基于导波多点散射的在役拱桥吊杆腐蚀损伤识别

为保障在役拱桥吊杆的健康与安全,针对吊杆的多点腐蚀特征,提出了一种基于多点散射回波的无参考腐蚀损伤识别方法。通过引入分形函数模拟钢丝锈蚀表面,建立了多点腐蚀钢丝的有限元模型;采用小波变换提取多点散射回波的多尺度能量谱,并将其作为特征向量构建腐蚀指标,分析了导波频率对腐蚀识别结果的影响,并对某在役拱桥吊杆进行实桥检测和现场开窗验证。结果表明:不同腐蚀程度下,散射回波的多尺度能量谱变化显著,基于散射回波多尺度能量谱的腐蚀指标随腐蚀程度的增加线性上升;随着导波频率的增加,其识别指标的损伤敏感性上升。较10 kHz相比,50 kHz和100 kHz的敏感性系数K值分别增加了6.13%,131.902%;吊杆实测腐蚀指标差异明显,指标值分布在3.91~9.65,吊杆现场开窗检测结果与腐蚀指标识别结果一致。

改进的极化SAR点散射目标扰动滤波检测方法

为完成极化合成孔径雷达(Pol SAR)图像中点散射像素目标的检测,从几何扰动滤波检测点散射像素的基本原理出发,分析了经典方法存在的相干度参数阈值无法自适应获取和不同散射机制共享同一阈值两个问题,提出利用Cloude-Pottier分解结果中熵参数的分布情况计算得到阈值,利用平均阿尔法角参数完成不同散射机制的初分类,对初分类的结果排序得到的某种散射机制对应的相干度参数的比例因子,根据比例因子计算得到该类散射机制的阈值,从而完成点散射目标的检测。对机载合成孔径雷达(AIRSAR)数据集中的San Francisco Bay图像进行了实验,结果表明,改进方法在检测性能上优于经典方法。

基于点散射的风电机雷达回波信号仿真

风电机对邻近的雷达台站会产生严重的干扰,精确的风电机的雷达回波在风电机目标的检测与识别、风电场的杂波抑制等方面有重要的应用价值。基于点散射理论按照实际风电机的外形及尺寸建立仿真模型,给出了雷达在空间任意一点处的风电机雷达回波表达式及其求解方法,得到了风电机雷达回波的仿真曲线。仿真结果与传统简化的风电机雷达回波模型的求解结果进行了对比,从时域、频域及时频域对比分析了风电机的雷达回波信号。结合两者的对比结果可以得出,考虑风电机外形的雷达回波模型求解的风电机雷达回波更为准确,回波信号包含的目标信息更为齐全。结论在对风电机雷达回波的精确求解及信号分析上有重要意义。

一种非迭代的声学反演点散射体散射系数方法

多体散射环境下,本文提出一种非迭代的声学反演点散射体散射系数的方法。这种方法运用非向量数学运算,从而避免测量多基地响应矩阵,与现有的方法相比更容易实现。本文对两种布设环境数值仿真验证该方法的有效性,并在噪声环境下将本文方法与现有的两种非迭代反演方法进行比较。仿真结果表明:(1)反演公式中矩阵的条件数由布设环境决定,布设环境通过条件数影响反演结果;(2)噪声对反演结果的影响程度取决于布设环境;(3)布设环境对三种方法的影响程度不同,本文方法与另外两种方法在不同布设环境中各有优劣。

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。

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.

舰船目标非网格多散射点距离副瓣迭代抑制算法

针对舰船目标非网格多散射点的距离副瓣高、难以有效抑制的问题,采用改进空间谱估计算法——Multiple Signal Classification(MUSIC)对目标多散射点网格偏移量进行解相干和超分辨估计,在此基础上构建目标非网格多散射点模型,提出一种基于最小均方误差(Minimum Mean Squared Error, MMSE)准则的非网格强散射点距离副瓣抑制算法。仿真和实测数据结果表明,该算法在准确估计非网格偏移量的基础上,能够有效抑制距离非网格多散射点目标的副瓣。

基于强散射点径向积累的高分辨极化目标检测研究

研究了宽带高分辨雷达杂波环境中的目标检测问题 ,提出了基于强散射点径向积累的高分辨极化目标检测方法 ,利用宽带波形固有的径向高分辨力对目标进行一维距离成像 ,结合目标的极化特性 ,估计出回波中强散射点的数量和分布 ,通过对不同径向分辨单元内的强散射点进行积累 ,可有效地提高信杂比 。

通过压制共散射点道集映射噪声改善绕射波成像分辨率

碳酸盐岩缝洞型储层的地震反射表现为复杂的绕射波特征,因此提高绕射波成像精度对储层描述与刻画非常重要。基于等效偏移距叠前时间偏移方法,根据绕射波映射到共散射点(CSP)道集后的特征,利用信号倾角分解方法压制映射相干噪声,以减轻其对绕射波成像横向分辨率的影响。鉴于绕射波与映射相干噪声信息的有效分离是关键,提出了一种适应振幅空变的信号分解算法,理论试算验证了该方法的有效性。

基于电磁散射点间距的风电机雷达回波仿真

准确获取风电机雷达回波从而实现其独特性多普勒特征的提取,对解决风电场对雷达台站的无源干扰问题有重要意义。现有风电机回波积分算法忽视了散射点间距离散性,无法获取准确的风电机多普勒特征。为此,引入散射点间距参量,从雷达回波的基本方程出发,通过数学推演,获取了散射点间距对风电机回波影响的数学表征公式,从而提出了考虑散射点间距的风电机回波散射点算法。通过散射点间距不同取值范围的风电机回波时域分析,揭示了散射点间距对风电机回波多普勒特征的影响规律,实现了多普勒复杂特征的理论性解释。仿真结果表明,积分算法无法用于风电机回波保真性仿真,而合适取值下的散射点算法可以表征出风电机回波的复杂多普勒特征。

共散射点成像及其在低信噪比三维地震数据处理中的应用

根据地震旅行时的双平方根方程,采用叠前克希霍夫积分偏移原理,将地震道按产生的散射点,在给定的偏移距范围内抽成道集,称为共散射点道集。然后对该道集进行速度分析、动校正和叠加,得到偏移地震剖面,即共散射点成像。由于共散射点等价于共反射点,而且它具有很高的信噪比,还可以通过它建立准确的速度模型,因此利用共散射点成像,再配合专门的去噪、剩余静校正等处理手段,对于低信噪比地震资料的处理是很有意义的。文中给出的实例证明了该方法的有效性。

弹道目标移动散射点模型的微多普勒特征研究

对锥体的进动引入了移动散射点模型,该移动点位于雷达视线与锥体表面不连续处,且随着目标进动而移动。微多普勒频率的理论计算和回波仿真结果表明,二者较为一致,从而为弹道导弹微多普勒目标识别提供了一种新的理论依据。

求解声点源散射物形重构问题的一个新方法

研究了从声点源散射的近场信息再现散射体物形的一类逆问题。提出了数值求解这类问题的基于求解一个不适定的线性积分方程及一个适定的非线性最优化问题的分离式两步算法。数值结果表明了本算法对任意形状的二维散射体均能得到很理想的效果．

基于多假设跟踪的散射点关联和三维重构方法

针对雷达目标在未知视角下一维散射中心关联存在的问题,提出了一种基于散射强度信息辅助的多假设跟踪(MHT)散射点关联方法,采用散射点幅度信息辅助实现对目标散射点的有效关联,对关联后的数据采用序贯因式分解的方法实现了目标的三维重构。仿真实验表明,该方法简单、成像效果稳定,通过对关联过程中的假设更新和管理可有效剔除目标运动过程中产生的虚假散射点,适用于目标在多个姿态下多个散射点的关联和三维重构,具有较高的鲁棒性。

ISAR成像中散射点越分辨单元走动校正算法

从目标回波的精确模型入手，探讨了在逆合成孔径雷达成像中散射点越分辨单元走动校正算法与常规距离多普勒算法、极坐标插值算法在处理散射点越分辨单元走动方面的差异，并从最大成像范围及算法对模型的依赖等方面对这些算法进行比较．结果表明，散射点越分辨单元走动校正算法适宜于逆合成孔径雷达成像中散射点走动的校正．

基于移动散射点模型的雷达回波仿真及分析

针对中段目标宽带雷达回波信号难于获取的问题,进一步研究了目标雷达视线角和中段目标姿态的建模方法,给出了基于移动散射点模型的散射中心位置计算公式,然后基于几何绕射理论计算了各散射中心的散射强度,最后对雷达一维距离像进行归一化处理,提取了散射点的相对距离特征,得到了散射点相对距离变化的特征序列。实验结果显示,对雷达一维距离像进行特征提取,可以得到中段目标的姿态信息,为中段目标识别奠定基础。

三维共散射点道集叠前时间偏移速度分析

基于共散射点(CSP)道集的叠前时间偏移速度分析方法的理论基础是散射理论和Kirchhoff积分偏移方法。等价炮检距为研究叠前地震偏移和速度估计方法提供了新的思路。本文首先阐述了二维情况下单平方根旅行时方程的推导,以及共散射点道集的提取与构建,总结了共散射点道集的优势;在此基础上研究了三维情况下共散射点道集映射原理、构建方法及速度分析方法。实际三维资料的试算表明,共散射点道集对应的速度谱和叠前时间偏移剖面的精度高于常规CMP道集对应的速度谱和叠前时间偏移剖面。

基于散射点模型分析目标旋转对雷达回波信号的影响

根据雷达一般成像原理,基于散射点模型讨论了目标旋转纵向位移及由此引起的散射点相位差的变化关系。通过数值计算详细分析了目标表面散射点雷达回波功率散射特性及相位随旋转角的变化特征。利用散射点模型讨论目标表面面元散射回波相位随目标姿态旋转角变化特征对开展全尺寸复杂目标雷达距离高分辨或者距离多普勒成像有一定的意义。

基于自适应点扩散函数的锥束CT散射校正

目的探讨基于自适应点扩散函数的方法对锥束CT散射校正的效果。方法通过加入遮挡板的方法来获取投影图像部分区域散射分布;建立散射分布模型,利用遮挡区域散射分布,自适应地调整扩散函数模型参数,然后进行散射估计和校正;对遮挡区域进行修复,以减少断层重建噪声。结果基于自适应点扩散函数的方法不需要重复扫描被测物体,能高效地对不同厚度和密度的物体进行锥束CT散射校正,可减少因散射造成的杯状伪影和条纹状伪影,与相比、杯状伪影从校正前的26.09%下降到1.26%,即减少约95.17%。结论基于自适应点扩散函数的方法可有效进行散射校正、降低杯状伪影和条纹状伪影,校正后图像质量明显增加。

点源激励波场下的逆障碍物散射问题

研究了从点源激励散射场的近场信息来再现三维障碍物形状的反问题 ,提出了一种非线性最优化求解方法 .该算法只需求解一个不适定的线性系和一个适定的非线性最小化问题 ,而且只需要点源入射场的散射场在某个有限孔径中若干有限个入射和测量点上的近场测量信息 .数值结果表明 ,对较小的波数 ,即使当入射和观测孔径为 π/4立体角时 。