雷达信号与遥感地图融合的深度学习低慢小目标检测算法

雷达复杂环境低慢小目标检测是一项具有挑战性的任务,而利用深度学习以及数据特征融合等方法是解决这一难题的有效手段。本文在雷达地图融合检测网络(Radar Map fusion Detection Network,RMDN)的基础上进行了优化,主要优化方向为将雷达与地图信息在检测过程中进行重要性程度区分,具体优化内容为减少地图特征提取模块的网络深度,加入通道注意力机制,让神经网络自主学习雷达信息与地图信息特征的权重,使神经网能够更好地利用地图信息对雷达目标进行辅助检测。在此优化基础上,本文重新设计出了雷达地图融合检测网络RMDN-V2。算法的主要思想为利用卫星遥感地图来提供背景环境信息,作为雷达信号检测的辅助,通过将目标背景中的特征信息融入检测决策中,提高目标检测的准确性和鲁棒性,减少对强杂波和移动物体的干扰敏感性,改善目标检测算法在复杂环境下的表现。最后的无人机雷达实测数据实验结果表明,本文所做的针对性优化是有效的,RMDN-V2的检测性能优于原始的RMDN,同时本文算法检测性能远超传统的雷达检测算法,同时也优于目前主流的一些深度学习雷达目标检测算法。本文为解决当下低慢小目标检测的难题提出了新的算法。

基于WOA-VMD的低慢小目标杂波抑制

以无人机为代表的低慢小(Low,Slow and Small Targets,LSS)目标的检测在雷达探测中因杂波干扰而面临巨大挑战。为了解决低慢小目标杂波抑制问题,本文提出了一种将鲸鱼优化算法(Whale Optimization Algorithm,WOA)与变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)相结合的方法,该算法用WOA优化VMD的分解参数,以实现最佳的模态分离效果,有效分离出目标信号与杂波信号。实验结果表明,WOA-VMD方法在复杂环境下能够显著提升低慢小目标的检测概率,计算简单且误差较小,可以对多个目标以及不同多普勒频率大小的目标进行处理,优于传统的杂波抑制方法。

基于改进YOLOv4的低慢小无人机实时探测算法

针对低慢小无人机探测任务中精度不高、在嵌入式平台上部署实时性能差的问题,提出了一种基于改进YOLOv4的小型无人机目标检测算法。通过增加浅层特征图、改进锚框、增强小目标,提高网络对小目标的检测性能,通过稀疏训练和模型修剪,大大缩短了模型运行时间。在1080Ti上平均精度(mAP)达到85.8%,帧率(FPS)达75 frame/s,实现了网络轻量化。该模型部署在Xavier边缘计算平台上,可实现60 frame/s的无人机目标检测速度。实验结果表明:与YOLOv4和YOLOv4-tiny相比,该算法实现了运行速度和检测精度的平衡,能够有效解决嵌入式平台上的无人机目标检测问题。

一种慢时间维的密集假目标干扰主瓣匿影算法

受干扰机对雷达脉冲重复频率、波束扫描周期测量精度影响,密集假目标干扰在回波中的慢时间分布与目标不同。针对该差异,提出一种慢时间维的密集假目标干扰主瓣匿影(Main-Lobe Blanking,MLB)算法。该算法与副瓣匿影(Side-Lobe Blanking,SLB)具有一定相似性,区别在于SLB是利用辅助通道回波,对主通道回波沿快时间进行选通,而所提MLB算法是利用主通道内的多个脉冲重复周期回波,对各距离单元回波沿慢时间进行选通。仿真与实测数据表明,所提方法可有效抑制主瓣或副瓣进入的密集假目标干扰。

食品功能因子靶向运载体系及其在食品中的应用

随着对功能食品中最重要的成分——功能因子研究的深入,大量的功能因子被开发应用到功能食品中。例如不饱和脂肪酸、多酚及类胡萝卜素等,因其特殊的理化性质,使自身的生物利用率低下,从而制约了其在食品中的应用。开发食品功能因子运载系统,提高其在生物体中的利用率便成为亟需解决的问题。本文以近几年食品功能因子运载体系研究为基础,系统归纳纳米乳状液、多层乳状液、固相脂质颗粒与凝胶颗粒的理化特性,阐述多种输送体系的作用机理和应用领域,提出针对功能因子易氧化、稳定性差和生物利用率低等问题,应建立靶向运送体系,改善功能因子,实现体内的靶向作用位点控制释放。

血根碱壳聚糖微球的制备工艺优化及体内外性能研究

本研究旨在探讨血根碱壳聚糖微球的最优制备方法,并对微球进行外观粒径表征和体内外研究。本研究建立了血根碱含量测定的HPLC法,运用乳化交联法制备血根碱壳聚糖微球,以载药量、包封率和平均粒径为评价指标,应用单因素试验和星点设计-响应面法优化制备处方。利用显微镜和扫描电镜观察微球外观形态,通过激光粒度仪测定微球粒径及其分布。采用动态透析法取不同时间点的血根碱原料药溶液和血根碱壳聚糖微球溶液,并考察两种溶液的体外释放度,最后进行药动学方程拟合。对不同组小鼠注射血根碱原料液和血根碱微球液,不同时间取组织血测定,观察体内分布及靶向性。结果表明:血根碱HPLC含量测定得曲线方程y=2.530 0x+43.323 1(R^(2)=0.999 8,线性范围为10.0~50.0μg/mL)。单因素试验和星点设计-响应面法得最优处方:血根碱投药量60 mg,壳聚糖用量70mg,乳化剂用量5%,戊二醇用量0.25mL、水油体积比3:10,醋酸浓度2%、搅拌速度500r/min和交联时间3.5h。观察到血根碱壳聚糖微球形态近似球形及表面较光滑,测定得平均粒径(8.17±0.16)μm,粒径分布为2~20μm。体外释放显示,血根碱壳聚糖微球较血根碱原料药释放缓慢,Ritger-Peppas方程拟合效果较好(R^(2)=0.980 8)。血根碱微球在小鼠体内有明显缓释作用,在肺部和肝脏存在不同程度靶向性。血根碱壳聚糖微球体外释放具有明显的缓释作用,在小鼠体内分布具有一定靶向性和缓释性。

一种适用于双极化火控雷达的慢速目标检测方法及FPGA实现

针对火控雷达在近区强杂波背景下慢速目标的检测问题,提出了一种适用于双极化火控雷达的慢速目标检测方法。该方法采用脉内分时变极化收发的设计,利用极化正交抑制近区杂波对接收动态的影响,同时,给出基于脉内变初相拉偏目标多普勒的闭式解及现场可编程门阵列(FPGA)实现,所提方法能够可靠地实现强杂波背景下慢速目标的检测,工程实现性高。最后,通过仿真验证所提方法的有效性。

一种基于航迹特征的无人机与飞鸟目标雷达识别方法

对于现代雷达探测系统而言,无人机与飞鸟同属于具有“低慢小”特征的一类典型目标,而面对比较复杂的作战环境,其对功能的要求已经不仅局限于对两者目标实现稳定探测跟踪,如何有效区分两者类型并完成识别更是当下急迫且重要的难题。常规方法是从目标的微动特征差异进行区分,但由于两者回波微弱,很难通过时频分析方法提取目标特征。针对该问题,从航迹特征出发,提出一种无人机与飞鸟目标雷达识别方法。首先对比两者目标在运动轨迹上的差异性,进行特征分析,提出时间相关的航向震荡频率与速度震荡频率特征量描述方法,并在离线状态下,利用实测雷达系统记录的航迹数据,提取两者的有效特征量;然后利用支持向量机算法对样本进行训练,并在获得最优模型参数后,通过测试样本进行测试,测试分类结果显示准确识别率能够达87%;最后在线状态下跟飞实验,其结果既表明该方法的正确性,也体现了在工程实现角度上的轻量性、实用性、适用性,具有较高价值。

2种焙火工艺下武夷岩茶的物质转化

【目的】比较急火快攻和文火慢炖2种焙火工艺对武夷岩茶感官特征和物质转化的影响,为岩茶制作工艺优化和标准化生产提供参考依据。【方法】采用急火快攻和文火慢炖2种焙火工艺对武夷肉桂毛茶进行焙火加工,以毛茶为对照,通过感官审评、靶向定量和非靶向代谢组学方法,对2种焙火工艺样品的儿茶素、咖啡碱和游离氨基酸含量变化,黄酮及其糖苷、酯类化合物、氨基酸衍生物、有机酸、核苷类及其衍生物构成进行研究。【结果】感官审评结果显示,急火快攻工艺加工的武夷岩茶滋味的刺激性明显强于文火慢炖茶。急火快攻和文火慢炖2种焙火工艺加工的武夷岩茶没食子酸含量(0.82和1.01 mg/g)、表儿茶素没食子酸酯含量(2.60和2.40 mg/g)、游离氨基酸总量(2.78和5.35 mg/g)与毛茶存在显著差异(P<0.05,下同),2种烘焙工艺间的咖啡碱含量(11.69和13.29 mg/g)、没食子酸含量、表儿茶素含量(1.90和1.30 mg/g)和游离氨基酸总量差异显著。对存在极显著(P<0.01)差异的6897个物质特征峰进行KEGG代谢通路富集分析,共富集到107条代谢通路,鉴定到的焙火工艺所致差异代谢物涉及黄酮及其糖苷、酯类化合物、氨基酸衍生物、有机酸、核苷类及其衍生物等;所构建的偏最小二乘法判别模型,可通过无色花青素、二氢杨梅素、天竺葵素、山柰酚-3-O-龙胆双糖苷-7-O-鼠李糖苷、槲皮素-3-鼠李糖苷-7-鼠李糖苷、无色飞燕草素等黄酮及其糖苷类物质较好地区分出2种焙火工艺。【结论】急火快攻和文火慢炖2种焙火工艺导致武夷岩茶在咖啡碱、没食子酸、黄酮及其糖苷类、游离氨基酸组分上产生差异,表现在感官上急火快攻工艺的茶刺激性略强于文火慢炖,其中黄酮及其糖苷类组成的差异是造成刺激性差异的关键。

载木犀草素纳米纤维膜的制备与性能

采用2种pH敏感材料(Eudragit S100和Eudragit RS100),通过同轴静电纺丝技术制备了壳/核结构载木犀草素纳米纤维膜,通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)等研究了壳/核结构载木犀草素纳米纤维膜的表面形貌、化学结构和药物释放性能。结果表明:壳/核结构载木犀草素纳米纤维膜表面整体较光滑,纳米纤维平均直径随木犀草素含量增加而增大。该纳米纤维膜具有良好的结肠靶向性和生物相容性。

海空背景下低慢小目标泛探雷达多域多维特征建模与分析

飞鸟和无人机等“低慢小”目标回波微弱、特征不明显,对雷达探测和识别提出了很高的要求,对其特征建模与特性分析是基础,而获取雷达多域多维的目标特征是前提。数字阵泛探雷达通过“宽发窄收”工作模式,实现目标的长时间积累,实现更高的积累增益和多普勒分辨率,能够获得目标的多域多维特征,为“低慢小”目标的精细化处理和探测识别一体化奠定了基础。该文针对海空背景下的飞鸟、旋翼和固定翼无人机、直升机等“低慢小”目标,利用数字阵泛探雷达系统获得的距离-方位-帧间、距离-脉冲-帧间等多维数据,提取目标的时域回波特征(单帧脉冲回波、动态脉冲回波)、变换域多普勒特征(多普勒瀑布图、微多普勒谱)、长时间机动特征(加速度序列、加加速度序列、航迹)7类19种多域多维特征,能够充分的反映目标在单帧和多帧数据间的幅值起伏、能量变化、运动、机动、微动等特性,从而实现对“低慢小”目标的精细化特性描述与分析。最后,采集并构建了数字阵泛探雷达“低慢小”目标特征数据集,对典型目标的特征进行验证和定量、定性分析,总结不同目标的特征差异,验证结果表明,四种类型的“低慢小”目标的多维特征具有明显的区别,获得的特征和差异将为后续的“低慢小”目标分类和识别提供重要支撑。

壳聚糖靶向缓释功能高分子载药微球及其特性研究

采用壳聚糖作为载体,通过分子结构设计,以叶酸靶向受体改性壳聚糖,然后选择5-氟尿嘧啶为模型药物,采用复凝聚法制备新型壳聚糖靶向缓释功能高分子载药微球。通过红外光谱和1 H-NMR核磁共振分析确定了叶酸改性壳聚糖化学结构,并通过扫描电镜、激光粒度分析仪、激光共聚焦显微镜及紫外光谱等现代仪器和分析方法对载药微球的形貌结构、粒径、包埋率、载药量和体外药物释放特性等进行研究。结果表明,模型药物被成功包埋到叶酸改性后的壳聚糖微球中,包埋率E和载药量L最高可达86.5%和32.7%,载药微球的平均粒径为5.251μm,多分散系数(PDI)为0.056,球形度、分散性良好;激光共聚焦显微镜结果显示微球为核壳结构;体外释放实验表明壳聚糖靶向缓释功能高分子载药微球具有持久的缓释作用,24h后载药微球在模拟胃液(pH值=1.2)中释放率为70%,在模拟肠液(pH值=7.4)中释放率为40%,释药速度与释放介质的pH值密切相关。

聚谷氨酸及其衍生物在新型药物传输系统中的应用

聚谷氨酸是生物可降解的高分子材料,作为新型药物载体具有广泛的用途。综述了聚谷氨酸及其衍生物在改善药物的水溶性、降低毒性、控制药物释放以及提高药物靶向性等方面的研究,为药物新剂型的开发提供参考。

海杂波环境下慢速小目标检测方法

海杂波环境下慢速小目标检测一直是雷达目标识别的难点,在分析海杂波特性的基础上,设计了脉间信号平滑处理和时频分析两种实用的海杂波抑制和慢速小目标检测方法,通过实验验证,在雷达长时间照射下采取一定时间间隔的扫描间信号平滑处理,而在短时间照射下采取时频分析方法均能有效地区分出淹没于海杂波环境下的慢速小目标。

近距离慢速目标检测杂波抑制方法

针对强杂波环境下近距慢速运动目标检测问题,该文提出一种基于相位编码及子空间投影的杂波抑制方法。主要对周期探测信号调制Chirp相位编码,通过回波慢时间维解码使杂波近似白化,降低杂波与目标回波相关性,再依据白化后杂波及有用信号成分自相关性差异分离出信号和杂波干扰子空间;最后将接收信号投影至正交于杂波子空间的信号子空间来抑制杂波。由于该方法中杂波空间的构建不需要假设杂波模型,避免了模型假设与实际环境不匹配的问题。仿真结果和实测数据处理结果证明该方法在低信杂比条件下性能明显优于传统方法。

导航雷达慢速小目标检测方法

针对常用导航雷达在检测强海杂波环境下慢速小目标的困难问题,利用扫描间海杂波非相关特性,提出采取提高天线转速的措施和扫描间信号平滑处理技术,从而抑制或削弱海杂波,增强目标信号强度,改善检测性能。实验表明,本方法显著提高了导航雷达在海杂波环境下检测慢速小目标能力。

肠道靶向药物缓释功能叶酸插层水滑石的制备与结构表征

采用共沉淀法和离子交换法成功制备了叶酸插层Mg/Al水滑石(LDHs-FA)复合材料,通过粉末X射线衍射、红外光谱和热重-差热分析等手段对合成材料进行结构表征。结果表明得到的LDHs-FA结构完整、晶相单一,并比较了2种方法对材料物化性质的影响。采用盐酸为介质模拟胃液,混合磷酸盐缓冲溶液为介质模拟肠液,研究了叶酸插层水滑石在模拟胃液和肠液中的释放特征,结果表明叶酸插层复合材料在模拟胃液和肠液中均具有较好的缓释性能。海藻酸钙包覆后的样品在胃液中释放速率极慢,但在肠液中具有较好的缓释性能,实现了药物的肠道靶向释放。

图像配准在缓动弱小空间目标检测中的应用

在固定大视场光电探测系统图像中,远距离空间目标运动角速度慢、星像小,难以从众多恒星星像中有效检测到。针对上述问题,提出了一种基于恒星配准后差分相乘的缓动弱小空间目标检测算法,首先在空域上利用形态学Top-hat滤波抑制背景增强目标,然后在时域上将恒星配准后差分相乘增强缓动弱小空间目标,最后经自适应门限分割与航迹关联进行目标确认。实测结果表明,算法全面考虑了缓动弱小空间目标在时域及空域方面的特性,能有效地从复杂背景中检测到低信噪比缓动弱小目标,并满足实时性的要求。

新型“低慢小”目标探测处置系统的体系建设

随着通用航空事业的快速发展,以无人机为代表的“低慢小”目标在数量规模、技术手段、作战模式方面发生了深刻变化,使得“低慢小”目标的威胁能力不断增大,安全防范需求日趋紧迫。本文立足当前国内探测处置现状存在的主要问题,针对新型目标和城市场景的特点,提出新型“低慢小”目标探测处置体系建设方案,构建指挥控制、预警探测、干扰拦截一体的防控体系。其中,指挥控制作为系统核心,实现整体系统的一体化集成;预警探测通过多传感器构成全天时全天候全空域预警网络;干扰拦截通过“软”“硬”手段结合构成多层次防御体系。通过研制新型“低慢小”目标探测处置体系设计,将“低慢小”目标防范纳入信息化作战范畴,具备更强的体系对抗能力,适应未来信息战争要求。

基于干涉图幅度和相位联合的双通道SAR地面慢动目标检测方法

提出了一种基于涉图幅度和相位联合的双通道合成孔径雷达(SAR,Synthetic Aperture Radar)地面慢动目标检测方法。在干涉图幅度、相位统计特性分析基础上,充分利用动目标像素点和杂波干扰之间的散射特性差异,通过对干涉图相位进行函数变换,并联合干涉图幅度得到了一种新的动目标检测量,由该检测量并结合邻域平均处理可以较容易地实现动目标的快速精确检测。仿真实验表明:所提检测算法与经典的DPCA(Displaced Phase Center Antenna)、ATI(Along Track Interferometry)方法相比,具有杂波和噪声抑制能力强、稳健性高、适用范围广、可检测速度范围大、检测率高、虚警率低等特点,证明了算法的有效性。