基于高维重频特征的雷达辐射源识别方法

通过提取和利用雷达脉冲间隔高维特征,提出了一种基于决策树的雷达辐射源识别方法。将相邻脉冲间隔所构成的向量作为脉冲的高维特征,以增强不同雷达信号之间的可分性,再利用聚类方法提取脉冲列中的这种特征;然后将该特征构成特征向量,以表现特征的整体性;随后基于该特征向量构建决策树分类模型;最后将学习到的模型用于未知雷达脉冲列的识别。仿真实验验证了新方法在不同数据量和数据噪声场景下相对于传统方法的显著优势。

风载荷下树木稳定性的无损评估方法

为解决树木在风载荷下易发生安全事故,造成人员伤亡和财产损失的问题,研究一种基于无损重构技术和有限元分析的风载荷下树木稳定性的评估方法,通过探地雷达(Ground Penetrating Radar, GPR)无损获取根系构型,结合三维重构技术和阻力公式构建风载荷下的树木模型,根据模型的有限元分析结果评估树木稳定性状况。通过仿真和对古侧柏(Platycladus orientalis)现场试验,分析不同根系构型和不同土壤参数对树木稳定性的影响。结果表明,水平浅根和土壤参数是影响树木稳定性的2个重要因素,得到与现有研究中相同的等效应力变化趋势。研究证明GPR所获取的根系构型可以作为树木稳定性的重要评价指标,验证研究结果在实际树木风险评估工作中的可行性。

基于雷达点云的果树快速识别与分割方法研究

在果园自动化作业生产中,果树的精准识别是果园精准作业的重要前提。针对在复杂果园环境中单株果树难以精准快速识别的问题,基于激光雷达三维点云技术对果树识别进行研究,提出了一种精准、快速、高自动化的果树识别方法及装置。构建多维度传感融合识别装置对果树进行特征点云数据扫描,建立果树点云数据集,通过点云质量及有效角度滤波进行数据筛选。利用边界特征点识别算法对单株果树边界特征数据进行快速提取,利用边界区域特征构建果树有效扫描数据。该方法可适用于单株果树轮廓、特征的快速识别。为了验证该果树识别方法准确性,进行了果树树冠轮廓测量精度试验,以及果树群组识别试验,结果表明,该方法能够对果树进行有效识别,并且物理指标综合测量精度>97.125%,可为果园精准作业提供有效依据。

基于梯度提升决策树模型的Sentinel-1图像浅海水深反演

利用合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)反演浅海水深在海洋遥感中极具挑战性。本文采用梯度提升决策树(Gradient Boosting Decision Tree,GBDT)为核心的机器学习算法,使用Sentinel-1、全球水深数据、风场和流场数据来反演杭州湾和长江口南缘相连的浅海区域的水深。首先分析反演的最佳风速和迭代次数,再对0~10 m、10~20 m、20~30 m、30~40 m、40~50 m的分段水深和0~10 m、0~20 m、0~30 m、0~40 m、0~50 m的总体水深用相关系数、均方根误差和平均绝对误差进行精度评价,最后分析反演水深的空间分布特征。结果表明:反演的最佳风速约为3.78 m/s,并且GBDT模型达到最佳精度时的迭代次数远小于其他模型,最佳迭代次数为4。分段水深中,40 m以内的相关系数都高于0.8,其中以10~20 m的相关系数最高,为0.9;40~50 m则最低,为0.73。40~50 m的平均绝对误差和均方根误差均为最大,分别为1.89 m和2.24 m,20~30 m的平均绝对误差和均方根误差均为最小,分别为0.75 m和0.96 m。在总体水深中,虽然随水深区间的扩大,相关系数会逐渐增加,但是平均绝对误差和均方根误差的精度都随水深区间的扩大而下降,且在0~50 m区间内的平均绝对误差和均方根误差最大,分别为1.06 m和1.59 m,因此反演的最佳区间为0~40 m。该区域的水深从杭州湾海岸线开始由浅及深阶梯增加,反演结果能够较好的表现研究区内的实际水深分布情况,比较符合当前区域的水下地形特征。

一种采用集成装袋树的雷达多次回波分类方法

传统雷达多次回波分类方法容易受到目标类型和幅度起伏特性等因素的影响,其泛化性和准确性难以满足雷达装备实际需求。针对该问题,提出了一种采用集成装袋树的雷达多次回波分类方法。该方法首先对雷达多脉冲回波数据进行幅度对数变换和相邻脉冲幅度补齐预处理操作,然后利用决策树算法从标注的训练数据中学习雷达多次回波在脉冲维的幅度起伏特征,最后通过多个分类器的集成实现对雷达多次回波的准确分类。实测雷达数据验证结果表明,所提方法分类准确率达到了95.9%,可有效提升雷达多次回波的分类性能,并且不依赖于经验门限的特性,增强了其泛化能力。

GPU上的kD-tree雷达模拟加速

为了加速对雷达系统的计算机仿真模拟,提出一种基于kD-tree的GPU并行加速算法.采用CUDA实现了多种kD-tree的并行遍历算法,并对这些遍历算法性能进行比较分析,从中筛选出了最适合在GPU上进行雷达模拟加速的Shortstack-kD算法.实验结果表明,Shortstack-kD算法不仅对不同种类的场景都能带来明显的效率提升,还可以根据场景的不同情况控制Shortstack-kD的栈长度,以达到算法的最高性能和最大灵活性;在CPU上进行建树的过程中还针对雷达模拟的应用需求进行了优化.

湖北省森林资源蓄积量年度监测存在的问题及优化思路

结合湖北省森林资源监测发展历程,总结2013—2023年森林资源动态监测体系、蓄积量样地调查监测方法、监测技术、监测内容以及新技术、新设备应用等方面的经验。对不同时期调查数据进行对比分析,归纳不同阶段、不同调查方式蓄积量监测的区别以及监测体系存在的内容与指标单一,调查精度不高,基础数表不完备等问题。提出运用新思路、新技术、新设备来提升信息化程度,包括持续优化监测体系,利用雷达技术开展蓄积量反演,开展智能树种识别研究等蓄积量年度监测优化思路。

基于DTCWT-VAE的弹道中段目标RCS识别

针对弹道目标雷达信号易受环境影响、目标识别准确率低的问题,提出了一种基于双树复小波变换(dual-tree complex wavelet transform,DTCWT)和变分自编码器(variational autoencoder,VAE)的弹道目标雷达散射截面(radar cross section,RCS)识别法。首先,采用DTCWT对弹道目标RCS动态数据进行预处理,再利用VAE提取目标的隐变量特征,最后用支持向量机(support vector machine,SVM)分类器进行识别。实验结果表明,与已有方法相比,该方法具有更高的识别概率,且鲁棒性较好。

基于KD-Tree的组合目标电磁散射快速算法

用线索KD树空间加速算法对复杂目标的几何结构进行重新组织,然后根据弹跳射线法(SBR)基本原理进行目标和射线的求交计算,进而计算出复杂目标的多次散射场。该算法充分利用了树结构的快速遍历特性,避免了大量的、无效的求交计算,显著提高了传统射线追踪法的效率,加速比最高可达90倍。数值结果验证了本方法在组合目标雷达散射计算中的有效性。

Model Simulation and Eigen-Analysis for Polarimetric Scattering from Tree Canopy in SAR Imagery

In this paper, a theoretical model of multi-level, non-spherical scatterers is developed for fully polarimetric scattering from tree canopy in SAR imaging at C band. The amplitude functions of non-spherical particles with randomly spatial orientation are derived by the generalized Rayleigh-Gans (GRG) approximation. The non-diagonal extinction matrix and the Mueller matrix solution are constructed. Numerical solutions of polarimetric scattering of four Stokes parameters from random, non-spherical scatterers are obtained. To physically identify polarimetric scattering of the Mueller matrix solution, the coherency matrix and its eigen-analysis are discussed. Functional dependence of the coherency matrix and entropy upon various parameters are obtained. As an application, the analysis of AirSAR images at P, L, C bands is discussed.

果园移动机器人激光雷达双源信息融合实时导航方法

为提高林果园移动机器人导航系统的精确性与鲁棒性,提出一种基于激光雷达三维点云的果园行间高低频双源信息融合实时导航方法。首先,喷雾机器人搭载三维激光雷达采集两侧果树点云信息,对原始点云数据进行直通滤波、降采样和统计滤波等预处理,保留感兴趣区域内果树冠层点云;然后,将分别基于高频更新的牛顿插值算法和低频更新的非线性支持向量机(Non-linear support vector machine,NSVM)算法拟合的行间导航线进行互补融合;最后,在导航线切换时,对融合后导航线的稳定性进行优化,并使用三次B样条算法使导航线平滑。实验结果表明:融合优化后的导航线最大曲率为0.048 m^(-1),平均曲率为0.018 m^(-1);分别以0.5 m/s和1.0 m/s的行驶速度对融合优化后的导航线进行跟踪,绝对横向偏差最大值分别为0.104 m和0.130 m,平均值分别为0.053 m和0.049 m,说明该导航方法能够满足作业装备在果园行间自主导航作业的需求,为喷雾机器人在果园环境中的自主导航提供技术参考。

基于探地雷达的顶板绿化乔木根系探测研究——以朴树为例

利用探地雷达测量顶板绿化乔木(朴树)根系,分别采用网格状、环状和射线状3种放线测量方式和900 MHz、1.5 GHz两种天线频率进行探测.结果显示:(1)1.5 GHz天线、网格状测量方式得到的疑似点最多效果最好,而射线状测量未得到任何数据;(2)通过分析计算得到根疑似点的空间坐标,并生成了空间分布图;(3)探测到的根系最深处为25 cm,表明顶板绿化植被的根系粗根分布浅;(4)探地雷达可用于探测根系的位置、相对分布面积,但由疑似点的散点生成根系的三维实体结构还缺乏研究基础和模型验证,因此研究认为,仅用探地雷达技术而不结合其他方法反演根系空间结构具有一定的局限性.

基于分类树和雷达图的城市河道排污口溯源方法

为了解决城市河道排污口溯源问题,提出了分类树和雷达图结合的溯源方法。利用分类树判别流水类型来确定污染源进入雨水管道的大致范围,然后将该范围内的排水户与排污口进行水质雷达图相似性比对,即可排查出疑似污染源。将此方法应用在2个典型排污口的溯源中,结果表明:检测BOD5和表面活性剂可区分雨水管中的清洁水和污水,将减少溯源中的水质检测费用;疑似排水户中相似度最高的即为真实的污染源。此方法可同时溯源到雨污混错接点和污染源,为城市河道排污口溯源提供一定的借鉴。

活立木内部缺陷雷达波检测研究

针对活立木内部结构复杂,个体化差异较大,导致雷达波图像难以解析的问题,提出了一种基于振幅比在线估计相对介电常数以及利用希尔伯特积进行层位追踪实现缺陷界面的相对定位,并结合活立木外轮廓点云数据确定其内部缺陷绝对位置和分布表征的方法,以此开发了基于雷达波的活立木内部结构缺陷分析软件。采用基于时域有限差分法的正演模拟、实验室原木试件检测分析、颐和园现场活立木检测等实验验证方法的可行性。结果表明可对检测目标点准确定位,复现树干内部横截面图像,雷达波成像结果与古树复壮时内部实际结构相符。

基于改进快速扩展随机树方法的隐身无人机突防航迹规划

针对隐身无人机在日趋严密的雷达防御系统下的生存问题,提出了基于改进快速扩展随机树的隐身突防航迹规划方法.本文首先对隐身突防航迹规划中无人机的动态雷达散射截面积和雷达的发现准则这两个关键问题进行了分析和建模,然后针对现有算法在解决隐身飞机航迹规划问题时的不足,设计了改进快速扩展随机树算法,将无人机的雷达散射截面积随姿态变化的情况考虑到新节点生成中,并且结合滚动时域策略计算时域范围内所有节点的瞬时发现概率均值,以判断新节点可行性.仿真结果和对比研究表明,算法的改进策略能够处理隐身突防航迹规划的两个特性,并且可在复杂环境下快速生成更优的突防路径.

颐和园古树内部异常的雷达波检测

采用雷达波树木无损探测技术与树木雷达分析软件,对颐和园内6棵古柳的内部异常情况进行雷达波探测成像试验.结果表明古柳内部均存在不同程度的异常,其中3棵古柳异常程度较高.雷达波成像解析结果准确且与实际情况相符程度高,表明树木雷达系统可以对树木内部异常分布情况进行高效无损的检测、成像和解析.

基于虚拟仪器技术的光电雷达电子部件性能检测及故障诊断系统

分析了某型飞机光电雷达的工作过程 ,提出了一种基于虚拟仪器技术的光电雷达电子部件性能检测及故障诊断设计方案。通过对电子部件所有信号的实验测试和故障树结构分析 ,阐述了光电雷达电子部件性能检测和故障诊断的实现过程 ,并探讨了实际研制过程中的一些主要技术难点及其解决方法。

基于极化合成孔径雷达干涉测量的平均树高提取技术

在新疆和田地区建立SIR-C/X SAR极化干涉测量试验区,获取2次重复飞行的SIR-C/XSAR全极化干涉测量数据、覆盖试验区的地形图4幅、Landsat-5 TM及Landsat-7 ETM+数据各一景。在此基础上,研究实现POLinSAR数据处理及树高反演算法,并对试验结果进行初步分析评价。结果表明:本文所采用的极化干涉测量数据处理方法及树高反演算法是正确的;受去相干噪声因素的影响,重复飞行极化干涉SAR相干影像上可能存在大量的非体散射去相干散射体,识别这些散射体并加以剔除是保证得到正确树高提取结果的重要步骤。

探地雷达(GPR)在木材无损检测应用中的可行性探讨

简要地介绍了国外已有的树木雷达(TRU)系统,运用其基本原理进行了探地雷达(GPR)应用于木材无损检测的理论可行性分析。由于木材本身的复杂成分,因而其介电性质的影响因素很多,对采集到的电磁波进行客观地解释分析仍存在很大困难。笔者列举了探地雷达的处理、分析和解释的方法,指出若合理、选择性地进行树木雷达分析,可以比较科学准确地对内部腐朽、空洞等特征进行探测。

一种雷达故障诊断专家系统设计

针对一种雷达系统故障诊断的复杂性,设计了故障诊断专家系统。选取载波信号失锁作为雷达系统典型故障,通过建立故障树获取专家系统知识并进行知识表示。专家系统先根据设备中的实时监测点信息缩小诊断范围,而后按照故障树事件重要度,采用串行与并行相结合的推理方式进行故障诊断。专家系统知识来源可靠,推理科学合理,具有一定的实用性和推广性。