直升机运动状态下雷达回波建模与微动特性分析

针对直升机常规雷达回波建模未考虑直升机运动时自身姿态变化对回波影响导致仿真结果与实际不符的问题,基于自由空间下旋翼叶片散射点回波模型,引入了多个参数矩阵和向量,实现直升机运动状态下雷达回波统一模型的构建.然后从理论上分析了在不同运动状态下,直升机回波微动特性变化.仿真结果验证了理论分析的正确性,表明运动状态变化对直升机雷达回波会产生影响.本文的研究对直升机目标识别及意图识别领域发展具有一定的价值.

基于散射点拓扑和双分支卷积神经网络的SAR图像小样本舰船分类

随着合成孔径雷达(SAR)图像在舰船检测和识别领域的广泛应用,准确而高效地进行舰船分类已经成为一个亟待解决的问题。在小样本学习场景下,一般的方法面临着泛化能力不足的问题,因此该文引入了额外的信息和特征,旨在增加模型对目标的理解和泛化能力。该文通过散射关键点构建拓扑结构以表征舰船目标的结构和形状特征,并计算拓扑结构的拉普拉斯矩阵,将散射点之间的拓扑关系转化为矩阵形式,最后将SAR图像和拉普拉斯矩阵分别作为双分支网络的输入进行特征提取。在网络结构方面,该文设计了一个由两个独立的卷积分支组成的双分支卷积神经网络,分别负责处理视觉特征和拓扑特征,并用两个交叉融合注意力模块分别对两个分支的特征进行交互融合。该方法有效地将目标散射点拓扑关系与网络的自动学习过程相结合,从而增强模型的泛化能力并提高分类精度。实验结果表明,在OpenSARShip数据集上,所提方法在1-shot和5-shot任务的平均准确率分别为53.80%和73.00%。而在FUSAR-Ship数据集上,所提方法分别取得了54.44%和71.36%的平均准确率。所提方法在1-shot和5-shot的设置下相比基础方法准确率均提升超过15%,证明了散射点拓扑的应用对SAR图像小样本舰船分类的有效性。

一种雷达成像匹配算法分析及应用

针对雷达成像后的场景定位,提出了一种基于强散射点目标几何位置关系的特征匹配新算法,首先根据灰度特性提取图像上强散射点,再连接各候选点形成不规则多边形,通过分析该形状各顶点之间的几何位置关系特征实现匹配定位。实测数据仿真结果表明该方法运算量小、匹配精度高,并且可靠性和鲁棒性强,是具有较高实用价值的雷达图像匹配工程应用方法。

轴向预制破片战斗部飞散特性数值模拟

为分析轴向预制破片战斗部的飞散特性,利用LS-DYNA软件模拟轴向预制破片战斗部中心单点起爆方式和多点起爆方式下破片速度及飞散角特征参数并进行试验验证,得到了中心单点起爆和多点起爆方式对破片速度及飞散角特征参数的影响规律。研究表明:相较于中心单点起爆方式,多点起爆方式可以提升轴向预制破片速度,且随着起爆点数增加,破片速度先增加后趋于稳定,起爆点数从2点增加到6点,破片初速提升了21.1%,当起爆点数继续增加,则破片速度不再增益,而起爆点数对飞散角影响较小。

多功能旋转靶装置研究

针对D-D中子发生器采用静态水冷靶时中子产额不稳定、中子产额持续下降等主要问题,研制了一套多功能紧凑型旋转靶装置。装置采用一体化设计,结构紧凑、尺寸小,具备靶体高速旋转和水冷、靶点可视化监测、靶面温度实时测量、中子产额实时监测等功能。本文介绍了该装置的主体结构、功能设计和性能测试,以及靶结构对中子散射影响的模拟计算。性能测试结果表明,该装置真空度满足加速器运行要求,相比静态水冷靶,束流靶点中心最高温度明显降低,中子产额稳定度明显提高。模拟计算结果显示中子能谱峰展宽范围为0~0.0577 MeV,散射中子占比为10.53%~26.75%。本文还针对模拟计算结果和测量结果中存在的问题进行了分析,提出了改进和优化方案。

基于法向修正与位置滤波的散乱点云去噪算法

为解决传统点云去噪算法易造成模型的过光顺和局部失真问题,提出一种基于法向修正与位置滤波的散乱点云去噪算法。首先利用主成分分析(PCA)算法初估点云法向,对采样点的邻域点法向进行双边加权,利用加权后的邻域点法向之和估计原采样点的高精度法向;利用采样点与邻域点的平均距离及距离偏差在采样点法向上投影的标准差控制滤波参数的取值,使滤波参数能随采样点的局部几何特征自适应变化;最后将修正后的法向和参数自适应的高斯核函数结合,构建新的点云滤波模型。实验结果表明:修正后的法向偏差均方根为0.0624 rad,滤波后的点云数据的最小平均误差为0.0167 mm,最小均方根误差为0.4636μm,最大误差为0.0332 mm。该算法有效地避免了模型的过光顺和特征细节失真。

机器人原位铣削离散点云快速精简方法研究及应用

为了满足飞机装配机器人原位铣削对数字化高精度快速测量需求,开展了适应三维点云的双边滤波处理和快速精简算法研究,开发了点云快速处理与分析应用软件,实现了空间点云数据的降噪和精简处理,降低滤波对边界特征的损伤,有效保留了复杂构件圆角、筋条、空间曲线边界等关键特征。以典型样件为测试对象,通过与三坐标测量结果对比,验证了本文研究的有效性,软件接口开放性高,实现了与自动化设备的高度集成应用,避免了大量人机交互操作,缩短了数据处理时间,满足了机器人原位铣削的时效性需求。

用于裂隙光源的侧面发光塑料光纤散射点设计

设计一种侧面发光塑料光纤表面正四棱锥形微结构散射点,使侧面发光塑料光纤可用作裂隙灯显微镜的裂隙光源,以减小裂隙光源的体积.采用光学仿真软件分析光纤上表面(有散射点)和光纤下表面(无散射点)的散射率,当塑料光纤直径为1 mm时,得到优化后的正四棱锥散射点的底边宽度和深度均为80μm.仿真结果表明,光纤下表面散射光的光束发散角在垂直于光纤方向约为40°,在平行于光纤方向约为110°,经过焦距为50 mm的投射镜会聚后的光带宽度约为0.3 mm,可以满足裂隙灯显微镜的要求.

半覆水相变V形峡谷场地P波入射下的空间地震动散射频域理论解、验证及特征

克服介质相变、峡谷分层且局部地形覆水导致的固有边界值难题,首次推导并得到了半覆水相变V形峡谷场地对P波激励下的散射理论解,验证理论解的正确性,探究了相变界面的有无、入射波频率和入射角对地表位移的显著影响,突出并重点强调了覆水因素对结果影响的不可忽视性。分析结果表明,(1)以经典算例为标准,对比验证了本文理论解的正确性,解释并澄清了峡谷局部可预测性的微小偏差的来源。(2)与未覆水部位相比,峡谷覆水部位表面位移显著增大;与峡谷满水状态相比,相变面的存在使位移增大的初始位置向峡谷中间移动;不同的入射波频率和入射角下,地面运动情况存在显著差异,随着入射角的增大,水平方向的位移逐渐增大,竖直方向的位移逐渐减小。本文研究可为覆水V形峡谷的长大结构多点地震动的合理输入提供基础性研究依据,兼有理论意义与应用价值。

一种舰船声尾流回波信号建模方法

通过声尾流回波信号模型构建仿真数据是研究舰船尾流的重要方式。文中针对已有模型忽略单个气泡散射回波的不足,提出了一种分区域点散射模型。该模型首先依据不同舰船尺寸、航行速度和海况确定尾流几何模型,进而根据气泡尺寸分布划分尾流为不同散射区域;然后根据收发平台的波束宽度、位置和发射角度确定尾流自导系统作用范围;最后划分尾流自导系统作用范围为有限散射单元,综合考虑传播损失后根据点散射模型计算尾流散射回波信号。仿真和水箱实验结果表明,文中所提模型可用于舰船尾流仿真,并为进一步开展尾流检测和识别提供支撑。

基于数值模拟方法的中心起爆战斗部破片动态飞散特性研究

针对中心点起爆方式战斗部破片毁伤区域的预测问题,以破片动力学基本方程为基础,同时考虑破片速度沿战斗部轴向变化以及破片飞散方向等影响因素,采用数值模拟方法对战斗部破片在不同时刻、不同工况破片速度与破片空间分布的动态飞散特性开展研究。研究表明:破片动态飞散场呈现对称于弹体纵轴的空心锥结构;随着飞散时间的增加,破片径向速度逐渐减小,飞散半径逐渐增大,破片场形状则由弧形向U形转变;并且对于质量8 g的立方体破片,当破片飞散46.5 ms后,对轻型装甲目标仍具有毁伤能力;破片初始飞散速度相同,增大破片质量可以提高破片场的飞散范围,增强破片存速能力。该研究成果可为目标高效毁伤以及引战一体化设计提供依据。

海上风电机雷达回波及其微多普勒特征

精确模拟海上风电机雷达回波并提取其微多普勒特征,是解决海上风电场对邻近雷达台站无源干扰的关键问题。由于现有算法将风电机所处的海面背景直接以平面良导体等效而过于简单,且传统的等间距散射点模型无法表征风电机叶片的三维异形曲面特征。为此,在回波求解时引入粗糙海面前向复反射系数,同时结合风电机的三维散射点等效模型,提出了基于时域回波电场的海上风电机雷达回波数值模拟算法。根据矩量法中RWG函数离散电场方程的思想,建立风电机三维散射点等效模型。考虑到电磁波作用在海面时的畸变效应,利用粗糙海面前向复反射系数推导出了时域回波电场求解公式,并获取了海上风电机雷达回波的模拟结果。最后,将风电机海面背景下的回波微多普勒特征与自由空间下的进行对比,证明海面背景不可忽略。进一步采用控制单一变量的方法分析了微多普勒频移的海况响应特性,即浪高的均方根与多普勒频移呈负相关。这也为后续海上风电机回波的识别与滤除提供理论参考。

基于多特征点参数权值优化的蒙皮点云去噪研究

点云去噪的效果对三维扫描过程后续的曲面拟合与造型设计至关重要,如何快速准确提取特征点已成为研究热点,然而点云去噪的关键之处在于奇异值与离群值的检测。提出耦合多特征点参数的去噪模型,分别讨论每个特征点参数对去噪模型的影响程度;采用群智能算法求解出一组最优参数权重,以此确定点云去噪模型,从而达到三维散乱点云最优去噪效果;通过对Bunny模型进行去噪仿真以及某一型号的蒙皮进行去噪实验,对去噪模型进行验证。结果表明:本文提出的点云去噪模型相较于半径滤波器、统计滤波器、改进体素滤波结合高斯滤波模型,迭代更快、耗时更少,具有更好的去噪效果。

单次照射散斑高质量快速成像

利用基于光学记忆效应的单帧散斑自相关方法,研究了光透过随机散射介质的快速成像。短的相机曝光时间内的高质量快速成像需要尽可能消除影响成像质量的因素。通过引入旋转散射片来消除光束的空间相干性,避免相干噪声对成像质量的影响。光斑对比度可衡量光束的空间相干性被消除的效果,影响光斑对比度数值的主要因素有三个:旋转散射片介质颗粒度即目数、转速、相机曝光时间。实验分析了220目数和600目数两种旋转散射片和不同转速、相机不同曝光时间的情况。结果表明,转速提高和相机曝光时间的增加均使得光斑对比度下降并提升散斑相关成像质量,相机曝光时间超过一定值后,光斑对比度和成像相关系数随散射片转速和曝光时间的变化相对较小。因此对于相机曝光时间短的单帧散斑快速成像,选择最合适的散射片转速对高质量成像非常重要。通过优化算法来提升成像质量。根据对光学传递函数约束的迭代算法,无需利用目标的先验信息即可恢复系统的点扩展函数,该点扩展函数适用于不同形状、不同大小的目标,结合单帧散斑自相关算法可实现快速成像,与仅使用单帧散斑自相关算法的情况相比成像质量显著提升。

探地雷达技术在藏区碎裂岩体探测中的应用研究

藏区水电站岸坡广泛分布着碎裂结构岩体。碎裂岩体呈现似连续性质特征,并且因为地形条件限制,导致勘探难度极大。通过探地雷达探测结果与已知信息对比及与其他不同方法的对比,证明探地雷达在碎裂岩体探测中具有较好的适用性及分辨率。介电常数是探地雷达应用的关键参数,在应用过程中可以采用目标体标定及窄角反射法的方式对区域介电常数进行标定测定。另外,藏区碎裂岩体现场环境限制了常规二维线性探测方式,可以采用散点探测结合三维建模的方式进行。

蜂针经穴散刺法联合常规针刺疗法对恢复期周围性面瘫患者的影响

目的:探讨蜂针经穴散刺法联合常规针刺疗法对恢复期周围性面瘫患者的影响。方法:选取2021年1月—2022年1月福州市长乐区中医院治疗的132例恢复期周围性面瘫患者作为研究对象。根据随机数表法将其分为观察组和对照组,各66例。对照组实施常规治疗,观察组在对照组的基础上实施蜂针经穴散刺法联合常规针刺疗法。比较两组临床疗效,治疗前后麻痹症状评分、社会功能。结果:观察组治疗后的总有效率高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。治疗后,观察组抬额受限评分、皱眉受限评分、闭眼异常评分、耸鼻受限评分、患侧面肌肌力障碍评分均高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。治疗后,观察组社会功能量表评分低于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。结论:蜂针经穴散刺法联合常规针刺疗法治疗恢复期周围性面瘫患者,能够有效改善临床治疗效果,改善面部肌肉功能,提高生活功能,帮助患者尽快康复。

雷达杂波高精度模拟技术研究

雷达杂波模拟是现代雷达系统研制中不可或缺的一部分。从实际工程应用为出发点,结合理论研究,深入探讨了雷达杂波建模与仿真、划分雷达散射单元以实现多散射点和数字正交调制等相关方法,提出了一种高实时性、高精度的雷达杂波模拟实现方案。该方案基于数字射频存储(DRFM)理论框架,对相关杂波信号模拟、仿真方法进行了技术验证,并使用Matlab平台实现了杂波实时模拟仿真,采用多级滤波器实现了杂波信号内插以提升信号采样频率;通过FIFO等延时模块控制基带信号延时量,将散射点数提高到64点,实现了对雷达散射单元的高精度划分。整体利用SystemGenerator开发平台搭建实验模块,实现了多散射点模式下,杂波信号与基带信号的数字正交调制。该设计方案可为后续雷达模拟器的硬件研发提供必要的参考。

散斑自相关分辨率测量和修正

散斑相关是许多基于散斑的光学测量和成像技术的基础,决定了光学系统的分辨率。当前散斑尺寸(颗粒度或分辨率)的理论描述不够精确,也缺乏实验验证。探究了散斑图样自相关尺寸的影响因素,与相同数值孔径物镜聚焦进行比对,揭示薄散射介质的“散射透镜”性质。通过散斑自相关和透镜聚焦尺寸的多组测量,结果表明,截趾函数会影响其分辨率,需要根据具体光路对阿贝判据做修正。对基于散斑的测量和成像技术具有一定的参考价值。

基于双域融合与亮度补偿的室内图像增强算法

针对室内环境下的图像易存在失真、整体偏暗、点光源区域明暗交接处存在光晕效应、边缘细节丢失等问题,提出一种基于双域融合与点光源亮度补偿模型相结合的室内图像增强算法。该算法首先采用Canny算子边缘检测方法对图像进行分割,区分出明亮区域和非明亮区域,然后使用亮通道先验算法和暗通道先验算法粗算明亮区域和非明亮区域的透射率后进行正则化求解,用含有归一化参数的点光源亮度补偿模型进行最优步长迭代优化透射率,使图像透射率具有自适应调节能力。黄玉川煤矿选煤厂中监控图像具有典型的失真、偏暗、点光源影响大等特点,以此应用背景为例,对所提出的算法进行实验验证,结果表明处理后图片在峰值信噪比(PSNR)平均提高约20%、平均梯度(MG)平均提高约25%、信息熵(IE)平均提高约30%、结构相似度(SSIM)平均提高约25%,在减少图像明暗交接处光晕、细节保持、鲁棒性等方面均有显著提升。

基于高阶边界散射变换的二面角快速成像算法

基于二面角的单站圆周扫描模型,本文分析了不同张角二面角的奇次反射回波分布规律.通过建立正向散射模型并求解在各观测角度下对散射场贡献最大的出射点,证明了在二面角内的各种散射中,镜面反射起主导作用.基于此,本文只考虑镜面反射对散射场的贡献,建立了出射边驻定相位点与回波波前之间的一一对应关系,提出了一种高阶边界散射变换(high-order boundary scattering transform,HBST)算法,有效消除了由多次反射带来的成像伪影.相较传统的后向投影算法,本文提出的HBST算法在计算量和成像效率上都有显著的提升,仿真和实验结果验证了算法的有效性.