一种基于YOLOv3的水下声呐图像目标检测方法

将目标检测框架应用于水下声呐图像处理是近期的高热度话题,现有水下声呐目标检测方法多基于声呐图像的纹理特征识别不同物体,难以解决声呐图像中由于形状畸变造成的几何特征不稳定问题。为此,该文提出一种基于YOLOv3的水下物体检测模型YOLOv3F,该模型将从声呐图像中提取的纹理特征和从深度图中提取的空间几何特征相融合,利用深度图中相对稳定的空间几何特征弥补纹理特征表述能力的不足,再将融合后的特征用于目标检测。实验结果表明,所提改进模型的检测性能相较于3个基线模型在识别精度方面具有明显提升;在对单个类别的物体进行检测的情况下,与YOLOv3相比,改进模型也表现出了更出色的检测效果。     

前向散射雷达目标回波特性实验

前向散射雷达是一种双基地角接近180°的特殊体制双基地雷达,它通过捕获目标穿越基线时引起的回波起伏变化实现目标的检测,因此对前向散射雷达目标回波特性的研究至关重要。以暗室实测的前向散射雷达回波数据为基础,分析了球体、二面角、三面角、圆柱体雷达目标前向散射场与辐射场相干叠加的综合效应,得出雷达目标进入前向散射区,回波幅度先减小后小幅反弹的规律。该文可以增进对前向散射雷达目标回波特性的认知,为目标检测与识别提供支撑。     

水下扁平结构散射声场计算研究

出于拓展计算频域宽度角度考虑,该文提出一种基于积分方程法和几何衍射法为理论基础的可覆盖水声全部工作频段的水下扁平目标散射声场的宽频域混合计算模型,并以矩形钢板为目标,对其在不同声波入射角度条件下的水下散射声场频域分布开展了定量研究与讨论分析,并得出:两种方法在所求解频域内的计算结果均互为补充,在中频段吻合程度较好,吻合频点与收发位置和结构的几何配置等因素有关;散射声场频域分布特征与各成分波间的相干作用有关.此外,对于钢板这类表面接近刚性的水下结构而言,镜向散射强度普遍强于前向散射.这表明,上述宽频域混合计算模型是可行的和可靠的,求解频域宽度和精度均得到有效改善,这对水下目标散射强度估计和自由场材料声学测试与评估等领域具有重要意义.     

前向散射雷达目标成像实验研究

为了验证前向散射雷达在检测和成像方面独特的应用以及在在反隐方面的优势,做了模型实验和实际车辆成像实验,实验表明:前向散射雷达系统通过发射单频连续波能够对穿过基线的目标进行检测和成像.该雷达系统具有结构简单、容易实现的优点,而且不受吸波涂层的影响,使得该体制雷达在探测隐身目标方面有着独特的优势.     

基于矢量水听器的双基地声呐前向干扰抑制技术

针对双基地声呐系统中存在特殊的直达声及前向散射等前向干扰,提出了矢量水听器在主动声呐系统应用的概念.利用矢量水听器可电子旋转的单边组合指向性,结合姿态传感器可实时抑制强前向干扰.分析并仿真了矢量水听器声压和振速通道灵敏度和相位一致性对干扰抑制效果的影响,为双基地矢量声呐的理论和实验研究奠定了基础.     

一种机载前视SAR动目标检测方法

当机载雷达接收天线阵面处于前视时,由于接收天线之间没有沿航迹基线,致使已有的基于沿航向基线的合成孔径雷达(SAR)动目标检测方法如DPCA,ATI方法无法应用。此外,由于在前视条件下地杂波的多普勒频率与空间角频率呈现非线性关系,从而给地面运动目标的检测带来困难。针对该问题提出了一种机载前视阵雷达SAR地面运动目标检测定位方法,该方法在短脉冲条件下利用降维空时自适应处理(STAP)技术对杂波进行抑制,然后采用最优波束形成方法对动目标进行径向速度搜索。该方法能够实现在前视SAR条件下的地面动目标检测。仿真实验结果验证了该方法的有效性。     

双基地前向散射雷达探测与成像

前向散射雷达(Forward Scatter Radar, FSR)作为一种特殊的双基地雷达,可以利用目标在穿越收发机之间基线的运动而形成的前向散射信号进行探测、成像与识别。由于前向散射效应对提高目标雷达截面积具有重要意义,因此,前向散射雷达在反隐身探测方面具有显著的优势。文章首先综述了前向散射雷达截面积、前向散射雷达目标探测及阴影逆合成孔径雷达(Shadow Inverse Synthetic Aperture Radar, SISAR)成像的国内外研究现状,重点分析了前向散射杂波的统计特性、高精度参数估计与多目标分辨等关键难题;在此基础上详细介绍了前向散射雷达探测和SISAR成像研究的最新理论和实验进展,首次给出了基于北斗导航卫星的民航客机前向散射探测实验结果;最后,对前向散射雷达探测和成像的研究前景和发展趋势进行了展望,为隐身目标的探测与识别研究提供一种新的技术手段。      

基于子孔径分析的极化散射机理研究

在用极化sAR数据研究极化散射机理时,利用的是大量不同方位观察角度下接收的目标散射数据,但通常极化散射特性随方位角的变化并未被考虑。文中提出利用子孔径分析方法研究极化散射机理。子孔径是在不同的方位观察角度下．对整个场景的响应。用子孔径方法分析高分辨率极化sAR图像,可以突出全孔径中雷达后向散射的瞬时变化．因此可用于各向异性特征和非平稳目标的检测。最后利用丹麦EMISAR获取的L波段极化SAR全孔径图像数据进行仿真验证,提出了一种计算相对标准偏差的方法来检测非平稳目标。     

一种大基线分布雷达近场相参探测技术

大基线分布式孔径雷达探测近场目标时,由于各孔径对目标的观测角差异较大,雷达接收到的目标散射回波间的相参性差,难以对回波进行相参积累。本文首先研究了目标回波相参性与回波角度和雷达距离分辨率之间的关系;随后,在大基线分布式孔径雷达近场下,通过分辨单元精细刻画,将大散射点目标变为由若干个强散射点组成的“多目标”,进而分别对各强散射点回波进行相参积累;最后,进行仿真分析和试验。结果表明,目标散射回波在大观测角下的相参性得到有效改善,提高了检测信噪比得益,从而验证了本方法的正确性。     

基于代价参考粒子滤波的存在概率检测算法

为提高统计特性未知情况下对非线性微弱动目标的检测能力,本文提出一种基于代价参考粒子滤波的检测前跟踪算法.首先在代价参考粒子滤波的状态向量中增加模拟目标存在状态的离散变量,并在离散变量的转移过程中引入相关系数判决机制;其次,利用代价参考粒子滤波的输出估计存在概率;最后,基于存在概率构造检验统计量.当检验统计量大于给定门限时宣布目标出现.天波雷达目标检测的仿真表明,当系统的统计特性已知时,该方法的检测性能与基于传统粒子滤波的似然比检测、存在概率检测等相当;当统计特性未知时,该方法的检测性能比传统方法提高了2dB以上.本方法可用于复杂背景下的监测系统,如雷达、声呐等.     

Investigation of Electromagnetic Complex Scattering for Spherical Targets in Ku Wave Band

This paper studies the electromagnetic reciprocity among spherical targets. The second scattering field for a target is derived in detail. The complex scattered field and the bistatic RCS are presented respectively. The simulations for the obtaining result in Ku wave band show that the size of the principal target affects greatly both the forward scatter and the backward scatter. The influence of the targets around shows definite periodicity. The second scattered field decrease with the increase of distance between two targets. The more near the forward area the rounding target is, the bigger its affect is. The magnitude of the second scattered field is about 10^–3 comparing with that of the first scattered field. The size of surrounding particles can be considered as a stated scale when researching the electromagnetic reciprocity. This kind of interaction for three dimensions can be investigated easy by using the obtained result and coordinate transformation.     

一种隐身目标电磁散射特性的计算方法

针对空空导弹无线电引信,用广义的雷达有效散射截面(CRCs)描述隐身目标近场散射特性.对覆盖吸波涂层的目标,以组合的三角形平面单元拟合目标的几何外形.利用物理光学法和物理绕射理论[1]计算目标每一单元的散射场和绕射场.考虑目标上的二次反射,计算无线电引信接收天线径上的目标电磁散射场.无线电吸波涂层目标的反射系数采用迭代方法计算,其方法可适用于具有任何类型电磁参数涂层的目标.以长空靶机和靶5目标为例,计算了其近场散射特性,为无线电引信设计提供参考依据.目标近场电磁散射特性的计算方法适用于隐身目标和非隐身目标.     

复杂目标散射中心正向建模数据分析

高分辨率雷达目标识别技术能够有效获取复杂目标信息。提出了基于几何CAD 模型的复杂雷达目标参数散射中心模型的分析方法。该方法完全脱离SAR 图像,紧扣目标的几何及物理性质。基于复杂目标散射中心的正向建模方法,确定了散射体的幅值、频率依赖参数、散射类型、位置以及长度等参数。基于VS2010 平台完成散射中心参数管理软件设计,将各个离散姿态下获取的散射中心数据汇总和归类,完成复杂目标的参数化重构SAR成像。从目标几何特征出发,对复杂目标进行部件分解,借助射线追踪的方法,对射线经过的路径进行分集,可以将不同部件的散射贡献区分开,精确反映复杂目标的散射来源和散射机理。文中的算例说明了复杂目标散射中心正向建模的合理性。     

二维密集导体目标散射的数值模式匹配法

用数值模式匹配法(Numerical Mode Match,NMM)求解空间随机分布的二维任意形状导体柱目标的复合散射。每个目标的散射场在各自局部坐标系中用柱面波函数展开,外部空间的散射场由所有目标散射场的叠加共同贡献。在每个导体目标表面选取若干离散点数值匹配边界条件,得到关于展开系数的超定矩阵方程,用奇异值分解(Singular Value Decomposition,SVD)或最小二乘法获得其最佳逼近解。这样,空间的散射场可由级数展开解析计算。数值分析了展开级数的截断问题,与矩量法(Method of Moment,MoM)数值计算的结果比较和误差分析获得不同形状和不同尺寸目标的展开项数,并用多项式拟合了简单的函数式。最后,针对不同形状组合的多导体柱复合散射模型分析其双站散射计算,与MoM方法的结果比较表明:数值模式匹配法能快速准确地分析任意尺寸任意位置任意形状复合目标的散射计算。     

靶标雷达特性快速预测与分析

含多次散射复杂靶标雷达特性的快速预估和分析是靶标设计优化的重要基础,同时也是电磁散射建模领域的重要研究课题之一。多次散射结构及其复杂散射机理导致靶标雷达特性仿真效率低下、特性分析困难。本文提出了一种CPU多核并行技术、GPU硬件加速技术和KD?Tree遍历技术相结合的靶标高频电磁散射加速方法,建立了带腔舰船、角反射器阵列与舰船等含多次散射复杂靶标的高频电磁散射模型,可以满足大型靶标进行快速评估的需求。本文进一步提出了多次散射距离像位置快速预测方法,通过多次散射射线分集结合射线路径相位理论预估,快速推导了多次散射等效视在中心的位置,揭示了含腔靶标的多路径散射机理与作用过程;并通过舰船目标的仿真与分析,建立了大型靶标多次散射形成的强散射贡献与其具体几何结构之间的映射关系。     

粗糙地面上复杂目标的正向散射中心参数化建模研究

为了研究复杂目标与粗糙地面的复合电磁散射,提出了一种粗糙地面上复杂目标散射中心参数化建模的方法.首先对复杂目标进行高精度三维几何建模,同时对地面的三维几何模型进行数值模拟.然后直接从模型出发,采用射线分裂追踪技术对空间射线进行标记与归类,将复杂环境和目标的强散射源进行分离及定量表征.最后基于属性散射中心模型形式,正向确定散射中心模型的参数,构建粗糙地面上复杂目标散射中心参数化模型.文章给出了裸土上坦克的散射中心参数化模型,并将重构的合成孔径雷达（synthetic aperture radar,SAR）图像与可信的高频算法仿真SAR图像进行对比分析,重构结果与仿真结构具有较好的一致性,验证了对该类目标进行参数化建模的有效性,拓展了正向参数化建模目标适用范围.     

The measurement of the electric field on the surface above conducting objects immersed in a dissipative half-space

The experimental set-up and techniques for the measurement of the electromagnetic fields on the surface above metal targets submerged in salt water are described. The variation of the electric field with respect to the depth of the scattering target is discussed. An attempt is made to relate the measured field components to the size and the shape of the scattering targets.     

起伏目标检测的应用研究

以RCS 分布模型中最典型的字2 模型为例,分析了起伏目标回波统计特性,推导出单脉冲起伏目标、脉冲积累后起伏目标的检测概率计算公式,并画出相应的检测性能曲线。脉冲积累后起伏目标的检测概率公式填补了目标特性领域在该研究方向上的理论空白,可用于研究脉冲积累下任意起伏目标的检测性能,为目标散射特性研究、雷达系统设计及车辆自