基于3D扫描雷达实测数据的海上风电场尾流特性研究

为有效优化实际业务中海上风电场的机组排布方案设计,降低尾流电量损失,在江苏某海上实际运行风电场采用3D扫描雷达进行实地尾流观测实验,分析独立尾流、半尾流和全尾流三种工况下机组的尾流长度、尾流宽度及尾流深度等尾流特性。研究表明,独立尾流工况下机组尾流下游方向11D~12D(D为叶轮直径)距离处风速变化趋平,尾流影响减弱,机组尾流影响长度在11D左右;近尾流区内,全尾流工况机组的风速衰减较独立尾流和半尾流工况机组明显增大,远尾流区三种工况变化趋势一致,尾流宽度均在3D左右,呈“双高斯”或“凹型”分布特征。二者的差异性主要与相邻机组间距的不同相关。三种尾流工况下,近尾流区的尾流深度明显较远尾流区大,尾流速度亏损明显。

重尾噪声环境下的扫描雷达稳健角超分辨方法

扫描雷达由于天线孔径受到平台尺寸限制,存在角分辨率低下的缺陷。角超分辨技术能够在不改变雷达硬件系统的前提下,通过信号处理方法,获得超越雷达实孔径波束宽度的角度分辨能力。近些年研究表明,基于最小绝对收缩和选择算子(LASSO)的稀疏角超分辨方法能够获得比传统方法更高的分辨能力。然而,该方法基于高斯白噪声假设,在残余项中主要基于l2范数进行约束。当回波数据中存在重尾分布的噪声时,该方法中的l2范数约束无法有效抑制重尾分布噪声,导致目标分辨能力下降,甚至产生虚假目标。针对该问题,本文提出一种扫描雷达抗重尾噪声角超分辨成像方法。首先,本文引入一种最小绝对偏差(LAD)-LASSO约束准则以抑制重尾分布噪声;更进一步的,针对模型中存在的正则化参数自适应选取难题,本文基于稀疏自相关迭代准则导出正则化参数的最优表达。最后,针对LAD-LASSO非平滑代价函数最优化求解难题,本文提出一种基于迭代重加权最小二乘(IRLS)算法的求解方法,通过将l1范数替换为重加权的l2范数,并在每次迭代中计算权值实现最优求解。仿真结果表明,相比传统稀疏角超分辨方法,本文提出的方法在不同信噪比下均能够有效抑制重尾分布噪声,并有效提升扫描雷达角分辨率。同时,本文采用岸基X波段雷达实测数据验证了本文提出方法的有效性。

基于IMM的电扫描雷达参数控制算法研究

针对电控扫描雷达目标跟踪中的资源分配问题,基于交互多模型算法(interacting multiplemodel,IMM),提出了一种对采样间隔和驻留时间两个参数进行联合控制的方法.在满足一定跟踪精度的情况下,相对只优化采样间隔的跟踪算法,更能节约雷达资源.该方法不固定检测概率,只限制其最小值,更加接近实际.仿真结果表明了算法的可行性和有效性.

结构扫描雷达对钢筋混凝土构件的三维切片成像

基于结构扫描雷达网格测线的数据采集方式,提出了一种用于钢筋混凝土构件的三维切片成像算法。先用克希霍夫偏移进行聚焦处理,使反射波自动归位到其真实空间位置;再进行三维插值,从少量的测量数据获得重建目标空间的足够信息;最后对两方向的数据信息融合,增强目标反应,减小噪声干扰,提高检测效率。对实验台和实际建筑的检测验证了该算法的有效性和可行性。结果表明,通过对结构扫描雷达数据的三维切片成像,能更加全面而细致地了解钢筋混凝土构件的内部准确信息,使用的算法能清晰分离出点目标和横、纵方向的线性目标,为雷达图谱的解释提供了可靠的方法和依据,对相关检测工程和质量鉴定具有重要意义。

DOA估计算法在扫描雷达方位超分辨中的应用

方位超分辨一直是雷达领域里广泛关注的研究课题,针对扫描雷达目标方位角分辨问题,利用阵列信号处理理论中的DOA估计算法进行研究,将雷达目标方位回波模型转化为基于天线方向图调制的均匀线阵模型,在目标后向散射幅度相干的前提下,利用最大似然法进行求解,针对对数似然函数最大值问题,利用遗传算法进行求解。仿真结果表明,高信噪比情况下,分辨能力良好,同时适用于低信噪比情况下的目标分辨,验证了算法的可行性。

一种基于激光扫描雷达的挖掘面3D重构方法

为了实现挖掘机器人自动轨迹生成和轨迹跟踪,提出一种挖掘机器人的挖掘面3D重构方法。根据3D激光扫描雷达的三角形原理得到扫描点的坐标值,对扫描点进行聚类分析方法滤除噪声点,进行初始三角剖分、局部优化、着色和渲染得到三角剖分后平底坑的3D物理模型,并采用倒置棱台进行拟合,计算了所挖平底坑内腔的上表面和下表面之间的距离和下表面的几何尺寸。实践结果表明:该方法实现了对不规则平底坑内腔的测量,为挖掘机器人自主挖掘平底坑的自动轨迹生成和跟踪奠定了基础。

基于部分周期的扫描雷达目标微多普勒参数估计

针对雷达单次扫描时间小于目标转动周期的情况,提出了一种基于部分周期的扫描雷达目标微多普勒参数估计方法。转动目标的微多普勒信号可以通过正弦信号的形式表示。该方法从回波信号的时频域中提取出部分周期的微多普勒信号,利用正弦函数的性质,估计出目标转动频率和转动幅度,从而可以估计出目标转动半径。转动半径作为目标的固有特性,反映目标的结构信息和运动特征,为目标识别和分类提供有力依据,通过仿真实验和实测数据验证了该方法的鲁棒性和有效性。

试谈光栅扫描雷达的电子标绘

一般的船用雷达只能以光点的形式显示物标的回波,只提供物标的距离和方位两个参数。要获得目标船的船速、航向、最近会遇点距离（DCPA）和到达最近会遇点时间（TC-PA）等避碰数据就需要进行人工雷达标绘。在雷达标绘纸上或直接在雷达显示屏上用标绘笔进行标绘。这种人工标绘由于标绘点位置与回波点的视差、各标绘点之间间隔时间的不准等原因都会引起误差。另外在会遇船舶较多时,靠人工标绘的方法同时获得多目标的避碰数据是很困难的。

基于激光扫描雷达的矿井机车障碍物检测方法研究

针对当前矿井机车防撞系统障碍物检测方法中存在的测距方法精度低、测距范围有限或者需要外加光源等问题,提出了一种基于激光扫描雷达的障碍物检测方法,该方法可实现机车270°范围内障碍物检测,检测范围广且无需外接光源。通过分析激光扫描雷达在巷道中的点云成像图的特征,提出了基于5点多边形的告警区域配置方法。利用射线法,实现了告警区域内的障碍物检测。使用C#实现了所提出的算法并编写了相关操作显示界面,在实验室环境中进行了障碍物检测实验。测试结果表明,所提出的方法能够有效、快速地识别障碍物并进行告警,障碍物检测时间小于1 s。

机械扫描雷达DBS模式下的锐化比恒定技术研究

多普勒波束锐化(DBS)是提高机载雷达横向分辨率的一种技术。对于扫描速度和重频不能随扫描角度改变的机械扫描雷达,采用重频不变FFT法进行DBS处理更能满足实时处理要求。为了保证处理过程中图像分辨率即锐化比恒定,本文分析对比了预滤波法和频域插值法,并基于就近取整的思想对频域插值法进行了改进。该改进方法弥补了现有方法的不足,改善了DBS成像质量。实测试飞数据的处理结果验证了该方法的有效性。

电子扫描雷达信号主干工作模式的提取

为了实现对电子扫描雷达工作状态的识别,分析了电子扫描雷达的工作过程和状态转换,通过得分矩阵动态地对两个截获信号状态转换序列进行公共序列的提取,识别电子扫描雷达的主干工作模式脉冲序列。仿真试验证明截获序列的长度对序列相似度影响不大,而电子扫描雷达的跟踪模式类型的增多和跟踪模式比例的减小能够提高对电子扫描雷达工作模式的识别效果。

基于DBSCAN聚类算法的激光扫描雷达可视化障碍物检测

针对目前障碍物检测技术中常用的热成像红外检测、摄像头检测等检测精度不高、分辨细节能力较差等问题,文章提出将三维16线激光扫描雷达作为传感器,重点介绍了如何对周围环境信息进行采集并建立三维空间模型,基于DBSCAN聚类算法,感知周围环境,完成障碍物检测。并应用python中的matplotlib模块实现数据可视化,使用Pyqt图形界面编程搭建上位机软件显示平台,完成对障碍物的实时显示。上位机平台显示结果表明,该设计可以精准地识别并区分障碍物,激光扫描雷达具有分辨率高、抗有源干扰能力强、低空探测性能好等优点,在无人驾驶、智能交通等方面应用前景广泛。

边跟踪边扫描雷达中多径起伏的影响

粗糙表面多径漫反射的理论模型可用来预示出雷达各座标上(仰角、时延和多卜勒频率)的多径功率分布。这些分布可预示出单脈冲和扫描天线系统的雷达仰角跟踪误差,文中给出了典型结果。这些数据表明,对于径向逼近的目标,扫描系统的跟踪误差稍有增加,这是因为这些跟踪器对直达加多径的组合信号的幅度闪烁敏感所致。简要地研究了刀刃形衍射和草木的影响。

激光扫描雷达在汽车生产线上的应用

激光扫描雷达的应用．可以保证车间内车体．人流．物流和输送设备等的安全，降低事故风险，大大提高了生产效率。

光栅扫描雷达电源原理分析

在现代雷达中，特别是光栅雷达，开关电源得到广泛应用，本文从理论与实践相结合的角度，分析了英国ＲＡＣＡＬ－ＤＥＣＣＡ２０９０系列ＤＳＣ光栅扫描雷达ＶＩＥＷＵＮＩＴ电源电路的工作原理，对其关键器件ＴＤＣ４６００进行分析，给出重要测试数据和波形。

一种快速的雷达天线扫描周期估算方法

针对传统自相关方法计算量较大的问题,提出了一种快速的雷达天线扫描周期估算方法。首先,分析了接收脉冲幅度序列的离散化频谱特性。其次,通过检测频谱峰值构造频率索引集合。在此基础上,基于频谱峰值的频率索引差分估算雷达天线扫描周期,该方法具有较低的计算复杂度。最后,仿真实验验证了所提方法的有效性。

运用激光雷达扫描技术进行停车位调查

城市停车位资源的基础空间数据一般采用人工传统测量与调查的方式获取,该方式工作量大、效率低、调查成果无法追溯,且人员在道路测量中存在安全隐患。鉴于此,以天津市南开区为例,利用车载和地面激光雷达扫描技术调查采集城市各类停车资源,借助人工和自动提取技术提取现状各类停车位和桥下空间信息,并通过数据核查对各类现状停车资源进行修正,快速获取城市各类停车资源的基础信息数据。采用激光雷达扫描技术调查停车位可突破传统车位调查的作业模式,大大提高调查的速度与准确度,并保障人员安全和数据的可溯源性,为城市停车位现状资源调查提供了新的技术方案。

手持激光雷达扫描仪飞马在地形测绘中的运用

SLAM的全称为Simultaneous Localization And Mapping即“同时定位与地图构建”。最近几年由于机器人、无人机、自动驾驶、AI、VR和AR技术的发展,SLAM技术逐渐被人们熟知。SLAM技术是通过激光传感器感知周围的环境,并将不同时刻感知的环境进行匹配套合,从而反推本体在环境中的位置及运动轨迹。随着SLAM技术的设备及定位精度的提高,该技术逐渐在测绘行业中使用,迅速成为除RTK和全站仪采点成图之外的一种地形图成图手段。国外GeoSLAM等公司推出大量的产品,在该领域处于领先地位,为打破国外封锁,国内的飞马、数字绿土等公司也研发出相应的产品。该文主要通过具体的案例论述国产手持激光雷达扫描仪飞马SLAM 100在地形测绘中的运用,侧重于表述SLAM技术及SLAM100产品在运用中的优缺点。

圆周扫描地基合成孔径雷达极坐标格式成像算法

圆周扫描地基合成孔径雷达(圆周扫描地基SAR)成像是一种实现360度全方位观测的合成孔径雷达成像技术。现有的成像算法存在计算效率随场景扩大而降低和斜距近似导致的成像精度下降问题,难以实现实时成像。本文提出一种新的圆周扫描地基SAR成像的算法。该算法的基本思想是:首先,将球面波回波信号进行分解,表示为平面波积分形式;其次,构造扫描角度方向的滤波器,利用傅里叶变换的卷积定理,消除角度方向的高阶相位误差;进一步对信号进行极坐标转直角坐标插值,实现角度方向与距离方向的解耦;最终,通过二维逆傅里叶变换实现目标聚焦。通过仿真和实际数据实验对算法进行验证,并对本文算法与BP算法在成像质量和成像效率方面进行对比,证明本文算法可以实现高效成像。