基于方向谱的海浪三维数值模拟

为进行海面视景仿真,对基于方向谱的海浪三维数值模拟方法进行了研究.采用Gerstner波对海浪模型进行了建模,并增加陡度控制参数控制海浪波形,总结了常用的海浪谱和方向扩展函数,分析了波浪立体观测计划(SWOP)和Donelan方向扩展函数之间的异同,采用PM谱和Donelan方向扩展函数构成的海浪方向谱,进行了海浪的三维数值模拟.结果表明,该方法仿真效果逼真,具有较高的应用价值.     

动态海面红外视景仿真研究

动态海面红外视景仿真在战场红外视景重构以及红外跟踪制导装备研究方面有着极其重要的作用.为提高海面红外仿真效果,采用Gerstner波进行海浪波面建模,采用基于PM谱和SWOP方向扩展函数的海浪方向谱进行波面参数计算,根据海面辐射特性进行海面红外辐射效果模拟,实现了动态海面高逼真度红外视景仿真.仿真结果表明,该方法符合实际情况,具有较高的应用价值.     

JONSWAP谱海面散射特性受相关参量的影响分析

联合北海波项目(JONSWAP)谱海面主要由风速、风区、谱峰因子等参数确定,针对模拟JONSWAP谱海面时相关参数的数值确定的需要,利用双叠加方法生成了满足JONSWAP谱分布的三维海面,分析了谱峰因子和方向集中度参数的取值对海面几何模型的影响;然后利用物理光学法仿真分析了JONSWAP谱海面的平均后向散射系数随谱峰因子以及方向集中度参数的变化关系。仿真结果表明,谱峰因子对海面平均后向散射系数影响小于1 dB,方向集中度参数对海面平均后向散射系数影响大于5 dB。因此得到了在研究JONSWAP谱海面的电磁散射时,谱峰因子可取为平均值以及方向集中度参数取值需要根据海浪的成长状态确定的结论。     

海面环境信号传播特性的FDTD算法研究

海浪是影响海面环境下信号传播特性的重要因素。文中采用FDTD算法对海面环境下信号衰落和时延特性进行了研究。模型中采用修正的PM谱模拟随机海浪,生成随风速变化的成熟海浪。文中设置了不同的仿真环境,得到不同观测点的瞬时电磁分量,通过数据分析,得到在固定发射机和接收机位置的情况下,路径损耗和时延随浪高的变化曲线。     

基于快速Fourier变换三维海浪建模方法研究

提出了基于海浪谱的快速Fourier变换的大范围深海场景的建模方法.针对海浪三维结构上的缺陷,计算出用于水面网格变形的顶点三维数据,还计算出用于水面光照计算的表面法向量和切向量,将得到的高度场数据平铺到可见区域的网格上,以模拟出整个可见海面的波浪效果.该方法能够区分杂乱的海浪细微轮廓,可以很好的完成海浪的三维模拟,最终改进了三维海浪仿真的真实感和清晰度,达到了令人满意的效果.     

星载SAR海面场景回波仿真

利用分形海面模型、Kirchhoff近似电磁散射模型和基于时序的动态场景回波仿真模型得到星载SAR海面场景回波.给出理想单色波海浪和分形海面回波仿真实例,回波成像结果符合倾斜调制、速度聚束调制和实际海面SAR图像的统计特性,表明该方法有效.仿真得到的回波数据可为星载SAR海面顺轨干涉(ATl-SAR)测洋流、海洋全极化探测、反演海谱等仿真研究提供源数据.     

弹载合成孔径雷达动态海面成像模拟研究

海面成像模拟是对海作战导弹弹载合成孔径雷达(SAR)成像制导全过程动态仿真的重要组成部分,对于系统的性能分析和优化设计具有重要意义。研究了弹载情况下SAR对海成像模拟问题,提出了基于三维海面波动模型及弹载SAR工作过程的成像模拟方案。出于逼真性及运算速度的考虑,仿真时动态海面选用基于海浪谱的双尺度模型,海面散射模型选用双尺度散射模型。结合一组典型弹载SAR系统参数,分别在正侧视和斜视模式下对三种典型海况的动态海面进行了成像模拟,并利用实际海面SAR图像的统计特性验证了模拟结果的有效性。     

雷达波谱仪信号仿真及海面各向异性的修正

为研究星载真实孔径雷达波谱仪信号预处理及海浪谱反演方法,该文建立了雷达波谱仪信号仿真模型,阐述了海浪调制谱和方向谱的信号仿真流程。对不同海浪谱模型,不同海况条件下的海面进行仿真,结果表明反演得到的调制谱与参考调制谱具有良好的一致性。同时,海面各向异性对海浪方向谱的反演存在影响,进而提出了通过拟合不同方位向雷达后向散射系数随入射角的变化曲线的方法。利用归一化调制系数的方位向变化规律修正海面各向异性对海浪方向谱反演的影响。仿真结果表明,在噪声条件和无噪条件下,经过调制系数修正后,反演方向谱与参考方向谱的误差明显减小。尤其是在风浪和涌浪同时存在且方向互相垂直的海况条件下,方向谱积分能量误差由20%下降到2%以下。     

水下光通信系统的建模与仿真

主要分析随机海面的光学特性,并在特定的位置和范围内描绘了不同风速等条件下的接收光斑图,然后利用线性波浪理论对海浪谱进行数值模拟建模仿真,得出随机海面对水下通信系统的影响系数,对实际的水下通信系统工程的建立有重大的参考意义.     

海面环境中红外偏振成像系统作用距离模型

诸多实验证明海面辐射具有偏振特性,目前还没有有效的红外偏振成像系统的海面目标探测能力的相关理论。利用T. Elfouhaily提出的海浪方向谱模型反演出海浪高度分布;通过一种基于Monte-Carlo光线逆追踪的方法分析了海面的红外偏振辐射特性;根据Stokes矢量分量的噪声特性建立了Stokes矢量各分量的最小可分辨温差值(MRTD)计算方法;并在此基础上,利用Stokes矢量分量的MRTD与场景的表观温差(ATD)的差异建立了海面环境中的红外偏振成像系统作用距离模型。     

傅里叶域内双背景模型的海上红外序列图像目标检测

针对不同波动程度的海场景下红外目标检测的难点,提出一种傅里叶域内对海背景进行双模型建模的目标检测算法.由于不同的海场景具有不同的海水波动模式,用单一的模型较难准确的描述所有的海场景.海水在傅里叶域内幅度谱的稳定性较强,因此提出一种傅里叶域内的双海水背景模型,即概率单高斯模型和混合高斯模型.首先对海上红外图像进行行方向的...     

Determining scale and sea state from water video.

In most image processing and computer vision applications, real-world scale can only be determined when calibration information is available. Dynamic scenes further complicate most situations. However, some types of dynamic scenes provide useful information that can be used to recover real-world scale. In this paper, we focus on ocean scenes and propose a method for finding sizes in real-world units and the sea state from an uncalibrated camera. Fourier transforms in the space and time dimensions yield spatial and temporal frequency spectra. For water waves, the dispersion relation defines a square relationship between the wavelength and period of a wave. Our method applies this dispersion relation to recover the real-world scale of an ocean sequence. The sea state--including the peak wavelength and period, the wind speed that generated the waves, and the wave heights--is also determined from the frequency spectrum of the sequence combined with stochastic oceanography models. The process is demonstrated on synthetic and real sequences, validating the results with known scene geometry. This has wide applications in port monitoring and coastal surveillance.     

基于双向有限差分抛物方程法的海洋环境电波传播研究

采用双向抛物方程（two-way parabolic equation，2WPE）法来预测复杂海洋环境中的电波传播特性，用双向有限差分（two-way finite-difference，2WFD）法求解2WPE，考虑了海岛等不规则地形引起的电波后向传播和大气波导的影响，并在前向和后向电波传播预测中引入一种改进的分形海面模型来模拟起伏波动的实际海面边界，且能模拟海面的大尺度浪涌特性和毛细波细微结构特性.在典型的数值算例中，我们将采用改进分形模型处理海面边界时计算得到的双向电波传播因子和采用Miller-Brown模型处理海面边界时计算得到的双向电波传播因子进行对比和分析，数值分析结果表明，在相同风速条件下，采用改进分形模型处理海面边界时计算得到的双向电波传播因子波动更剧烈，能更准确地反映出实际起伏波动海面对电磁波传播的影响.     

弹性物体在混响背景下的散射信号检测

混响是主动声呐的主要背景干扰,是由发射信号引起的,其谱结构与发射信号也具有一定的相似性,是一种非平稳的有色干扰噪声.特别是在浅水情况下,强大的混响干扰尤其严重.而在实验数据中有时并没有获得发射声信号的取样.本文采取一种尝试,截取一段高信混比回波作为发射信号来考虑,同时截取纯混响叠加到回波信号上,以模拟低信混比的情况,在混响自回归(AR)模型的基础上研究混响的预白化处理,并将预白化处理后的信号用于匹配滤波器的信号检测.     

基于ZMNL的相关广义复合分布雷达海杂波仿真

在现代雷达体制中,广义复合分布模型更适用于描述雷达海杂波的幅度分布特性。在海杂波的仿真中,准确、高效地模拟海杂波,对雷达信号处理和海面目标检测具有重要的现实意义。文中讨论了广义复合分布海杂波模型,提出一种基于零记忆非线性变换的相关广义复合分布海杂波仿真的新算法,该新算法采用独立产生杂波序列的幅度与相位的方法,可以避免求解复杂的非线性方程,具有运算量小的特点。仿真实验结果表明了该方法的准确性和可行性。     

雷达目标模拟器设计研究

为解决在雷达信号处理机研制过程中缺乏作战场景和回波输入的问题,提出了高置信度的雷达目标回波信号和战场复杂电磁环境设计方法。通过分析弹道导弹目标发射、飞行工作流程,设计了相应的雷达模拟器系统构架,确立了雷达面临的作战场景和回波信号、噪声、杂波、干扰的模型。基于复杂场景规划,利用图形处理器(GPU)处理平台实时产生雷达信号,生成高置信度的复杂电磁环境回波输出。该雷达目标模拟器的研制可以解决雷达研制过程中接口、功能和性能验证问题,为雷达提供更加真实和完备的测试场景,加快雷达系统研制进度,提升雷达的综合性能测试能力,具有很强的工程应用价值。     

基于粒子系统的实时模糊场景实现

粒子系统被认为是模拟不规则模糊景物最成功的一种图形生成算法,一般用于对自然景物的动态模拟。为了实现诸如飞机尾迹、干扰弹爆炸等场景模拟,文中采用了粒子系统图像生成算法。由于运行平台是基于嵌入式DSP,所以无法借用众多经典的图像API。为了真实且较快地模拟场景,针对不同场景提出了不同的实现算法,取得了一定的效果。     

机载GNSS海面回波信号的模拟

为了模拟较为真实的GNSS海面回波信号,除了GNSS海面反射信号外,海杂波信号也是必不可少的.海杂波的建模和仿真是回波信号模拟逼真度的决定因素.文章运用网格映像法划分海面杂波单元,并确定合适的幅度分布模型和功率谱模型,完成机载海杂波信号的建模.最后,进行了海面回波信号的模拟仿真,并与机载实验的实测数据进行了比较,结果表明仿真数据与实测数据的相关系数可优于0.9,从而验证了该方法的有效性和合理性.     

粗糙海面对电波传播的影响研究

蒸发波导能够部分陷获电磁波的传播,从而改变电磁波的传播特征,形成超视距传播,但是粗糙海面对电波传播的影响会削弱这种传播特性。基于抛物方程(PE)模型,采用包含粗糙海面阴影效应的反射系数来计算电波传播损耗,仿真结果略大于采用Miller-Brown模型做海面粗糙度修正的传播损耗值。表明当波长与浪高可比拟甚至远小于浪高时,粗糙海面的阴影效应对电波传播的影响不可忽略。     

一种基于AODV协议的改进协议Q_AODV

文章提出一种新的基于Ad hoc网络中具有代表性的路由协议AODV的修改协议Q_AODV以支持Qos路由，并且采用NS-2网络模拟仿真工具对相同场景下AODV与Q_AODV路由协议进行了模拟．比较其QoS性能，得出了结论。