雷达信号与遥感地图融合的深度学习低慢小目标检测算法

雷达复杂环境低慢小目标检测是一项具有挑战性的任务,而利用深度学习以及数据特征融合等方法是解决这一难题的有效手段。本文在雷达地图融合检测网络(Radar Map fusion Detection Network,RMDN)的基础上进行了优化,主要优化方向为将雷达与地图信息在检测过程中进行重要性程度区分,具体优化内容为减少地图特征提取模块的网络深度,加入通道注意力机制,让神经网络自主学习雷达信息与地图信息特征的权重,使神经网能够更好地利用地图信息对雷达目标进行辅助检测。在此优化基础上,本文重新设计出了雷达地图融合检测网络RMDN-V2。算法的主要思想为利用卫星遥感地图来提供背景环境信息,作为雷达信号检测的辅助,通过将目标背景中的特征信息融入检测决策中,提高目标检测的准确性和鲁棒性,减少对强杂波和移动物体的干扰敏感性,改善目标检测算法在复杂环境下的表现。最后的无人机雷达实测数据实验结果表明,本文所做的针对性优化是有效的,RMDN-V2的检测性能优于原始的RMDN,同时本文算法检测性能远超传统的雷达检测算法,同时也优于目前主流的一些深度学习雷达目标检测算法。本文为解决当下低慢小目标检测的难题提出了新的算法。

基于改进YOLOv4的低慢小无人机实时探测算法

针对低慢小无人机探测任务中精度不高、在嵌入式平台上部署实时性能差的问题,提出了一种基于改进YOLOv4的小型无人机目标检测算法。通过增加浅层特征图、改进锚框、增强小目标,提高网络对小目标的检测性能,通过稀疏训练和模型修剪,大大缩短了模型运行时间。在1080Ti上平均精度(mAP)达到85.8%,帧率(FPS)达75 frame/s,实现了网络轻量化。该模型部署在Xavier边缘计算平台上,可实现60 frame/s的无人机目标检测速度。实验结果表明:与YOLOv4和YOLOv4-tiny相比,该算法实现了运行速度和检测精度的平衡,能够有效解决嵌入式平台上的无人机目标检测问题。

一种慢时间维的密集假目标干扰主瓣匿影算法

受干扰机对雷达脉冲重复频率、波束扫描周期测量精度影响,密集假目标干扰在回波中的慢时间分布与目标不同。针对该差异,提出一种慢时间维的密集假目标干扰主瓣匿影(Main-Lobe Blanking,MLB)算法。该算法与副瓣匿影(Side-Lobe Blanking,SLB)具有一定相似性,区别在于SLB是利用辅助通道回波,对主通道回波沿快时间进行选通,而所提MLB算法是利用主通道内的多个脉冲重复周期回波,对各距离单元回波沿慢时间进行选通。仿真与实测数据表明,所提方法可有效抑制主瓣或副瓣进入的密集假目标干扰。

食品功能因子靶向运载体系及其在食品中的应用

随着对功能食品中最重要的成分——功能因子研究的深入,大量的功能因子被开发应用到功能食品中。例如不饱和脂肪酸、多酚及类胡萝卜素等,因其特殊的理化性质,使自身的生物利用率低下,从而制约了其在食品中的应用。开发食品功能因子运载系统,提高其在生物体中的利用率便成为亟需解决的问题。本文以近几年食品功能因子运载体系研究为基础,系统归纳纳米乳状液、多层乳状液、固相脂质颗粒与凝胶颗粒的理化特性,阐述多种输送体系的作用机理和应用领域,提出针对功能因子易氧化、稳定性差和生物利用率低等问题,应建立靶向运送体系,改善功能因子,实现体内的靶向作用位点控制释放。

一种基于航迹特征的无人机与飞鸟目标雷达识别方法

对于现代雷达探测系统而言,无人机与飞鸟同属于具有“低慢小”特征的一类典型目标,而面对比较复杂的作战环境,其对功能的要求已经不仅局限于对两者目标实现稳定探测跟踪,如何有效区分两者类型并完成识别更是当下急迫且重要的难题。常规方法是从目标的微动特征差异进行区分,但由于两者回波微弱,很难通过时频分析方法提取目标特征。针对该问题,从航迹特征出发,提出一种无人机与飞鸟目标雷达识别方法。首先对比两者目标在运动轨迹上的差异性,进行特征分析,提出时间相关的航向震荡频率与速度震荡频率特征量描述方法,并在离线状态下,利用实测雷达系统记录的航迹数据,提取两者的有效特征量;然后利用支持向量机算法对样本进行训练,并在获得最优模型参数后,通过测试样本进行测试,测试分类结果显示准确识别率能够达87%;最后在线状态下跟飞实验,其结果既表明该方法的正确性,也体现了在工程实现角度上的轻量性、实用性、适用性,具有较高价值。

血根碱壳聚糖微球的制备工艺优化及体内外性能研究

本研究旨在探讨血根碱壳聚糖微球的最优制备方法,并对微球进行外观粒径表征和体内外研究。本研究建立了血根碱含量测定的HPLC法,运用乳化交联法制备血根碱壳聚糖微球,以载药量、包封率和平均粒径为评价指标,应用单因素试验和星点设计-响应面法优化制备处方。利用显微镜和扫描电镜观察微球外观形态,通过激光粒度仪测定微球粒径及其分布。采用动态透析法取不同时间点的血根碱原料药溶液和血根碱壳聚糖微球溶液,并考察两种溶液的体外释放度,最后进行药动学方程拟合。对不同组小鼠注射血根碱原料液和血根碱微球液,不同时间取组织血测定,观察体内分布及靶向性。结果表明:血根碱HPLC含量测定得曲线方程y=2.530 0x+43.323 1(R^(2)=0.999 8,线性范围为10.0~50.0μg/mL)。单因素试验和星点设计-响应面法得最优处方:血根碱投药量60 mg,壳聚糖用量70mg,乳化剂用量5%,戊二醇用量0.25mL、水油体积比3:10,醋酸浓度2%、搅拌速度500r/min和交联时间3.5h。观察到血根碱壳聚糖微球形态近似球形及表面较光滑,测定得平均粒径(8.17±0.16)μm,粒径分布为2~20μm。体外释放显示,血根碱壳聚糖微球较血根碱原料药释放缓慢,Ritger-Peppas方程拟合效果较好(R^(2)=0.980 8)。血根碱微球在小鼠体内有明显缓释作用,在肺部和肝脏存在不同程度靶向性。血根碱壳聚糖微球体外释放具有明显的缓释作用,在小鼠体内分布具有一定靶向性和缓释性。

一种适用于双极化火控雷达的慢速目标检测方法及FPGA实现

针对火控雷达在近区强杂波背景下慢速目标的检测问题,提出了一种适用于双极化火控雷达的慢速目标检测方法。该方法采用脉内分时变极化收发的设计,利用极化正交抑制近区杂波对接收动态的影响,同时,给出基于脉内变初相拉偏目标多普勒的闭式解及现场可编程门阵列(FPGA)实现,所提方法能够可靠地实现强杂波背景下慢速目标的检测,工程实现性高。最后,通过仿真验证所提方法的有效性。

2种焙火工艺下武夷岩茶的物质转化

【目的】比较急火快攻和文火慢炖2种焙火工艺对武夷岩茶感官特征和物质转化的影响,为岩茶制作工艺优化和标准化生产提供参考依据。【方法】采用急火快攻和文火慢炖2种焙火工艺对武夷肉桂毛茶进行焙火加工,以毛茶为对照,通过感官审评、靶向定量和非靶向代谢组学方法,对2种焙火工艺样品的儿茶素、咖啡碱和游离氨基酸含量变化,黄酮及其糖苷、酯类化合物、氨基酸衍生物、有机酸、核苷类及其衍生物构成进行研究。【结果】感官审评结果显示,急火快攻工艺加工的武夷岩茶滋味的刺激性明显强于文火慢炖茶。急火快攻和文火慢炖2种焙火工艺加工的武夷岩茶没食子酸含量(0.82和1.01 mg/g)、表儿茶素没食子酸酯含量(2.60和2.40 mg/g)、游离氨基酸总量(2.78和5.35 mg/g)与毛茶存在显著差异(P<0.05,下同),2种烘焙工艺间的咖啡碱含量(11.69和13.29 mg/g)、没食子酸含量、表儿茶素含量(1.90和1.30 mg/g)和游离氨基酸总量差异显著。对存在极显著(P<0.01)差异的6897个物质特征峰进行KEGG代谢通路富集分析,共富集到107条代谢通路,鉴定到的焙火工艺所致差异代谢物涉及黄酮及其糖苷、酯类化合物、氨基酸衍生物、有机酸、核苷类及其衍生物等;所构建的偏最小二乘法判别模型,可通过无色花青素、二氢杨梅素、天竺葵素、山柰酚-3-O-龙胆双糖苷-7-O-鼠李糖苷、槲皮素-3-鼠李糖苷-7-鼠李糖苷、无色飞燕草素等黄酮及其糖苷类物质较好地区分出2种焙火工艺。【结论】急火快攻和文火慢炖2种焙火工艺导致武夷岩茶在咖啡碱、没食子酸、黄酮及其糖苷类、游离氨基酸组分上产生差异,表现在感官上急火快攻工艺的茶刺激性略强于文火慢炖,其中黄酮及其糖苷类组成的差异是造成刺激性差异的关键。

载木犀草素纳米纤维膜的制备与性能

采用2种pH敏感材料(Eudragit S100和Eudragit RS100),通过同轴静电纺丝技术制备了壳/核结构载木犀草素纳米纤维膜,通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)等研究了壳/核结构载木犀草素纳米纤维膜的表面形貌、化学结构和药物释放性能。结果表明:壳/核结构载木犀草素纳米纤维膜表面整体较光滑,纳米纤维平均直径随木犀草素含量增加而增大。该纳米纤维膜具有良好的结肠靶向性和生物相容性。

海空背景下低慢小目标泛探雷达多域多维特征建模与分析

飞鸟和无人机等“低慢小”目标回波微弱、特征不明显,对雷达探测和识别提出了很高的要求,对其特征建模与特性分析是基础,而获取雷达多域多维的目标特征是前提。数字阵泛探雷达通过“宽发窄收”工作模式,实现目标的长时间积累,实现更高的积累增益和多普勒分辨率,能够获得目标的多域多维特征,为“低慢小”目标的精细化处理和探测识别一体化奠定了基础。该文针对海空背景下的飞鸟、旋翼和固定翼无人机、直升机等“低慢小”目标,利用数字阵泛探雷达系统获得的距离-方位-帧间、距离-脉冲-帧间等多维数据,提取目标的时域回波特征(单帧脉冲回波、动态脉冲回波)、变换域多普勒特征(多普勒瀑布图、微多普勒谱)、长时间机动特征(加速度序列、加加速度序列、航迹)7类19种多域多维特征,能够充分的反映目标在单帧和多帧数据间的幅值起伏、能量变化、运动、机动、微动等特性,从而实现对“低慢小”目标的精细化特性描述与分析。最后,采集并构建了数字阵泛探雷达“低慢小”目标特征数据集,对典型目标的特征进行验证和定量、定性分析,总结不同目标的特征差异,验证结果表明,四种类型的“低慢小”目标的多维特征具有明显的区别,获得的特征和差异将为后续的“低慢小”目标分类和识别提供重要支撑。

基于多相参处理间隔频响特征聚类的有源假目标鉴别方法

现有真-假目标智能识别算法大多基于监督学习,且在低信噪比条件下表现不好。针对上述问题,该文分别利用真、假目标在多个相参处理间隔(CPIs)内散射特性的时变性和唯一性,提出一种多相参处理间隔频响特征聚类的真、假目标无监督鉴别方法。首先,在快-慢时域中沿快时间维度对真、假目标进行加窗截断,提取快-慢时间域频率响应特征用于构建初步样本集;然后,通过Agglomerative聚类和特征融合网络组成的两步识别算法对真-假目标进行识别;最后,提出一种多相参处理间隔联合决策方法提升识别性能和可靠性。经仿真和实测数据检验,证明了所提方法可实现真实目标和多种有源假目标的有效分离。

“低慢小”目标防控体系建设及发展思路

近年来,以无人机为代表的“低慢小”目标发展迅速,通过搭载侦察、通信、干扰、打击等载荷和运用先进信息技术,已应用于实战或恐怖袭击,对城市防护、要人要地、公共安全造成了重大安全隐患;其以廉降耗、以量增效的新战法和新特点,对现有的防控体系构成了极大挑战。文中结合近10年工程经验,分析“低慢小”目标的特点和防控问题,提出基于OODA理论的“低慢小”目标防控作战流程以及复合组网、态势融合、多元分级、平台开放的体系建设发展思路;面向应用,充分探索各探测、处置手段的发展方向,为开展“低慢小”目标防控技术的发展和能力建设提供重要参考。文中指出,“低慢小”防控任务需要多学科、跨领域的协同配合,并通过常态化的测试与使用,对相关经验进行总结,不断优化迭代体系能力,才有可能解决“低慢小”目标防护的问题。

异类传感器协同探测跟踪技术研究

低小慢消费级无人机的非法滥用,对社会公共安全带来了安全隐患和威胁。文中提出综合的探测和跟踪方法,该方法结合无线电侦测、雷达、光电和声学等传感器各自探测的优势,协同探测来袭无人机目标,互相补盲,并将信息进行融合,形成高质量的目标航迹,提高系统的探测跟踪能力和探测精度,为后续处置设备提供高质量的目标拦截打击引导数据。

低空光电探测系统的研究现状及发展趋势

以无人机为代表的低慢小目标对当前军事产生了重大变革,特别是在复杂作战环境下对现代战争产生的威胁。本文通过对多种探测手段的分析,阐明了光电探测在低空复杂背景探测下的绝对性优势,分析了光电探测系统的研究现状,介绍了当前光电系统面临的四个主要的挑战难题:大视场远距离探测、大视场与高分辨兼容、复杂背景低虚警探测与高精度识别、多目标跟踪定位,并给出了对应的解决思路,同时也是未来光电探测系统的发展趋势,通过光电探测能力的提升,实现真正与雷达能力的匹配。

纳米纤维素在药物传递系统中的应用与挑战

本文综述了纳米纤维素在药物传递系统中的应用,并介绍了纳米纤维素的制备方法及影响其性能的因素,详细阐述了纳米纤维素的性能,及其在药物负载、药物缓释、靶向给药等方向的作用机制。同时,深入探讨了药物传递系统中的纳米纤维素在生物安全性、工业化生产及规模化应用等方面所面临的挑战,并对其未来应用进行了展望。

面向低慢小目标探测的稳健发射波束控制技术

针对低空、慢速小目标探测易被地面动目标或强地物杂波影响的问题,提出一种抑制近地侧杂波对低慢小目标检测影响的稳健发射波束控制算法。通过约束发射波束对地侧副瓣电平,可以减少对地侧区域的动目标或强地物杂波的回波。算法以波束稳健性为目标函数,以峰均比约束优化发射能量利用率,将该优化问题转换为二阶锥优化(Second-Order Cone Programming,SOCP)问题,并求解该优化问题。仿真结果表明,该算法能够在保持发射效率的同时有效减少近地侧副瓣发射功率,同时提高发射波束的稳健性。

基于生物信息技术探讨济川煎治疗慢传输型便秘的机制

目的:通过生物信息技术探索济川煎的有效化学成分及其作用于人体的靶点基因,分析其治疗慢传输型便秘(slow transit constipation,STC)的机制。方法:通过中药系统药理学技术平台(traditional Chinese medicine systems pharmacology database and analysis platform,TCMSP)数据库检索和筛选济川煎的化学活性物质及其作用于人体的靶点蛋白,同时应用人类基因数据库(the human gene database,GeneCards)预测STC的作用靶点,构建活性成分-靶点网络图;通过String数据库平台构建蛋白-蛋白相互作用网络(protein-protein interactions,PPI),寻找PPI核心基因,再进行GO(gene ontology)富集分析和KEGG(kyoto encyclopedia of genes and genomes)富集分析,找出所涉及的信号通路,构建靶点-通路网络图。结果:济川煎治疗STC的关键化学成分共25个,与STC的共同靶点71个;GO富集包括金属离子应答、膜筏、磷酸酶结合等;KEGG富集包括卡波西氏肉瘤相关疱疹病毒感染、前列腺癌、乙型肝炎、大肠癌等;与上述通路匹配度较高的靶点基因包括丝裂原活化蛋白激酶3(mitogen-activated protein kinase 3,MAPK3)、丝裂原活化蛋白激酶1(mitogen-activated protein kinase 1,MAPK1)、RAC-α丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶(RAC-alpha serine/threonine-protein kinase,Akt1)、BCL2-AssociatedX的蛋白质(BCL2-AssociatedX,BAX)、RAF原癌基因丝氨酸/苏氨酸-蛋白激酶(Raf-1 proto-oncogene,serine/threonine,RAF1)等。结论:济川煎可通过调节富集在卡波西氏肉瘤相关疱疹病毒感染、前列腺癌、乙型肝炎、大肠癌等通路的MAPK3、MAPK1、Akt1、BAX、RAF1等靶点对STC起治疗作用。

基于网络药理学探讨黄芪治疗慢传输型便秘的作用机制

目的:借助网络药理学和分子对接技术探讨黄芪治疗慢传输型便秘的作用机制。方法:通过中药系统药理学数据库与分析平台(TCMSP)筛选黄芪的活性化合物并预测其作用靶点,借助Cytoscape 3.7.2软件构建黄芪活性成分-靶点网络图;以“slow transit contipation”为关键词在OMIM及GeneCards数据库检索慢传输型便秘相关靶点,并与黄芪化合物作用靶点取交集,将共同靶点导入String数据库构建蛋白质-蛋白质相互作用(PPI)网络图,将PPI导入Cytoscape 3.7.2进行拓扑分析;利用R语言进行基因本体(GO)富集分析和京都基因和基因组百科全书(KEGG)通路富集分析预测其作用机制;通过Swiss Dock在线分子对接工具对关键靶点进行分子对接。结果:黄芪筛选得到20个活性成分,对应作用靶点189个,与慢传输型便秘的共同靶点143个,交集String数据库和Cytoscape 3.7.2拓扑分析度值靠前的靶标为血管内皮生长因子A(VEGFA)、丝氨酸苏氨酸蛋白激酶1(AKT1)、胱天蛋白酶3(CASP3)、白细胞介素-6(IL-6)。GO功能富集分析得到生物过程、细胞组分、分子功能条目分别有1943、77、153个,KEGG功能富集分析得到信号通路163条。分子对接结果显示叶酸、1,7-二羟基-3,9-二甲氧基紫檀素、山柰酚、槲皮素是黄芪发挥治疗作用的主要成分。结论:黄芪中的活性化合物叶酸、山柰酚、槲皮素等能作用于JUN、VEGFA、AKT1、CASP3、IL-6等靶点,通过调控对抗生素反应、对氧化应激的反应、对营养水平的反应、薄膜筏、核受体活性、细胞因子受体结合等信号通路发挥治疗慢传输型便秘的作用。

“低慢小”无人机雷达探测研究与展望

小型无人机的雷达截面较小,对它实施远距离探测难度较大,且环境因素和误报问题也会影响雷达探测的表现。然而,雷达探测仍是最前沿的无人机探测技术之一。探讨无人机雷达探测系统在探测和追踪无人机方面的应用和挑战。介绍无人机雷达探测系统的基本原理和研究热点,详细分析无人机雷达探测系统在探测和追踪无人机方面的效果以及遇到的性能和技术上的挑战。未来的研究可以使用合成孔径雷达和集成多个传感器的方法来进一步提高雷达探测系统的探测性能并减少误报数量。同时,机器学习和人工智能技术的应用也可能有助于提高探测精度,使雷达系统适应不同的环境和目标。

基于深度学习的非合作双基地雷达目标检测方法

非合作双基地雷达由于接收的目标信号能量不强且回波脉冲间相位同步困难,在目标检测时无法进行相参处理从而带来弱小目标检测困难的问题。为解决这一问题,本文把一维雷达数据转换成二维图像数据进行目标检测,通过将脉冲压缩后的雷达回波在慢时间维排列形成二维矩阵,获得雷达回波信号的距离-慢时间图像,输入YOLO(you only look once)v5s网络进行特征学习,实现非合作双基地雷达目标智能化检测。针对距离-慢时间图像中待检测目标的不显著性以及受到背景信息干扰严重的问题,本文对YOLOv5s网络进行改进:首先在Neck部分增加跨连接通路,使训练过程中持续有原始信息的参与;其次通过添加注意力机制SENet模块,加强网络对目标以及周边信息的关注度;最后在骨干网络引入Swin Transformer模块,加强网络对弱目标的发现与表征能力。然后,基于上述工作提出一种基于改进的YOLOv5s距离-慢时间图像处理的非合作双基地雷达目标检测方法。通过大量的对比实验和信噪比灵敏度测试实验,该方法在仿真的雷达回波数据集上获得了99.1%的检测精确度以及98.8%的召回率,比YOLOv5s网络分别提高了4.5%和4.2%,表明该改进方法能有效提高YOLOv5s网络检测性能;对于脉冲压缩后信噪比为7.1 dB的目标,检测率达到98.5%,传统方法的检测概率仅为79.9%,表明本文所提方法能有效提高目标检测的准确率和信噪比灵敏度,具有较强的应用价值。