基于GPU并行技术的超大型海面舰船电磁散射仿真

为了解决超电大尺寸海面舰船场景中电磁散射计算的瓶颈问题,研究基于多图像处理单元(Multi-GPU)并行加速技术的弹跳射线法(SBR)。借助统一设备计算架构(CUDA)提供的多线程服务(MPS),构建Multi-GPU并行加速框架,研究基于区域射线束划分GPU计算任务和实现方式;研究基于矩阵网格的任务分割技术,最大限度提高GPU全局内存利用率;针对不同运算单元间的差异所带来的计算不同步问题,设计基于动态负载均衡算法的调度系统,进而提高计算资源利用率。仿真结果表明,在双GPU硬件平台上,该方案与现有并行技术算法相比,在确保结果准确性的情况下加速比接近甚至超过200%。因此,该技术方案能够有效解决超电大海面舰船电磁散射问题。

一种基于Attention-YOLOv3的海面舰船目标检测的方法

近年来,基于深度学习的视觉检测方法在海面舰船目标检测领域中的应用愈加广泛。为了解决传统视觉检测方法检测精度不高,对小目标检测效果不好的问题,提出了一种基于Attention-YOLOv3的海面舰船目标检测方法,有效提高了对舰船目标的检测性能。在对主流的One-stage与Two-stage模型结构及特点的调研分析的基础上,利用YOLOv3的特征提取网络Darknet-53来获取图像特征,通过特征金字塔网络(FPN)网络结构融合特征提取网络中深浅层的语义信息,并添加注意力机制模块来进一步优化网络性能。将改进后的Attention-YOLOv3模型应用到海面舰船检测场景中进行验证,基于搜集到的舰船目标制作成COCO格式的数据集进行训练,使用包含海面舰船目标的图片作为测试集进行测试。实验结果表明,改进后的Attention-YOLOv3网络对比原检测网络模型,解决了小目标检测不敏感的问题,达到了更高的检测效果。

海面舰船电磁散射特性分析

针对粗糙海面上舰船类超电大尺寸复杂目标电磁散射特性,利用混合面元投影和物理光学法(HPP/PO),给出了大量基于"四路径"模型的计算实例,从风速、目标结构、海面的运动、目标的微运动等因素对目标与海面的复合散射特性的影响进行分析,得到一些有价值的结论。

海面舰船RCS起伏分布模型研究

为准确地描述海面舰船动态RCS起伏特性,评估舰船系统隐身效果,在获取海面船只外场动态360°全向RCS数据的基础上,采用χ2分布、对数正态分布对舰船RCS起伏分布进行拟合分析,并利用K-S检验开展拟合优度检验。结果表明在15GHz测量频率条件下,该海面舰船目标360°全向RCS测量数据同时服从对数正态分布和χ2分布,且χ2分布具有更高精度的拟合效果。文中的分布模型研究方法与结果可应用于对海面其它强散射特性目标RCS分布特性研究,从而为舰船散射性能和隐身评估设计提供理论支撑。

基于弹跳射线法的海面舰船目标三维散射中心快速建模方法

海面舰船目标3维散射中心的快速建模对雷达目标信号快速仿真、特征提取与分类识别等应用具有重要意义。该文结合目标-海面耦合散射的"4路径"模型、随机海面散射修正Fresnel反射系数模型,以及基于射线管积分的快速3维成像等模型与方法,提出一种舰船-海面复合的快速3维成像方法,并通过CLEAN算法建立一种3维散射中心快速建模算法。该算法由于实现了单频、单视角条件下的目标3维成像,并且采用简化的海面模型避免了大量海面面元的构建,因而大大提高了3维散射中心建模的计算效率,从而满足实际工程应用的需求。典型海面舰船目标仿真实验结果表明,与传统基于FFT的3维成像算法相比,在典型计算条件下该算法的计算效率可提高4个数量级。不同海情下,3维散射中心重建的与直接仿真计算的1维距离像历程图和2维像的对比结果,也验证了算法的计算精度。

基于电磁散射的信号级海面舰船SAR成像模拟

SAR成像模拟在SAR系统优化设计与性能检测、目标模板制备及判读人员培训等方面起着重要作用。构建了舰船及其海面背景组合模型,基于SAR工作过程和电磁散射机理进行了SAR回波信号模拟。通过对回波进行成像处理,实现了较为逼真的海面舰船SAR成像模拟。

海面舰船SAR成像全动态模拟研究综述

开展海面舰船合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)成像模拟具有重要的军事应用价值。为解决模拟的逼真性问题,从模拟方法、场景构建、动态考虑等方面介绍了海面舰船SAR成像模拟的国内外研究概况,总结了全动态场景构建与实时性解决方法这两大实现全动态模拟的关键技术,指出目前国内外对于海面舰船SAR成像全动态模拟的研究基本处于空白,关键在于全动态场景构建与实时性实现,相关工作基础较好。最后对下一步研究工作进行了展望。

两种实现海面舰船SAR成像模拟的编程语言对比分析

首先介绍了海面舰船SAR成像信号级模拟流程,分析了SAR成像模拟主要环节的数据运算的特点。接着介绍了Matlab与Microsoft Visual C++两种开发环境,然后分别从执行效率、点目标及海面舰船方面,对Matlab和C两种编程语言实现的性能进行对比分析。最后,得出有益结论。

面向SAR成像模拟的海面舰船场景模型构建研究综述

海面舰船SAR成像模拟技术被广泛应用到海洋测绘、军事侦察领域,具有广阔的应用前景。为解决海面舰船SAR成像模拟的逼真性问题,论文从SAR成像模拟方法出发,对面向SAR成像模拟的海面舰船场景模型构建研究现状进行综述。重点讨论了海面舰船场景模型的构建问题,对包括舰船、海面、尾迹三方面场景分别进行论述,总结了相关工作的开展情况并对今后进一步研究方向进行了展望。

海面舰船目标SAR雷达成像仿真研究

将舰艇目标简化为一系列散射中心点的集合,并运用点目标距离-多普勒成像算法仿真出整体舰艇目标聚束SAR雷达图像。为验证文中所述算法的实时性,进行了定性和定量评价。

基于ObjectNess BING的海面多舰船目标检测

将一幅图像按照一个目标的大小进行缩放,然后计算其梯度特征,再对梯度特征进行标准化,二值化能够极大地提高目标候选区域的选择和检测计算效率,减少耗时。由于对海上舰船目标的检测是具有丰富角点的人造目标,对ObjectNess二值化标准梯度特征(binarized normed gradients,BING)方法中的目标候选区域提取算法进行改进,使其能够更加快速地进行候选区域的选择并保持较高的检测率。分析了海上多舰船目标的图像特征,提出了利用角点确定目标的候选基点,再利用ObjectNess BING检测模型训练获得的多目标尺寸进行候选区域的选择,对互联网上下载的多幅多舰船图像进行处理的结果表明,算法能够有效减少候选目标区域的数量并保持较高的检测概率。

海面红外舰船目标背景对比度的统计特性分析

在灰度的增益与偏置不变，以及目标背景对比度定义的基础上，研究了海面红外舰船目标背景对比度的特性。通过对大量实际海面红外舰船目标图像的统计分析，获得了海面红外舰船目标与其周围背景及背景与背景的统计特性，研究结果可用于海面红外舰船目标的检测中。

计算粗糙海面与大型舰船复合散射的双向解析射线追踪法

提出了双向解析射线追踪法(bidirectional analytical ray tracing,BART),对于由面元和边缘建模的复杂目标,在入射方向和散射逆方向分别追踪射线,当前后向两射线束交汇在同一面元(或边缘)上时,构造一项由该面元一次物理光学散射(或物理绕射)和多次几何光学反射构成的多次散射项.用包含相干散射和非相干漫散射的粗糙面元来建模粗糙面环境.并实现双向解析追踪技术,精确计算各面元的照射和阴影.通过与其他计算电磁学方法对比来验证方法的精确性,并对复杂大型舰船目标与粗糙海面复合散射多方位的RCS进行了数值模拟.

海面监视红外热像仪光学系统分析设计

针对海面监视的需要,设计一型制冷型红外热像仪的光学系统,其探测能力要求为对500 t(大于10 m×10 m)以上海面舰船探测距离不小于23 km。首先确定红外探测器;然后通过探测距离分析计算确定其焦距值、变倍比、通光口径等参数;根据上述参数运用Zemax光学设计软件进行光学系统详细设计,并对其成像质量和像差进行分析。通过外场实验验证了其探测能力,证明了其设计的合理性。

高海况下反舰导弹对舰船目标攻击策略

反舰导弹攻击海面舰船目标时,通常根据目标的散射特征数据进行目标类型判定并做出决策。但是在高海况下:如果导弹横浪飞行,海浪对导弹命中目标的影响会变小,基本能保证可靠命中目标;但如果导弹顶浪飞行,则海浪会引起目标雷达反射截面积(Radar Cross Section,RCS)的起伏甚至突变,影响导弹对目标的锁定和判断。文章建立了不同海况和舰船目标的融合模型,并针对融合模型仿真计算了导弹不同突击方向时的RCS,最终根据高海况时舰船横浪或顶浪航行的原则,按照捕捉概率最大的方向确定导弹的攻击方向。

一种复杂海天背景下红外图像舰船目标检测方法

针对复杂背景下红外图像中舰船目标检测中虚警高的问题,提出红外图像增强后通过边缘检测及形态学去除天空背景干扰,通过Ostu法及形态学去除海面杂波,但无法分辨天空与舰船,将两种方法结合去除了大部分的云、雾、海浪、天空等造成的噪点干扰。再通过舰船特征设置一个合理的连通区域长宽比,有效排除较长的岸堤或者跨度较大的细长型岛屿,优化后算法对特殊船型检测具有有效性。

舰艇的红外隐身技术

红外隐身技术于 70年代末基本完成了基础研究和先期开发工作 ,并取得了突破性进展 ,现已由基础理论研究阶段进入实用阶段。从 80年代开始 ,先进国家研制的新型战舰已经广泛采用了红外隐身技术。红外隐身就是利用屏蔽、低发射率涂料、热抑制等措施 ,降低目标的红外辐射强度与特性。

机载多功能海上监视雷达系统设计与关键技术研究

机载多功能海上监视雷达系统作为机载平台对海探测的主要任务载荷,具有全天候、全天时、探测范围广和工作环境复杂多变等特点,是极具应用前景的一种广域海上监视雷达系统,在海上作战体系中占有重要地位。该文根据多功能海上监视雷达的系统特点及优势,对系统设计中的雷达体制选择、工作参数选择和工作模式设计等进行了论述,并对影响其关键性能的强海杂波中慢速目标检测、跟踪和目标识别问题以及解决问题的技术途径进行了分析。

海上舰船目标雷达成像算法

海面舰船目标是海洋执法和军事活动中一类备受关注的目标,海面舰船目标的雷达成像是对舰船目标进行监视和侦察的重要手段之一。本文综述了海上舰船目标雷达成像中的关键步骤和技术,分析了海上舰船目标成像的关键步骤,介绍了实现这些处理步骤的原理和相应的算法,并展望了未来海面舰船目标雷达成像的发展方向。