一种自适应波形匹配的EMD端点延拓算法

为了解决EMD分解微多普勒雷达信号的端点效应问题,提出了一种自适应波形匹配的EMD端点延拓算法。将信号划分为含一对极大极小值的多个子波,并对其进行相同点数的等间隔采样,通过设计匹配系数,选取与端点子波匹配度最高的子波作为延拓子波。匹配系数由匹配子波与端点子波采样点的幅度匹配度与频率匹配度加权求和而成,具有幅度和频率自适应性;将延拓后的信号做EMD分解,提取信号中的微多普勒频率;采用文中算法对微多普勒仿真信号与手势微多普勒雷达信号进行处理,实验结果表明,文中算法可以将上述信号分解为不同的频率分量,并且效果优于不延拓、镜像延拓以及极值平均延拓,验证了文中算法的有效性。

基于TOA算法的UWB室内定位的定标方法

为了解决到达时间(Time of Arrival, TOA)算法中基站与待定位标签时钟不同步导致定位精度低的问题,基于差分GPS定位技术,提出了一种用于超宽带-到达时间(Ultra Wide Band-TOA,UWB-TOA)室内定位系统的时钟定标方法。在TOA定位算法的基础上,增加一个位置已知、与待定位标签时钟差固定的定标标签,通过定标测试计算待定位标签与定标标签之间固定的时钟差。将该固定时钟差补偿到TOA定位测距中,实现对待定位标签的时钟修正,不仅能提高定位效率还能提高定位精度。在MATLAB中对矩形、叉形、椭圆等轨迹的运动标签在固定时钟差、线性时钟差、非线性时钟差等多种误差下进行定位仿真实验,结果表明所提的时钟定标方法通过补偿提高TOA算法定位精度85%以上,验证了定标方法的正确性和有效性。

一种鲁棒的β扩展卡尔曼滤波算法

近年来针对非线性运动目标跟踪问题,多种卡尔曼滤波(KF)改进算法通过近似非线性函数的输出、均值和方差等方法提高对非线性运动的适应性。然而,现有改进算法过度追求对非线性运动的适应性,容易受到噪声干扰、产生过度拟合,为此,从误差上界约束的角度提出了一种鲁棒的β扩展KF(β-EKF)算法。在利用泰勒近似非线性函数输出的基础上,提出对估计观测值与实际观测值的误差进行鲁棒性阈值控制,实现对目标状态估值的自适应修正,不仅能提高模型对噪声的鲁棒性,而且能提高状态修正的准确性。通过超宽带(UWB)室内定位仿真系统对算法性能进行验证,结果表明:相较于EKF、自适应渐消有偏EKF(AFEKF)、无迹KF(UKF)等算法,本文算法在非线性运动目标上能获得更鲁棒的跟踪结果,且算法的平均性能有26%的提升。

基于视觉显著性分析的毫米波辐射图像增强

为了提高分辨率较低的毫米波隐匿武器辐射图像的可读性,研究了基于视觉显著性分析的毫米波辐射图像的增强方法。根据视觉显著性分析方法的原理,选取适合于毫米波辐射图像增强的IG模型。对图像进行频域滤波,通过设计截止频率保留目标边界并去除噪声与目标内部的纹理,在Lab颜色特征空间内计算滤波后图像的显著图作为图像增强的结果。与原图相比,增强后的图像在抑制背景的同时可以突出目标区域,并可采用自适应阈值分割的方法提取目标区域及其轮廓。采用该方法对实测毫米波隐匿武器辐射图像进行图像增强实验,证实了其增强效果在主观视觉及客观评价指标上均优于其他常用方法。

基于机会辐射源的弹载探测卫星优选方法

弹载无源探测器由于自身高速运动,探测系统几何配置关系变化迅捷,卫星的选取直接影响系统探测能力,因此提出相应的卫星优选方法极为重要。针对该问题,以北斗卫星导航系统(BDS)卫星作为机会辐射源,给出了弹载无源探测器的分辨力要求;利用双站模糊函数和角分辨力公式推导出目标分辨力与探测系统几何配置间的定量关系;结合分辨力要求反推出对空间几何配置关系的约束条件,给出了相应的BDS卫星优选方法。仿真结果验证了该卫星优选方法的可行性和有效性。

基于圆锥扫描的W波段毫米波辐射成像系统

为了提高机械扫描体制毫米波辐射成像系统的视域,研制了一种基于圆锥扫描的W波段毫米波辐射成像系统.中心频率为94.5GHz的毫米波全功率直接检波式辐射计被搭载于二维圆锥扫描平台上,扫描平台受计算机配套软件控制,由伺服电机驱动对球坐标系的方位角和俯仰角进行空间采样,使辐射计天线波束遍历成像视域,辐射计输出的电压信号由数据采集卡传回计算机软件进行辐射图像重构.配套软件可以设置扫描范围、扫描间隔、扫描速度等参数,并支持查看原始图像、保存原始数据等功能.方位角的最大扫描范围为-160°～+160°,俯仰角的最大扫描范围为-75°～+75°.通过建筑物成像实验验证了本文系统的大视域成像能力,指出圆锥扫描的成像方式会带来视觉上的、可校正的非线性畸变.

基于51duino智能小车的三维场景重建

为了解决光学单目拍摄图像的物体相互遮挡、深度信息缺乏等问题,研究了基于51duino智能小车的三维场景重建方法.智能小车的核心控制器采用开源51duino开发平台,并搭载有单目光学摄像头、超声避障模块、光电寻迹模块与wifi传输模块.小车在行驶过程中,由不同角度拍下被测场景图像,经wifi模块将图像传回用户终端,并在用户终端采用SFM(Structure from Motion)算法得到场景的稀疏点云,再经CMVS(Cluster Multi-View Stereo)/PMVS(Patch-based Multi-View Stereo)稠密重建与泊松表面重建,得到场景的三维图像.通过两组测试验证了所提方法的正确性与可行性,获得了信息更丰富、可读性更强的场景三维图像.

一种具有5.8 GHz WLAN深度抑制特性的超宽带全向天线

为超宽带室内定位系统设计了一种具有5.8 GHz WLAN深度抑制特性的超宽带单陷波全向天线.采用“倒箭头”形贴片作为辐射单元,在矩形地面上刻蚀矩形开路槽和直角三角形截断,获得了宽的阻抗带宽;在辐射贴片上刻蚀1个半波长C形槽,并在地面上刻蚀1个半波长RSCSRR槽对,实现了5.8 GHz WLAN信号的深度抑制.仿真结果表明,天线的阻抗带宽为3.10 GHz~10.60 GHz,5.8 GHz陷波处的电压驻波比达7.59.实测的S_(11)曲线与驻波比曲线与仿真结果吻合良好,验证了陷波的有效性;4 GHz,6.5 GHz,9 GHz频点的实测方向图表明天线在整个超宽带频段内具有良好的辐射特性和全向性,满足超宽带室内定位系统天线的设计需求.

Linear polarization characteristics for terrain identification at millimeter wave band

We experimentally research linear polarization characteristics of various terrains at millimeter wave band for image interpretation. We measure and discuss the polarization phenomena, and consider as well the incident angle which also affects terrain radiometric temperature. An economic single-channel radiometer is used in measurements, and changes to the linear polarization are produced by manually rotating its waveguide. We demonstrate that the characteristic in polarization is a decisive advantage of terrain identification in ways beyond that which can be achieved using an intensity radiometer alone.