基于激光光幕的高速小目标信噪比研究

通过对目标过靶时光电探测器与运算放大器所产生信号和噪声的研究,推导出信噪比与激光出射功率、原向反射屏逆反射效率的理论关系;进行多组实验验证激光功率、反射效率对信号信噪比的影响。结果表明所设计的激光光幕系统,通过适当提高激光功率、采用逆反射效率高的反射屏,可以有效提升高速小目标过靶信号的信噪比。

强杂波背景下FMCW雷达低小慢目标探测研究

强杂波背景下的雷达回波处理一直是雷达信号处理的难点和重要工作。对调频连续波雷达信号处理进行了详细分析,完成了中频采样、数字下变频、FFT处理、MTI/AMTI处理、反异步处理、CFAR和杂波图处理原理框图设计。通过对强杂波背景下FMCW雷达低小慢目标的探测能力分析,提升了强杂波背景下对近距离小木船及海面漂浮的浮筒等低小慢目标的探测能力。为复杂海洋环境下FMCW雷达低小慢目标探测提供了一种新方法。

水中高速小目标被动检测模型及其应用

针对水中高速小目标难以准确检测的问题,结合3D超波束形成(3D-HBF)方法具有灵活控制窄波束和低旁瓣的特性,以及模糊支持向量数据描述(FSVDD)检测器具有优良的目标检测性能这两者的优势,构建了水中高速小目标被动检测模型和具体实施方法。在该方法中,高速小目标的辐射噪声信号经过3D-HBF后,将获得的波束响应输出向量输入到FSVDD检测器中,从而实现目标的自动检测和测向。将该方法应用于水下高速小目标检测的实航试验中,结果表明,同基于常规波束形成的检测器相比,其具有更好的检测性能、目标检测准确率和较高的方位估计精度。

一种水下高速小目标的多普勒频率估计方法

针对近程主动声探测水下高速小目标的回波多普勒频率估计问题,根据ESPRIT算法原理,提出了一种改进的ESPRIT频率估计算法。该算法利用目标回波信号的时延数据,构造两组完全相同的子阵列,通过对两组子阵列的互协方差矩阵构造的矩阵束进行广义特征分解,实现了对水下高速小目标回波信号的多普勒频率估计。与标准ESPRIT算法相比,改进的ESPRIT算法不需要进行自协方差矩阵的特征分解,因而具有较低的计算复杂度。计算机仿真表明,该方法对水下高速小目标的回波多普勒频率估计是有效的。

基于TDI-CCD的高速小目标交汇测量系统

介绍了TDI CCD图像传感器的工作原理和成像特点 ,提出了基于TDI CCD的交汇测量系统 ,初步分析了该交汇系统行扫描速率和目标运动速率的同步控制问题。同一般线阵CCD组成的交汇测量系统相比较 ,TDI CCD构成的交汇测量系统能够提高探测灵敏度、扩大动态探测范围、增大信噪比 ,从而大大提高系统对目标的捕获几率。同时亦可减小照明光源的亮度及功耗。对大靶面、高速小目标物体运动轨迹的精密测量具有重要意义。

一种基于蚁群算法的数据关联方法

提出了基于蚁群算法的多目标跟踪数据关联方法——ACDA(Ant Colony Data Association)。算法基于目标与量测之间的距离信息、角度信息和速度信息,依靠蚁群算法的优化机制,确定目标航迹和量测的正确关联,并且采用扩展卡尔曼滤波对目标状态进行估计。实验结果表明,该方法对应用在机动性较弱的高速小目标数据关联时能够获得较高的正确关联率,且运行时间较短。

低慢小目标雷达探测技术研究

低慢小目标的探测,需要从强杂波抑制和多路径效应两个解决途径入手,针对低慢小目标高度低、速度慢、反射截面积小的目标特性,综合采用高分辨技术(窄波束、高距离分辨、高速度分辨)、精细化处理、频率捷变技术实现对目标的可靠检测,理论分析和试验数据分析表明,这些方法对于低慢小目标的探测是有效的。

强海杂波背景下目标信号的自适应频谱窗检测

针对通过频谱加固定矩形窗的频域滤波检测导弹目标信号的方法对强海杂波适应性较差的问题,提出了强海杂波背景下导弹目标信号的自适应频谱窗检测方法。该方法在实时估计的海杂波上限截止频率和理论上弹目最大交会速度的基础上,构建频带范围及形状适应于当前频谱、具有一定自适应性的频谱窗来抑制强海杂波对提取导弹目标谱峰信息的干扰。仿真表明,该方法能有效抑制强海杂波对提取导弹目标信号谱峰信息的干扰,提高了系统在强海杂波背景下检测导弹目标的性能。

一种针对高速小目标的偏航角测算方法

射弹偏航角是影响电磁轨道发射装置发射精度的关键参数,为实时、高精度测量射弹偏航角,提升电磁轨道发射装置发射精度,基于双目视觉原理提出一种无需目标速度的射弹偏航角测算方法。利用高速射弹轨迹图像,通过构建像机线性成像模型解算高速射弹图像坐标,实现目标偏航角的测量。分析了光学系统参数对测量精度的影响,理论误差约为14.5μrad。偏航角测量实验结果表明该方法能够实时、准确测算射弹偏航角,测算量偏差平均值为0.58mrad。

基于惯性椭圆拟合的小目标姿态测量方法

视觉测量方法在飞行器姿态测量中被广泛应用,然而远距离飞行目标成像纹理缺失会使传统光测手段应用受限。对测量中采用的追踪手段、图像分割技术以及测量方法进行研究,提出一种改进的小目标姿态测量方法。利用高速相机拍摄目标,通过跟踪算法对运动目标进行框选,使用非面积极大区域抑制法分割目标,计算目标图像的惯性椭圆从而实现目标姿态测量。实验结果表明,在仿真情况、低复杂度及高复杂度的真实拍摄场景下,该方法的误差分别低于0.233°、0.307°及0.325°,基本满足导弹等小目标的姿态测量精度需求,测量结果稳定可靠,能够有效降低人工判读的工作量。

基于正反HFM信号的水下高速小目标处理算法与试验分析

针对水下高速小目标的特点,提出了基于宽带正反双曲调频(HFM)信号的水下高速小目标检测与参数估计快速算法,并完成了仿真。通过在信号发射端加入时间伸缩因子来模拟目标运动,实现了水下高速小目标检测与参数估计的动态试验。并采集了雷体的反射回波数据。设计的以TMS320C6701为核心的信号处理系统,通过本文提出的快速算法实现了低信噪比下雷体反射回波检测与参数估计。试验结果表明,基于正反HFM信号的快速处理算法及数字信号处理(DSP)系统能有效完成低信噪比下的高速目标回波的检测与参数估计,与仿真结果具有较好的一致性.

水下高速航行体主动声呐回波数据处理研究

根据水下高速航行体运动特点,建立了航行体的俯仰运动模型,结合运动学模型和多普勒频移公式建立了基于CW波的航行体回波理论,数值模拟分析了各种速度条件下的回波信号曲线;采用短时傅里叶变换对回波信号曲线进行时频分析,计算了回波信号的频率参数,数值计算结果与弹道速度曲线进行了比较,验证了短时傅里叶变换在工程运用上的可行性。研究结果为高速航行体的主动声呐速度测量技术提供技术支持。

基于引入多普勒速度的水下高速小目标快速跟踪方法

针对单声呐对单个水下高速小目标的跟踪问题,根据高速近程小目标接近声呐跟踪滤波可利用的数据点少,但产生了较大多普勒速度的特点,通过将目标多普勒速度引入跟踪滤波器的观测方程,提出一种观测方程增加目标多普勒速度的水下快速跟踪方法,克服传统仅基于目标距离和方向角的水下目标跟踪方法可观性差和易发散的不足,实现了少数据点条件下水下目标高精度跟踪,并通过仿真实验,验证方法的可行性和有效性,为相关场景水下目标跟踪提供参考借鉴。