DDPG深度强化学习算法在无人船目标追踪与救援中的应用

为保证海上救援活动的高效性,研究结合深度确定性策略梯度算法(Deep Deterministic Policy Gradient,DDPG)从状态空间、动作空间、奖励函数方面对船只追踪救援目标算法进行设计,并实际应用到无人船追踪救援之中。结果显示DDPG算法的稳定成功率接近100%,性能优异。该设计的算法最终回合累积奖励值能够稳定在10左右,而平均时长则能稳定在80 s左右,能够根据周边环境的状态调整自己的运动策略,满足海上救援活动中的紧迫性要求,能为相关领域的研究提供一条新的思路。

海面角反射体电磁散射特性与雷达鉴别研究进展与展望

雷达导引头是精确制导武器末制导的核心设备,具有作用距离远、不受天气影响等重要优点,在保证导弹打击精度方面发挥着重要作用。海面角反射体具有与舰船目标散射逼真度高、作战效费比高等优良特性,已成为雷达导引头的主要诱骗干扰手段之一,严重影响雷达目标探测性能。因此,如何准确高效地实现海面角反射体雷达鉴别是雷达导引头精确打击的难点和重点之一。角反射体电磁散射特性研究是提升角反射体雷达鉴别能力的基础。该文首先介绍了海面角反射体装备及战术运用;针对海面角反射体的电磁散射特性研究进展进行了总结;重点归纳梳理了海面角反射体雷达鉴别技术的两类主流方法,总结其特点及存在的问题;最后对海面角反射体雷达鉴别研究的未来发展趋势进行了展望。

基于CFAR级联的SAR图像舰船目标检测算法

SAR图像舰船目标检测在军事监视和海洋环境监管等方面有着重要的意义。针对SAR图像的特点,提出了一种基于全局CFAR检测与局部CFAR检测级联的舰船目标检测算法。在全局CFAR检测中,通过海杂波特性拟合优选海杂波统计模型,以较高的虚警率筛选潜在的目标点;在局部CFAR检测中,以潜在目标点的连通区域为单位,通过检测窗口的选取、背景像素的确定和海杂波拟合等步骤以后,以较低的虚警率确定目标。最后,通过条件扩张算法和目标像素聚类完善船只细节。实验结果表明,文中算法在保证良好的检测性能的同时,具有检测效率高、舰船细节完整等优点,为舰船目标鉴别和信息提取提供了良好的保障,更加符合实际应用需求。

海面船目标红外图像的计算机模拟

在海面船目标独立红外图像理论模拟研究的基础上 ,探索了船目标与海天背景合成的红外图像计算机模拟原理和方法 .理论模拟采用将大气海面组成的背景与船目标分离成像 ,然后进行图像合成技术方案 .讨论了相关的原理和计算方法 ,用编制的计算和显示软件对典型实例进行了计算 .

全景图像海天线提取及舰船目标自动检测

为实现海洋环境下全景摄像机自动目标检测,提出了一种全景图像海天线提取算法及海天线上舰船目标检测方法;首先,分析了全景图像中海天线的成像特点,使用基于分区的自适应阈值Canny边缘检测算法进行边缘检测,并对海天线边缘进行双阈值梯度方向过滤;然后,对图像边缘进行细化,提出了基于最长曲线法的海天线边缘提取算法并进行椭圆拟合得到海天线边缘成像椭圆方程;最后,介绍了根据海天线椭圆方程对海天线上舰船目标进行检测的方法;使用3种不同海洋环境下拍摄的图像进行了实际测试,实验结果表明:该方法可有效地检测出复杂海天背景下的海天线及海天线上舰船目标,海天线提取成功率可达95%以上,对径向成像高度超过10个像素的目标识别成功率可达90%。

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。

一种对港口影像进行舰船目标提取方法

遥感图像的海洋船舶目标提取问题的研究,成为遥感图像处理的一个热门领域。针对高分辨率港口遥感影像及舰船目标的特点,提出了一种高分辨率港口图像舰船目标提取方法。先采用一种新的海陆分割方法对变化前后图像实施海陆分割提取轮廓,用于去除陆地上不感兴趣的区域对港口舰船目标进行信息提取的影响,再对两轮廓图像进行异或运算,并做形态学处理,得到港口发生变化的区域,最后根据舰船目标的形状特征,去除伪变化,得到最终的仿真结果。结果表明,对高分辨率港口遥感图像的舰船目标进行信息提取,对港口舰船的变化检测有良好的效果。

舰船目标红外图像特性研究

针对成像型反舰导弹所获红外图像的特点,分析了舰船目标和海天背景的红外辐射特性,得知舰船目标红外图像有一重要特征-海天线,它可以确定目标的所在区域。为了舰船目标的跟踪定位,对舰船目标红外图像中的海天线特征进行研究,提出一种基于预处理和直线拟合法提取海天线特征的算法,首先对图像进行边缘检测得到梯度图像,进而二值化并细化,最后利用Hough变换提取海天线。结果表明,在低对比度和有云团干扰的情况下,该算法与改进的直线拟合法相比,能够有效地、准确地提取舰船目标红外图像中海天线特征。

OTHR短CIT条件下自适应舰船目标检测方案

针对在短相干积累时间(CIT)条件下,天波超视距雷达(OTHR)的多普勒频率分辨力和相干积累处理增益降低,导致对低可探测大中型舰船目标检测性能下降的问题,提出一种综合自适应海杂波抑制、重构并检测舰船目标信号的PHM方案。该方案首先利用峰值信噪比(PSNR)-高阶奇异值分解(HOSVD)算法进行自适应海杂波抑制,使信号稀疏化并减少后续检测环节中的虚警;然后利用改进的正交匹配追踪(MOMP)算法进行重构和检测舰船目标信号,改善对目标的检测性能,并提升检测结果中舰船目标的多普勒频率准确度。仿真分析和实测数据处理结果验证了PHM方案的有效性。

改进博弈论的舰载无人机编队协同对海突击目标分配

目标分配问题是UAV自主控制的重要问题。针对舰载无人机编队协同对海突击目标分配问题,首先建立了基于离散动态贝叶斯网络的目标价值评估模型,在此基础上构建了舰载无人机编队的益损值矩阵,设计了舰载无人机编队协同对海突击目标分配的决策函数,提出了一种基于改进博弈论的目标分配方法,为4种不同约束条件下的目标分配问题分别设计了算法。最后对所建立的目标价值评估模型和改进博弈论的目标分配算法进行了实例仿真,仿真结果表明了模型和算法的可行性和有效性。

基于ECDIS的雷达遥测海冰监控系统

依据渤海辽东湾海冰管理项目,将电子海图显示与信息系统(ECDIS)和雷达海冰监控相结合,构建了一种雷达遥测监控系统。陆地雷达监控站使用MD-3641/3642型雷达,采用Internet技术和CDMA/GPRS通信技术实现与指挥中心的数据传输。设计的嵌入式雷达控制单元以16位单片机PIC24作为CPU,并给出一种目标回波识别算法,用以实现图像去噪和确定海冰回波的准确位置与分布。网站结果表明,该系统扩展了雷达遥测海冰及监控的功能,对保护海洋石油平台和海上工程设施及航运的安全预警乃是一种有效管理途径。

海面舰船目标SAR回波信号仿真

提出了一种海面舰船目标合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)回波信号仿真方法,建立了海面舰船目标SAR回波信号模型。该模型结合了舰船的六自由度运动模型、海面复反射系数模型、目标电磁散射模型,利用高频电磁散射计算方法和目标与舰船间的多路径散射,综合模拟了海面和舰船间的电磁耦合散射及其时变特性。通过对比分析不同海况、不同擦地角条件下海面舰船SAR回波信号模型的成像,可以看出该仿真模型较逼真地体现了SAR体制下海面舰船目标的物理散射特征,证明了模型的有效性。

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。

复杂海杂波下舰船多目标分解搜索算法

舰船目标搜索过程中,海杂波是影响其精度的主要因素。为提高复杂海杂波下舰船多目标搜索的准确度与可靠性,提出基于分解策略的舰船多目标分解搜索算法。保证搜索精度和可靠性的同时,显著降低了算法的时间复杂度,调和了目前算法搜索精度与运行时间的矛盾。实验中,与现有算法的对比结果显示,本文算法在获得良好搜索精度的同时,均具有较高的实时性。

深海会聚区目标探测机动方法研究

介绍深海会聚区形成条件及会聚区态势判断方法基础上,研究了不同态势下会聚区目标机动探测过程,建立了会聚区目标探测模型,定量分析了舰艇搜索目标和摆脱跟踪的机动方法,通过研究表明:在接近态势下,采用最大可听测舷角航向并适当增速有利于搜索,采用最小可听测舷角航向并适当增速有利于摆脱跟踪;在远离态势下,转向最小可听测舷角航向并增速有利于跟踪,转向最大可听测舷角航向并增速有利于摆脱跟踪,并通过仿真和试验验证了方法的有效性。

机载雷达海面舰船目标ISAR成像技术研究

利用ISAR/SAR技术获得海面舰船目标的二维像是实现舰船目标分类识别的重要手段。文中研究了高海情条件下的机载雷达舰船目标ISAR成像方法,包括基于迭代相关的包络对齐、改进的"秩一"自聚焦相位补偿及利用"clean"技术的多分量调幅-调频信号参数估计的瞬时成像方法。实测数据成像结果证明了算法的可行性。

海面舰船目标紫外和可见光波段散射特性研究

采用Mote-Carlo方法构造了二维随机粗糙海面.利用海面双向反射分布函数(BRDF)模型计算了海面在紫外和可见光波段的辐射亮度,并与大气传输软件Modtran计算结果进行了对比分析.基于目标表面材料BRDF模型,计算分析了海上某舰船目标分别在紫外和可见光波段对背景辐射的散射亮度,并与海面背景辐射亮度进行了对比.结果表明,在紫外和可见光波段,海面背景辐射对舰船目标亮度的影响可以忽略,探测时间和方位、舰船表面材料、目标形状以及探测波段等因素,共同决定了舰船目标的散射特性,为实现海面舰船目标的多波段实时探测与识别提供一定的参考依据.

基于TBD技术的高频雷达舰船目标检测

针对强海杂波背景下高频雷达的舰船目标检测问题,提出了基于检测前跟踪(TBD,trackbefore detect)技术的检测方法。该方法先在多普勒域对回波数据进行杂波抑制和低门限CFAR(constant false alarm rate)预处理以降低虚警率和计算复杂度,再采用动态规划TBD算法进行检测和跟踪以提高检测性能。蒙特卡洛仿真结果和回波数据验证表明该方法可提高对一阶海杂波附近舰船目标的检测能力,工程实用性强。

天波超视距雷达舰船目标检测特点及难点分析

为研究天波超视距雷达(OTHR)舰船目标检测问题,系统分析了目标特性、高频海杂波特性、电离层特性和干扰噪声特性,在此基础上讨论了OTHR舰船目标检测的特点和难点,并结合计算机仿真给出了相应的结论.本文工作为后续研究OTHR舰船目标检测方法提供了理论基础.

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。