,通过与标准深海环境对比,分析海洋锋对潜艇通信和探测的影响.仿真分析结果表明:海洋锋的存在将削弱潜艇通信和探测的效果,但在锋面所处的深度进行水声通信和探测,可在一定程度上削弱其影响.     

负折射对海上光电传播特征的影响分析

由于可见光、红外等光电设备对近海面(50 m范围内)的低空目标进行跟踪探测时受大气折射效应影响显著,导致探测距离增大或缩短,伴随出现多目标现象,增加了系统的虚警概率,干扰目标的跟踪.基于近海面海气通量算法与射线跟踪算法建立海上光电传播特征评估模型,并利用2009年12月在黄海北部某海域开展的负折射环境下光电探测的实验数...     

现代卫星导航技术

从船只到飞机,从汽车到火车,现代交通工具的发展可谓日新月异,要想安全、快捷地到达目的地,准确、及时、便捷的导航工具是不可或缺的。导航的按原理一般分为天文导航、无线电导航、惯性导航、地磁导航等,随着空间技术的发展,人们找到了一种理想的导航工具,即利用地球卫星进行导航。卫星导航可以为陆地、海洋、空中和空间的目标提供导航定位服务,且不受气象条件和航行距离的限制,导航精度比较高,所以被广泛的运用于现代生产生活之中。本文就卫星导航技术的概念,种类和发展做出了阐述和总结,就全球定位系统(GPS)和北斗导航定位系统的原理及特点做出了分析,并对未来卫星导航技术的发展做出了展望。     

基于矢量水听器的水下声学浮标系统设计

针对海洋安全技术发展对无人自主探测平台的迫切需求,设计了一种具有海洋目标探测功能的水下声学浮标系统,该系统声学探测单元基于姿态感知复合同振式矢量水听器,水声数据采集与实时分析单元采用FPGA+DSP的设计方案,可控制声学探测单元工作时序,并完成水声和姿态信息联合信号处理。为验证水下声学浮标系统目标探测能力,在南海某海域开展目标探测能力试验验证。结果表明,深海良好水文环境条件、浮标采用定深漂流工作模式,对600 t级、10节航速航行科考船探测距离≥10.3 km。