一种低秩稀疏矩阵分解联合目标轨迹区域提取的ViSAR-GMTI方法

视频合成孔径雷达(ViSAR)中,由于观测角度的不同会引起物体后向散射系数变化从而产生动态背景,不利于复杂场景下的运动目标检测,故提出一种基于低秩稀疏矩阵分解和目标运动轨迹区域提取的ViSAR运动目标检测方法。首先,考虑目标的空间连续性以及复杂场景下的诸多干扰因素,对常规RPCA模型做出改进,引入结构稀疏范数和动态背景鲁棒项以完善分解模型,提升分解效果。然后,改进局部自适应阈值设定,使用复合聚类分割方式提取运动轨迹区域,进一步消除干扰,并在分解所得前景图像的轨迹区域上进行均值背景建模完成运动目标检测。最后,基于齐鲁一号的聚束数据进行实验,结果证明所提方法的有效性,并通过对比实验验证该方法的检测性能。

基于低秩约束和全变分正则化的CUP-VISAR压缩图像重构算法

针对基于超快压缩成像(CUP)与二维任意反射面速度干涉仪(VISAR)获得的压缩图像重构冲击波二维条纹的问题,提出了一种基于低秩约束和全变分正则化的压缩图像重构算法。该算法利用条纹图像空间结构的相似性以及平滑性,将重构问题转化为核范数最小化和全变分正则化的优化问题,利用即插即用的交替方向乘子法将优化问题分裂为多个子问题求解,实现了CUP-VISAR压缩图像的精准重构。仿真结果表明,在大噪声的条件下,重构图像的峰值信噪比提高了8.45 dB,结构相似性提高了8.52%,重构效果优于主流重构算法。进一步设计实际实验,实验结果表明,冲击波条纹的最大速度相对误差从13.5%降低到3.46%,减少了近10%,验证了算法的有效性。

基于时间信息加权的ViSAR目标阴影跟踪算法

基于目标阴影的跟踪技术是视频合成孔径雷达(video synthetic aperture radar,ViSAR)目标探测的重要手段,但ViSAR数据存在目标特征不明显且随时间不规则变化、相干斑噪声干扰强等问题,使得ViSAR目标阴影跟踪精度较低。为此,提出了一种鲁棒的基于时间信息加权的ViSAR目标阴影跟踪算法。针对目标特征不明显且随时间不规则变化的问题,将尺度自适应均值偏移(adaptive scale mean shift,ASMS)跟踪算法引入到ViSAR目标阴影跟踪中,同时在ASMS算法的背景比例加权(background ratio weighted,BRW)技术中添加历史帧的特征,并对尺度正则项进行时间信息加权修正,来对目标特征进行整合。针对相干斑噪声干扰强的问题,对ASMS算法加入局部中值滤波操作的预处理步骤,在不增加计算量的同时平滑了噪声。在对两类ViSAR数据集上不同尺寸、不同运动状态的目标阴影的跟踪实验结果表明,与现有高性能跟踪算法相比,所提算法在保证了实时性的基础上提高了跟踪精度,且不需要额外的训练样本,具备较好的工程应用价值。

高灵敏度VISAR研究与设计

针对VISAR测速系统中的速度灵敏度问题 ,提出了折返式标准具设计 ,有效地提高了现有仪器的速度灵敏度 ,并就此设计进行了动态实验 ,实际测试了炸药驱动钢飞片自由面速度历史 ,取得了较好的测试结果。

用双灵敏度VISAR测量铜飞片自由面速度

用双灵敏度VISAR干涉仪测量了在冲击波和爆轰波驱动下 ,铜飞片自由面的连续速度。干涉仪有两种条纹常数 ,每个条纹常数和相应的条纹计数同时用于产生一个速度历史。通过比较两个速度历史并结合其它条件 。

VISAR数据处理新方法及程序

分析了不同VISAR数据处理方法的原理 ,并在此基础上开发了新的VISAR数据处理程序。该程序采用极坐标法作为计算内核 ,消除了各路信号的不灵敏区 ;计算所需的各个参数相位差δ、振幅因子的比值 ρ等采用参数拟合的方法从实验信号本身得出 ;程序可以处理信号缺失的情况 ,当四路信号只取得三路时 ,数据处理能照样进行 ;程序的后期处理功能可以判断丢失条纹的数目并恢复速度历史。初步讨论了参数误差对结果的影响。

利用VISAR测量LY12铝在冲击压缩下的声速

介绍了利用VISAR技术测量受冲击压缩LY12铝的高压声速的方法。平板对称碰撞实验在冲击波物理与爆轰物理实验室的二级轻气炮上进行,峰值应力约为20、32、55和71 GPa。每发实验中,VISAR同时使用三种条纹常数测量LY12铝和单晶LiF窗口的界面粒子速度剖面。从三种条纹常数计算的界面粒子速度剖面相互符合,完全一致。实验信号具有很高的信噪比,表明样品与窗口之间的界面连结和处理技术非常成功。这种测量技术不仅能够得到初始加载应力下的纵波声速,而且能够得到声速沿着卸载路径的变化。将声速的塑性段外推到初始冲击加载压力即得到该压力下的体积声速。LY12铝的声速测量结果与假定ργ为常数条件下用Mie-Grüneisen状态方程计算的结果符合得很好。

用作VISAR窗口的LiF晶体折射率变化修正因子

利用加窗VISAR测速方程和平面碰撞实验产生已知样品一窗口界面粒子速度的方法，对LiF晶体用作VISAR（激光波长532nm）测速窗口时的折射率变化修正因子进行了测定。给出了LiF晶体窗口在冲击压力2．7～66GPa范围内，折射率变化修正因子测量结果及界面粒子速度修正方法。

用双灵敏度VISAR测试爆炸箔起爆器的飞片速度

用双灵敏度VISAR测试爆炸箔起爆器的飞片速度历史。通过对飞片表面镀膜处理,消除了爆炸箔爆炸自发光产生的干扰,增加了飞片的反射率。在爆炸箔宽360μm,厚8.4μm,加速膛直径为1.2 mm,飞片厚0.12 mm,放电回路充电电压为4.5 kV,放电周期为750 ns的条件下,飞片最大速度为4.1 km/s,飞片加速时间约为150 ns,飞片达到最大速度的飞行距离约为0.3 mm。

激光驱动飞片的线面成像VISAR测速技术

以激光驱动飞片速度场诊断为例,展示线面同时成像任意反射面速度干涉仪(VISAR)技术在超高速碰撞研究中的应用前景。将传统VISAR改为成像干涉结构,用变像管扫描相机和高速光电分幅相机分别记录作为信号载体的梳状干涉条纹随时间的变化,实现靶面一条线上各点速度历程和多个时刻二维靶面上所有点速度相对分布的测量。所研制的线面同时成像VISAR具有10μm的空间分辨和约15m/s的速度分辨能力。用其测量了激光驱动铝膜飞片的速度场,直观给出飞片的演化发展过程。实验结果表明,线面同时成像VISAR技术可以为激光驱动飞片、超高速碰撞等领域的理论研究和数值模拟提供有效比对实验数据。

光纤带宽特性对VISAR测试影响的分析

对多模光纤的带宽特性进行了分析 ,发现阶跃折射率光纤的带宽只能做到数兆赫·千米 ,而梯度折射率光纤的带宽可达数吉赫·千米。对光纤传输VISAR中的测试信号进行了讨论 ,认为阶跃折射率光纤的带宽已限制了VISAR测试系统的时间分辨本领。提出用渐变折射率光纤代替阶跃折射率光纤 ,可以有效地减小带宽对VISAR测试的限制 ,从而提高系统的频带响应特性。

VISAR测试技术研究炸药反应区厚度

为研究炸药的爆轰过程,采用双灵敏度VISAR测试技术,在炸药后加LiF晶体作为测试窗口,直接测试了点起爆方式下TNT炸药 LiF晶体界面的粒子速度过程。结果表明:在该炸药的粒子速度曲线上出现明显的C-J爆轰点,反应区的持续时间约100ns,空间厚度约0.135mm。

样品-窗口界面运动速度的VISAR测试技术

介绍了与VISAR配合的加窗干涉仪测试技术。实验中分别采用样品表面和窗体表面作为信号光反射面,并用透明粘接剂粘接窗口和样品,得到厚度约为6μm、对532nm激光透过率不小于85%的粘接层。对窗体本身提出采用楔形的技术,有助于消除表面反射光和窗体寄生干涉对VISAR信号的干扰,从而提高信号的信噪比和测试可靠度。利用这一技术分别得到了6.5GPa和3.61GPa冲击压力下铜 LiF晶体窗口、LiF LiF晶体窗口之间的界面速度变化过程。

VISAR准零程差调试方法研究

介绍了任意反射面速度干涉仪(V ISAR)中马赫-曾德干涉仪必须满足的准零程差条件。根据白光光程差调试精度高但不易相干的特点,提出了先利用激光粗调,再利用白光调试来实现零程差精密调节的方案。详细分析了激光粗调马赫-曾德干涉仪的调试原理、调试精度以及光程差不确定性。针对光程差不确定性,提出了改进的激光粗调方案,将光程差调节精度由毫米量级提高到微米量级,大大减小了白光调试的盲区,使白光精调变得简易可行。干涉仪最终光程差调试精度为1.6μm。

多通道辐射高温计与VISAR的联合诊断技术

利用二级轻气炮加载手段,开展了多通道辐射高温计结合可测量任意反射表面速度干涉仪(VISAR)的联合诊断技术研究。通过测量钽酸锂单晶的冲击相变,以确定联合诊断技术的可行性。结果显示,在同一发实验中,成功地获得了样品的界面速度剖面和光谱辐亮度历史,由此得到了钽酸锂单晶冲击相变的实验证据,表明该联合诊断技术是可行有效的。该技术对今后开展其它材料的高压物性研究具有一定的参考价值。

全光纤VISAR在动高压中的测量技术探索

介绍了全光纤任意反射面速度干涉仪 (F VISAR)的原理 ,并在动高压条件下进行了初步应用。结果表明 ,在Hopkinson杆实验中冲击速度较低 ,全光纤VISAR系统工作性能很好 ;在一级轻气炮实验中冲击速度较高 ,尚存在一些技术问题 ,并对此进行了分析与讨论。

VISAR条纹常数的检测方法

提出了4种可检测VISAR条纹常数的方法。在这4种方法中,DISAR和VISAR的混合测试系统对VISAR条纹常数的测定精度高,适用范围广,是一种普适方法。在不具备DISAR仪器以及DISAR、VISAR混合测试技术的条件下,也可以通过VISAR延迟时间的测定、加窗熔石英对称碰撞产生的相对标准速度源以及标检过的VISAR仪器对VISAR条纹常数进行检测。

双灵敏度VISAR测量的一种结构计

任意反射面的速度干涉仪(V ISAR)用来测量极高速运动的物体,但是由于探测仪器响应速度的限制,使探测仪器在被测目标开始运动的瞬间,无法分辨出移过的条纹数,导致整数条条纹的丢失。解决条纹丢失问题有多种方法,其中使用双灵敏度V ISAR是一种有效方法。通常双灵敏度测试系统都使用两套独立的速度干涉仪和探测仪器,这使得装置庞大并且昂贵,同时又增加安装、调试和维护的难度。提出一种双灵敏度测试系统,只使用一套速度干涉仪和探测仪器,即单速度干涉仪上的双灵敏度系统(DSSV I)。

用于激光驱动冲击波诊断的成像型VISAR设计

利用激光驱动冲击波是高压状态方程研究的主要手段之一,一般利用扫描光学高温计(SOP)对冲击波进行诊断,但SOP存在的靶场干扰、无法实现弱冲击波测量和状态方程绝对测量等缺陷。为解决这些问题,提出了一种用于激光驱动冲击波诊断的双灵敏度成像型任意反射面速度干涉仪(VISAR)设计,并给出了VISAR各组成部分的技术要求。

高接收效率可调景深VISAR探头的研制及应用

本文介绍了一种新型的VISAR探头 ,它具有接收效率高和景深可调的优点 .与国外同类装置相比 ,结构简单 ,对制作工艺要求较低 .并介绍了这种光学探头的工作原理 ,较详细地讨论和分析了影响VISAR探头接收效率的各种影响因素 .相关技术指标接近国外同类装置的技术水平 .多次实验表明 ,这种探头很好地满足了冲击动力学动态测量的使用要求 .