基于模糊支持向量机的一维距离像识别

在毫米波雷达一维距离像识别中,为达到消除噪声与孤立点影响的目的,在研究了基于距离和样本紧密度的隶属度函数的基础上,提出了一种能反映雷达回波信号在特征空间分布的隶属度函数。用一个紧凑的超椭球体将样本包围起来,并使用超椭球体的方向半径度量样本之间的紧密度。将改进的基于样本紧密度的隶属度函数应用于模糊支持向量机中,可较好地区分开支持向量与含噪声或野值的样本。实验结果显示:随着雷达回波信号信噪比的降低,支持向量机的目标识别率迅速下降,而模糊支持向量机的目标识别率只下降了1%,有效地减小了噪声对一维距离像识别结果的影响。

基于稀疏分解的高分辨雷达信号特征提取

从含噪的目标波形中提取稳健的目标特征,是准确识别目标的关键。通过稀疏分解将高分辨雷达回波信号展开于一个超完备Gabor时频字典上,从具有局部化时频结构的信号中提取相关特征量,并采用改进的混合粒子群算法降低匹配追踪过大计算量的问题。实验表明,使用少数原子就可以表示原信号的主要特征信息,可作为目标识别的依据。

基于椭球聚类的毫米波主被动复合探测信息融合

在毫米波主被动复合探测数据融合中,考虑信号在特征空间中各向异性的分布情况,将描述模式不确定性的隶属度函数引入到证据理论中,提出椭球聚类的方法来确定隶属度及基本概率赋值函数,再根据组合规则进行融合。实验表明该方法是一种有效的数据融合方法,能获得较高的目标识别率。

高分辨率毫米波雷达目标识别研究

利用分数傅里叶变换(FrFT)在时频域对信号的混合表示的特点,将离散分数傅里叶变换(DFrFT)和相关向量机(RVM)应用于毫米波(MMV)高分辨雷达一维距离像识别。使用Fisher准则确定DFrFT的阶数α,将一维距离像进行α阶DFrFT变换,获得信号的特征量,然后利用RVM网络进行分类识别。实验结果表明,该方法是一种可行有效的特征选择方法,具有较高的识别率。

一维距离像识别的相关向量机法

针对雷达目标样本缺乏以及高输入模式维数的分类问题,提出利用一种稀疏概率模型——相关向量机(RVM)对雷达目标的一维距离像进行识别。与支持向量机(SVM)相比,其训练是在贝叶斯框架下进行的,不仅解更稀疏,而且无需调整模型参数。使用RVM与SVM识别同样的雷达目标一维距离像,结果表明:RVM模型更为简单,减少了运算量,但能获得更精确的分类结果。

粗神经元网络在辐射计目标识别中的应用

将粗糙神经元和传统神经元混合构造的粗糙神经网络,用于对毫米波辐射计回波信号的目标识别。其中粗糙神经元包含一对重叠的普通神经元,使用一对上下值作为输入和输出。对于实际应用中变量值是范围值的情况,用粗糙神经网络来开发模型,结果优于传统神经网络。仿真实验表明,该模型提高了目标的识别率和网络的收敛速度。

基于稀疏分解的毫米波辐射计信号去噪

信号的稀疏逼近可以取代原始数据,从而降低信号处理的成本。根据稀疏分解不断地跟踪并提取最能匹配于原始信号及其残差信号的原子向量作为信号的特点,提出3σ准则选取阈值,将其应用于毫米波辐射计信号的去噪,并用粒子群算法克服计算量过大难以实现的问题。实验表明:选取适当的迭代停止条件,即可获得最优的去噪效果,并且在普通计算机上就可以快速地完成计算。

基于改进权重模糊综合评判的目标识别方法

传统毫米波探测器目标识别方法都是基于模板匹配,虚警率高。采用模糊统计法确定特征分量对金属目标的隶属函数,建立模糊综合评判的评价矩阵。综合单个特征分量识别效果及专家评分权重两个因素,提出一种确定特征分量模糊综合评判权重的方法。根据模糊综合评判结果及最大隶属度原则,考虑工程应用中决策时的风险损失,利用训练样本集构造分类器,对于三组不同条件下的测试样本集,金属目标的识别率分别为80%、83%、81%。将分类器应用到实际系统中,经高塔及缩比实验,对金属目标总识别率为81%。

基于Laplacian特征映射的被动毫米波目标识别

针对传统被动毫米波金属目标识别方法中特征提取、选择的缺点,采用Laplacian特征映射流形学习算法发现了金属目标回波信号短时傅立叶谱中低维流形的存在,并研究了其特性。通过比较测试样本与正类样本低流形的匹配程度进行分类识别,与其他性降维及基于核的非线性降维算法相比,识别率更高,且对数据混叠分布鲁棒性好。

高精度3mm波段探测器信号处理系统

详细阐述了3 mm波段毫米波主被动复合探测器的工作原理,针对其高速小型化应用的要求,基于TMS320F2812设计了探测器的信号处理系统。鉴于传统ADC采样方法测距的缺点,采用DSP定时器捕获方法,实现了精度为±2 m的主动测距功能。基于模糊综合评判方法进行目标识别,并综合单个特征分量识别效果及专家评分权重两个因素,改进了确定特征分量模糊综合评判权重的方法,使系统对金属目标的识别率达到了81%。

基于提升9-7小波的毫米波探测器信号实时去噪

针对3 mm波段毫米波探测器信号处理系统的实时性要求,鉴于传统小波算法在硬件平台上的运算速度慢不能满足要求,对几种简化系数提升格式9-7小波的部分系数作了近似处理,使所有系数的分母都为2的整数次幂,算法只涉及整数的加法、乘法和移位运算。利用Matlab仿真,分析比较了它们对探测器回波信号的去噪效果及算法复杂度,并应用到基于DSP构建的探测器信号处理平台上。实验表明,能够满足信号去噪的实时性要求。

基于提升小波的毫米波信号实时去噪

针对3mm波段毫米波探测器回波信号去噪处理的实时性要求,比较了几种提升格式下基于整数的小波变换的去噪效果和算法复杂度,具体分析了实现5/3小波实时去噪时算法对硬件系统运算速度的要求,构建了基于DSP的信号处理硬件平台,实现了信号实时去噪。

一体化微波成像探测技术发展和展望

介绍了微波成像探测技术的发展历程及趋势。阐述了将多种遥感目的和功能集于一体微波成像探测的优势和必要性。通过多频点大口径天馈、高灵敏度多通道接收及高稳定度长寿命转动机构等关键技术的突破,研制了一体化微波成像探测样机。与目前在轨的风云三号(FY-3)卫星微波成像仪相比,最高测量频段提高、细分通道数目增多、探测灵敏度及辐射测量精度提升,实现了大气温度廓线、大气湿度廓线和地表成像的一体化同源观测,在增强数据同化能力的同时提高了卫星的载荷效率,可同时获得全天时、全天候的海面风场,海面温度,海冰分布和雪覆盖,大气温湿度廓线,大气水汽和液态水分布等全球性气象资料。对一体化微波成像探测技术的高分辨率、高频率接收和全极化探测等发展方向进行了展望。

机载L波段主被动复合探测器设计与研制

航空遥感观测试验用于保证探测数据与产品的真实有效,对于星载遥感技术的发展起着至关重要作用。为验证陆地水资源卫星主载荷主被动一体化微波探测仪在轨工作,研制了微波主被动一体化探测仪器,开展机载校飞试验,验证卫星载荷的设计及探测数据精度。为保证真实性检验的充分性,考虑载机空间的局限,机载L波段主被动复合探测器的设计指标与星载仪器尽可能一致。针对回波时间短带来垂直下方强干扰的问题,机载样机采取硬件机械扫描、软件时序校正的措施。经集成测试,结果表明机载L波段主被动复合探测器满足设计要求,可用于验证星载仪器工作,探测数据可用于反演应用。

基于粒子群算法的大型低冗余度线阵综合

天线阵列排布与优化,是一维综合孔径辐射计的一项关键技术,其通过决定可见度函数采用分布来影响辐射计最终的成像质量。以往的学者们都将寻找理论上最优的大型阵元数低冗余度线阵(LRLA)作为研究的首要目标,以获得最优的空间分辨率。文章在此基础上,着重考虑工程实现过程中的系统可靠性要求,研究在任意一个阵元出现故障的情况下,通过冗余优化设计,确保系统性能不受影响。基于此,提出了一种基于粒子群优化的排列结构约束搜索算法,能够在较短时间内获得一系列满足条件的大阵元数LRLA排列。同时,文章还给出进一步冗余优化的方法,以确保生成的阵列在出现两个阵元故障时,辐射计系统基线缺失的概率高于设定的阈值,从而保证系统具有令人满意的可靠性。文章提出的方法以及得到的LRLA排列,虽然在一定程度上增加了辐射计系统的复杂度,但是,一些额外天线阵元的引入可以确保足够的阵列冗余度,从而减小阵元/接收机失效的影响,增加系统对阵列位置误差等的鲁棒性,改善系统的灵敏度指标。

星载微波探测仪探测头部热设计及验证

星载微波探测仪采用主被动一体化探测方法,以提高探测精度和空间分辨率,是土壤水探测卫星的主载荷,探测仪的探测头部主要由主动单机和被动单机等组成,其中主动单机中的发送/接收(T/R)组件数量多、功耗大、阵面布局长达7m,被动单机中的接收机对温度波动敏感,同时探测头部构型复杂且各散热面外热流环境恶劣。针对探测头部热控难点及要求,开展了包括轨道外热流分析、散热面和传热路径的设计、热管网络布局,关键单机的精细化控温等工作,并结合热平衡试验结果对热设计方案进行了有效验证。仿真及试验结果表明:探测头部的温度水平、关键单机的温度梯度及每轨温度波动均满足要求,其中T/R组件温度梯度控制在≤12℃,被动接收机温度波动控制在±1℃/轨。该设计解决了大功耗T/R组件短时开机导致单机之间温差大、瞬时温升速率快,接收机温度波动大等技术难点,突破了高功率密度T/R组件全阵面热设计关键技术和被动接收机的高稳定度控温关键技术,实现了探测头部在轨全周期高精度、高稳定度热控,可为星载微波探测仪类载荷的热设计提供借鉴。

海洋环境要素探测仪采集处理器的设计与实现

海洋环境要素探测多包含海面温度、海水盐度、海冰厚度以及有效波高等多个方面,海洋环境要素探测多采用微波辐射计实现。高分辨率和高灵敏度的辐射计一般信号带宽宽、通道多,多采用混合体制,分布式分级实施策略进行采集、相关和反演处理。针对项目需求,重点介绍了海洋环境要素探测仪处理器的多通道采集处理单元的设计和实现,并结合微波辐射计系统对采集处理单元进行测试验证,最后给出了测试结果。结果表明,所设计的多通道采集处理单元可对400 MHz的宽带信号进行正确采集处理,辅助数字相关器实现干涉处理,完成反演成像参数的提取。

机载主被动一体化微波探测仪结构设计与分析

利用机载主被动一体化微波探测仪进行土壤湿度的探测对高精度土壤水分反演具有重要意义。文中根据探测任务需求以及机载试验复杂的力学振动环境和温度环境,开展了探测仪的结构设计,并对系统结构开展了力学仿真分析和热设计,验证了结构设计的合理性。经过机载校飞试验的实际考核,样机满足机载环境使用要求,探测仪系统工作正常。该探测仪结构具有布局紧凑、精度高、工作稳定、安装方便等优点,可为同类机载校飞载荷的结构设计提供参考。

一维综合孔径辐射计相位定标研究

相位是一维综合孔径辐射计获得高精度海面亮温的关键因素.传统的一维综合孔径辐射计的相位标定方法难以满足高精度相位定标需求,本文提出一种基于外部点源和内部噪声源相结合的相位定标方法.首先通过不同位置的外部点源和内部噪声源获得不同方位角上接收链路的固定相位差;接着通过内部噪声源获得接收链路的可变相位差;最后综合利用此两种相位差进行相位定标.本方法将固定相位误差和变化相位误差相分离,具有定标精度高、重复性好、节约定标时间的优点.实验表明本方法相位定标精度约为0.7°、重复性约为0.35°.