地面金属目标红外与毫米波辐射特性及控制研究

从研究地面金属目标与地面背景辐射对比度的角度出发,综合分析了目标关键部位分别在红外与毫米波波段的辐射特性,在此基础上探讨针对红外与毫米波被动探测的辐射特性控制方向和综合干扰措施,并引入人工神经网络提出了综合干扰效果评估模型的建立。

金属目标微波辐射特性的理论分析和缩比测量

根据微波辐射测量的基本原理，导出了计算金属目标微波辐射无线温度对比度的一般表达式。论述了这一表达式在实际使用中存在的问题，提出了金属目标微波辐射天线温度对比度的缩比测量方法。实验结果表明，这一测量方法简便可靠，经济实用。

基于被动毫米波图像的金属目标特征提取方法

针对探测金属目标时其中心难以确定的问题,提出了分割被动毫米波辐射图像过渡带的算法以精确获取其几何尺寸及特征;通过实测金属立体目标的辐射数据矩阵进行成像,对毫米波辐射图像进行基于Canny算子的边缘检测与分析,结合金属目标辐射特性以及天线参数分割目标边缘过渡带,计算金属目标的面积、周长并提取其中心位置;实验结果表明,该方法误差控制在9.3%以内,可以精确提取金属目标几何特征及目标中心。

反涂层隐身地面金属目标的毫米波辐射探测方法

针对涂层隐身地面金属目标难以探测的现实问题,从辐射探测角度研究了毫米波交流辐射计用于发动机工作状态下涂层隐身地面金属目标探测的新方法。在对毫米波交流辐射计系统组成及工作原理论述的基础上,结合不同条件下目标辐射特性的特点,对毫米波辐射探测技术反涂层隐身地面金属目标的机理和方法进行分析,并给出理论计算结果,然后利用研制的3 mm频段全功率交流辐射计,在草地背景上进行了一系列模拟探测实验。实验结果与理论分析相吻合,验证了毫米波辐射探测技术反涂层隐身地面金属目标的可行性和有效性,从而为反涂层隐身技术提供了一种新思路。

金属目标表面气体放电单元放电过程的PIC-MCC模拟

对目标表面的浮地导体边界的存在及其对单元气体放电过程所产生的影响进行了研究,针对导体边界条件,应用高斯定理和电荷守恒定律推导出这种边界条件的数值处理方法,得到了有界等离子体空间电势的数值分布。电场的数值计算表明,浮地导体的电势随着内部场的变化而变化,其大小介于两个电极的电势之间,对放电区域的电场分布产生较大的影响。对金属目标表面放电单元的放电过程的PIC-MCC模拟结果表明,浮地导体的存在能够改变放电空间的电场结构,形成不均匀场,有利于气体的电离和等离子体区域的形成,同时将使虚阳极所形成的电势平台在边界附近下陷,导致等离子体壳层的厚度变小。

快速计算一维分层粗糙面之间金属目标复合散射的互耦迭代算法

为研究一维分层介质粗糙面之间金属目标的复合电磁散射特性,该文提出了一种结合前后向迭代算法(FBM)和双共轭梯度法(Bi-CG)的快速互耦迭代算法(CCIA)。推导了分层粗糙面与金属目标的耦合边界积分方程组,采用FBM和Bi-CG分别求解分层粗糙面与目标的边界积分方程,目标和分层粗糙面的相互作用通过更新两方程的激励项来实现。计算了双层介质高斯粗糙面及无限长金属圆柱的复合电磁散射特性,当目标尺寸趋于零时与只有分层粗糙面的散射系数相吻合,验证了该算法的正确性;分析了不同粗糙面情况下该算法的收敛性;讨论了目标尺寸与位置变化对复合散射系数的影响。结果表明,金属目标的存在明显影响了分层粗糙面的散射特性。

运动的金属目标的天线温度对比度的研究

根据微波辐射理论，讨论了运动的金属目标与背景的天线温度对比度的理论计算模型，为微波辐射图象的识别及运动目标的检测提供了一种有效的方法。

金属目标在聚焦天线焦平面上的散射

研究了目标在聚焦口径天线焦点的散射问题。以一个金属目标和一个理想口径组成的系统为例，阐明了这类散射问题的电磁过程。研究结果表明，选择适当的口径分布，可以大大提高目标回波强度。文中给出大量计算结果，并对不同的口径分布做了比较，得到了若干具有工程意义的重要结论。

一种分析电大尺寸金属目标散射特性的加速算法

为有效分析电大尺寸金属目标散射特性,提出了一种基于矩量法(MOM)的加速算法(FA)。算法通过改进基函数生成稀疏对角系数矩阵,用迭代法快速求解所列的线性方程组。对无限长圆柱、无限长椭圆柱、无限长方柱和平板金属散射体的计算结果表明:该算法与MOM吻合较好,且大幅缩短计算时间,节省计算机内存。

巡飞弹对地物金属目标的毫米波探测

对地物表面运动金属目标的有效探测是实现精确打击的重要保障。根据地物表面运动金属目标的毫米波辐射特性，建立了基于毫米波辐射计的巡飞弹对地物金属目标的毫米波探测数学模型。通过改变巡飞弹飞行参数，对该数学模型进行了数值仿真，结果表明：巡飞弹的有效旋转速度为30～70rad／s，有效采样时间为0．1105～0．275ms，有效飞行高度为17～28m时，可实现对金属目标的有效探测。

半空间环境下跨界金属目标电磁散射快速分析研究

通过对半空间分界面进行截断,半空间环境下目标的散射问题可以等效为自由空间中目标与背景构成的复合介质体的散射问题。不同于传统的半空间散射问题分析方法,该文使用自由空间格林函数,从而避免复杂耗时的半空间格林函数的计算,特别是当目标靠近或横跨分界面时。根据自由空间格林函数的特性,该方法可以有效地利用多层快速多级子方法进行加速处理,不仅解决了传统的半空间问题中缺乏有效的快速方法的问题,而且改善了由截断半空间分界面而引入的额外未知量问题。通过对跨界舰船的数值分析,验证了该方法的准确性和有效性。另外,从能量守恒的角度出发,提出了透射深度的概念,为跨界目标处于下半空间部分的截断问题提供了依据。

PMMW金属目标图像处理与计数技术实现

被动毫米波金属目标图像识别并自动统计出目标个数是军事自动化技术的一个重要环节。给出了毫米波探测目标的简要原理,针对目前有关毫米波被动探测并自动计算出金属目标个数方法的欠缺,首次尝试并给出了被动毫米波金属目标图像处理方案及详细处理过程,在毫米波图像分辨率低的条件下,将图像二值化,用数学形态学对图像进行处理,用Canny算子进行边缘检测并提取图像的边缘轮廓,再用Visual C++6.0开发工具,实现二值图像连通域像素标记算法,搭建起金属目标个数的计数系统。给出系统的定量分析,并与面积法计算目标个数做了对比。经分析,系统具有准确性,且响应时间短。

3mm与8mm波段水面金属目标的辐射特性检测方法

针对水面金属目标毫米波辐射特性数据库缺乏的问题,提出了3mm与8mm波段水面金属目标的辐射特性检测方法.该方法首先对水面金属平面目标的天线温度对比度进行了理论分析与仿真,同时分析了水面金属球的辐射情况,在此基础上采用3mm和8mm两个波段的辐射计对水面不同目标进行了测量.实验及仿真结果对比表明,金属目标与水面的视在温度相差20-32K,毫米波辐射计能够有效地检测水面金属目标.

任意形体金属目标电磁散射计算中奇异积分处理的新方法

针对用S.M.Rao提出的模型对任意形体金属目标散射计算遇到的奇异积分的难题,提出了一种新的解析计算方法.用该方法将全局坐标下的积分转换为局部坐标求积,通过坐标的平移和旋转,将问题由三维直角坐标系转换到二维极坐标系,解析计算出中间结果后,再通过坐标反变换得到原问题中的结果.用该方法对方形金属平板、弯折金属板和金属球分别进行了计算,计算结果与已有文献吻合.结果表明该方法具有较好的计算精度和较快的计算速度.

太赫兹粗糙金属目标镜面雷达散射截面预估方法

在太赫兹频段,研究金属目标表面粗糙度对雷达散射截面(Radar Cross Section,RCS)的调制作用,对粗糙金属目标的RCS缩比测量具有重要意义。通过研究太赫兹粗糙金属目标镜面RCS随粗糙度的变化规律,结合相干、非相干散射理论,在基尔霍夫近似法的基础上,提出一种特定参数区间粗糙金属目标镜面RCS的预估方法,并对其预估效果进行仿真验证。该方法在太赫兹低频段小粗糙度范围内可以实现对粗糙金属目标镜面RCS的快速预估,并可进一步预测粗糙目标缩比模型的镜面RCS,为太赫兹粗糙金属目标RCS的缩比测量提供有效的比对数据,从而进一步为太赫兹粗糙目标的缩比关系研究提供理论支持。

金属目标对天空温度的散射特性

文中论述了金属目标微波辐射特性测量的工程实用方法———缩比模拟测量法的理论基础。运用散射理论对金属目标的微波辐射特性进行了分析和计算 ,然后进行实际测量 ,对比结果的误差 ,证明此测量方法可行。

直流电场激励下非金属目标的扰动电场特性

为研究主动电场作用下非金属圆柱体目标的扰动电场特性,推导了浅海环境下非金属目标的扰动电场模型,利用边界元软件研究了目标垂直距离H、正横距离D、航向距离S、发射电极深度对测量电极线阵上扰动电场的影响。研究结果表明:受海水边界效应的影响,目标附近扰动电场衰减率介于距离的2~3次方;为实现更好的扰动电场探测效果,发射电极和测量电极应分别处于目标上、下两端。

基于机器学习的金属目标物磁探测识别分类技术研究

磁探测技术用于金属目标物的探测等领域,具有分辨率高,成本低,操作方便等优点,但磁探测难以实现对探测目标的有效分类,且虚警率较高,使得后续排爆工作仍存在很大难度。本文通过构建典型场景,获取磁力仪探测金属目标物的数据,利用经典机器学习分类方法以及神经网络模型开展对金属目标物的磁探测目标识别分类研究。结果表明,经典机器学习方法的识别分类效果优于深度学习模型,其中随机森林方法效果最好,宏平均正确率达到96%。本文还进一步研究了各项特征对最终分类效果的贡献程度,通过暴力遍历、自编码器、PCA和LDA方法实现特征的提取,从中挖掘出影响识别分类效果的主要特征,通过对比分析发现由第一磁探测器信号数据组成的第一空间特征就可以较为准确的对各类弹药种类进行分类,而第三磁探测器的Z方向数据是对分类结果影响最大的单一特征。研究成果有利于提高磁探测爆炸装置的识别准确率,并可以指导相关探测设备的设计和应用。

大半径电涡流的金属目标探测性能研究

为了减少环境对探测精度和灵敏度影响,同时满足探测隐蔽性和轻量化的要求,提出引入电涡流传感器作为复合探测方法,利用其高精度和高灵敏度的特点,实现对金属移动目标的精确检测。该方法基于传统电涡流模型,研究设计符合金属移动目标探测要求的电涡流模型,在模型仿真的基础上,通过优化的检测电路和线圈参数模型,增大电涡流传感器探测距离,并进行移动目标模拟实验。实验表明经过优化的电涡流探测模型,在同等功率的情况下性能显著提升,满足对金属移动目标的探测距离要求,可为移动目标复合探测提供探索。

金属目标表面的反射激光偏振特性

针对目前激光近程探测时仅利用漫反射回波强度信息抗干扰能力差的问题,提出基于激光偏振特性的目标探测方法,对金属目标表面的激光偏振特性进行了分析,给出了偏振反射的模型,并对典型金属目标的表面偏振反射特性进行了仿真。通过对反射光Stokes矢量的分析表明,线偏振光或圆偏振光经过金属表面反射后变为椭圆偏振光,其椭圆度和方位角随金属材质的不同而呈现不同的变化规律,将反射的偏振特性作为区分不同材料目标的依据,可提高探测系统的抗干扰性能。